[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]作息時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)答辯版

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)作息時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)the system design of work and rest time 2008 屆 電氣與電子工程分院專 業(yè) 自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2008年05月25日畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)電0402-2班專業(yè)自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)題目作息時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱教授評(píng) 定 成 績(jī)指導(dǎo)教師得分評(píng)閱人得分答辯小組組長(zhǎng)得分成績(jī)：院長(zhǎng)簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目作息時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)電0402-2班專業(yè)自動(dòng)化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣與電子工程分院導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱教授一、主要內(nèi)容(1)設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)控制的作息時(shí)間系統(tǒng)(2)硬件電路設(shè)

2、計(jì)(3)軟件設(shè)計(jì)二、基本要求(1)所設(shè)計(jì)的作息時(shí)間系統(tǒng)必須具備基本時(shí)鐘、星期、日、月、年的功能。(2)能夠自動(dòng)識(shí)別閏年、閏月及每月的天數(shù)。(3)能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多路定時(shí)控制。(4)能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鍵隨時(shí)調(diào)整時(shí)間。三、主要技術(shù)指標(biāo)(1)全日歷計(jì)時(shí)。(2)12/24小時(shí)轉(zhuǎn)換。(3)大、小月，閏年，周自動(dòng)追蹤。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)(1)單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例。(2)常用時(shí)鐘芯片的原理及應(yīng)用實(shí)例。(3)模擬電路、數(shù)字電路及電路設(shè)計(jì)等相關(guān)資料。(4)熟悉protel 99 se的使用方法。五、進(jìn)度計(jì)劃第 1 周-第 2周：熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、查閱有關(guān)技術(shù)資料，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，細(xì)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。第 3 周-第

3、7周：硬件電路設(shè)計(jì)制作及調(diào)試。第 8 周-第 12周：編寫作息時(shí)間系統(tǒng)程序，并調(diào)試通過(guò)。第 13 周-第 14周：完善系統(tǒng)，提出改進(jìn)意見(jiàn)，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，答辯。教研室主任簽字時(shí)間2008年02月26日畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目作息時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)電0402-2班專業(yè)自動(dòng)化一、研究背景學(xué)校以及一些企事業(yè)單位通常使用傳統(tǒng)的電鈴聲作為上下課、上下班的時(shí)間信號(hào)。且不說(shuō)人工打鈴的繁瑣，鈴聲的單調(diào)和乏味，光是那突然驟響的刺耳鈴聲就常常激起周圍居民的不滿。多年來(lái)，中國(guó)各地從大學(xué)到小學(xué)乃至幼兒園，從城市到農(nóng)村，從冬到夏，那特有的鈴聲響遍了大江南北，成了學(xué)校的特色和“專利”。正是這種鈴聲.讓一些學(xué)生產(chǎn)生了

4、厭煩情緒，甚至一些學(xué)生把鈴聲看成是考試的代名詞，以至于一聽(tīng)到這種聲音就產(chǎn)生緊張、恐懼心理。有教育專家建議，學(xué)校教育理應(yīng)彰顯“人”的個(gè)性，并從“小”處做起。推進(jìn)素質(zhì)教育，于細(xì)微之處加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的人文關(guān)懷，起到潤(rùn)物無(wú)聲的育人目的。為此，我開(kāi)發(fā)了“作息時(shí)間控制系統(tǒng)”來(lái)管理學(xué)校日常作息時(shí)間，播放自起床、早操、上下課直到晚熄燈等信號(hào)音樂(lè)，并且還可以控制電視、路燈、室內(nèi)照明等電氣設(shè)備。從此屏棄那傳統(tǒng)的鈴聲，代之以現(xiàn)代化優(yōu)美、怡人的環(huán)境音樂(lè)，讓學(xué)生在一次次的鈴聲音樂(lè)中受到美的熏陶，體驗(yàn)音樂(lè)的魅力，形成愉悅的心境。既激活學(xué)生的藝術(shù)細(xì)胞，又達(dá)到優(yōu)化育人環(huán)境，陶冶學(xué)生情操的效果。無(wú)形之中推進(jìn)了素質(zhì)教育，營(yíng)造良好的校

5、園氛圍。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校。數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，led顯示器代替指針顯示，減小了計(jì)時(shí)誤差。這種電子鐘具備顯示時(shí)、分、秒的功能，還可以對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行校對(duì)，片選的靈活性好。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電子時(shí)鐘正迅速取代紙質(zhì)日歷、年歷和一般機(jī)械電子時(shí)鐘，以其走時(shí)準(zhǔn)確、功能多樣、外觀時(shí)尚、使用方便，深受消費(fèi)者的青睞。三、方案該設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī)和時(shí)鐘芯片為核心，輔以必要的外圍電路，構(gòu)成一個(gè)作息時(shí)間控制器，并且以單片機(jī)的基本語(yǔ)言匯編

6、語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔明了。四、預(yù)期效果所設(shè)計(jì)出的作息時(shí)間系統(tǒng)能很好地滿足學(xué)校及企事業(yè)單位日常工作的需要,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鍵任意設(shè)置時(shí)間，還可以控制打鈴器以及廣播等設(shè)備，還能實(shí)時(shí)顯示時(shí)間等。力求使該系統(tǒng)體積最小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且功能較多，操作簡(jiǎn)單，造價(jià)低，能滿足多種場(chǎng)合使用。指導(dǎo)教師簽字時(shí) 間2008年03月10日摘 要我所設(shè)計(jì)的作息時(shí)間系統(tǒng)除具備基本時(shí)鐘功能外，還可以實(shí)時(shí)顯示年、月、日信息，并且可以自動(dòng)識(shí)別閏年、閏月及每月的天數(shù)。另外還可以根據(jù)學(xué)校、工廠等單位的作息時(shí)間表按時(shí)打鈴、播放音

7、樂(lè)、廣播體操和其他節(jié)目等。該系統(tǒng)設(shè)有3個(gè)按鈕，可以隨時(shí)調(diào)整當(dāng)前時(shí)間，以保證時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相吻合，且采用ds1302高性能時(shí)鐘芯片，從而保證了時(shí)鐘顯示的精度和可靠性。整個(gè)系統(tǒng)采用市電通過(guò)電源適配器供電，由于ds1302時(shí)鐘芯片有備用電池供電功能，所以當(dāng)市電停電時(shí)，不但整個(gè)控制系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，而且可以照常運(yùn)行，這樣再次上電后就不用再調(diào)整時(shí)間了。為了使該系統(tǒng)體積盡量最小，我在設(shè)計(jì)時(shí)采用了at89c2051單片機(jī)，該單片機(jī)可直接驅(qū)動(dòng)led數(shù)碼顯示器?？紤]到整個(gè)系統(tǒng)顯示位數(shù)較多(14位)，為了保證顯示的亮度，顯示部分采用了靜態(tài)顯示。還有，為了便于使用者操作，整個(gè)系統(tǒng)采用了一些人性化的設(shè)計(jì)，比如指示

8、燈的添加等?？v觀整個(gè)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)，而且價(jià)格低廉，非常適合學(xué)校、工廠和機(jī)關(guān)等單位使用。關(guān)鍵詞：作息時(shí)間 單片機(jī) 時(shí)鐘芯片 繼電器abstractthe system of work and rest time what i have designed can display a real-time of year, month and day ,and may automatically identify a leap year,a leap month and the number of the days per month in addition to

9、 a basic clock function. this system may hit the bell on time according to the schools or factories daily schedule, play music and broadcasting gymnastics and other programs and so on.the system has three buttons so that you can adjust the current time at any moment to ensure that the current time c

10、oincides with the standard time,in addition to using the high-performance clock chip ds1302,which has ensured a clock display of precision and high reliability.the entire system uses the city electricity to supply power through the power source adapter.as the ds1302 clock chip has the power supply f

11、unction of backup battery,all datas of the entire control system will not be losed and the system run as usual when the city electricity was cut so that the system will not need the adjustment of time when the city electricity comes next time.in order to cause this system volume to be as smallest as

12、 possible,at89c2051 scm was used in the design which can directly drive the led digital display.moreover considering the display digits of the overall system are many (14 digits) and in order to guarantee the brightness of show,i has adopted the static demonstration in the show part. also,in order t

13、o facilitate users,the entire system has used some user-friendly design,such as the addition of indicating lights etc.the whole system has simple structure,small size,high reliability,simple operation, high expansibility and low prices so that it is ideal for schools,factories and departments.key wo

14、rds:work and rest time scm clock chip relay目 錄第1章 緒論11.1 課題研究的目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)21.3.1 主要內(nèi)容21.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)2第2章 核心芯片簡(jiǎn)介32.1 at89c2051簡(jiǎn)介32.1.1 at89c2051芯片的引腳及特點(diǎn)32.1.2 at89c2051的主要性能參數(shù)52.2 ds1302簡(jiǎn)介62.2.1 ds1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)72.2.2 ds1302的控制字82.2.3 ds1302的數(shù)據(jù)輸入輸出(i/o)82.2.4 ds1302內(nèi)部寄存器82.3 ds1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)

15、間的軟硬件112.3.1 ds1302與cpu的連接112.3.2 ds1302與單片機(jī)的接口軟件設(shè)計(jì)及功能應(yīng)用舉例12第3章 控制任務(wù)與控制原理193.1 控制任務(wù)193.2 控制原理概述19第4章 硬件電路設(shè)計(jì)214.1 硬件組成及操作說(shuō)明214.1.1 硬件組成框圖214.1.2 設(shè)計(jì)電路原理圖214.1.3 操作說(shuō)明224.2 單片機(jī)與繼電器的接口及工作原理224.3 單片機(jī)與顯示器的接口及工作原理234.3.1 led顯示器的基本結(jié)構(gòu)和原理234.3.2 led的顯示244.4 電源電路設(shè)計(jì)26第5章 軟件設(shè)計(jì)285.1 繪制流程圖285.1.1 主程序設(shè)計(jì)285.1.2 控制子程序

16、設(shè)計(jì)295.1.3 顯示子程序設(shè)計(jì)305.1.4 鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì)315.2 作息時(shí)間系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法。335.2.1 主程序的軟件設(shè)計(jì)335.2.2 子程序的軟件設(shè)計(jì)34第6章 結(jié)論與展望426.1 結(jié)論426.2 展望42參考文獻(xiàn)44致 謝45附 錄46附錄a 作息時(shí)間控制系統(tǒng)程序清單46附錄b 英文資料54附錄c 中文翻譯61附錄d 硬件電路圖67畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1 課題研究的目的及意義學(xué)校以及一些企事業(yè)單位通常使用傳統(tǒng)的電鈴聲作為上下課、上下班的作息時(shí)間信號(hào)。且不說(shuō)人工打鈴的繁瑣，鈴聲的單調(diào)和乏味，光是那突然驟響的刺耳鈴聲就常常激起周圍居民的不滿。多年來(lái)，中國(guó)各地從大學(xué)到小

17、學(xué)乃至幼兒園，從城市到農(nóng)村，從冬到夏，那特有的鈴聲響遍了大江南北，成了學(xué)校的特色和“專利”。正是這種鈴聲讓一些學(xué)生產(chǎn)生了厭煩情緒，甚至一些學(xué)生把鈴聲看成是考試的代名詞，以至于一聽(tīng)到這種聲音就產(chǎn)生緊張、恐懼心理。有教育專家建議，學(xué)校教育理應(yīng)彰顯“人”的個(gè)性，并從“小”處做起，推進(jìn)素質(zhì)教育，于細(xì)微之處加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的人文關(guān)懷，起到潤(rùn)物無(wú)聲的育人目的。為此，我開(kāi)發(fā)了“作息時(shí)間單片機(jī)控制系統(tǒng)”。以音樂(lè)代替鈴聲，管理學(xué)校日常作息時(shí)間。播放自起床、早操、上下課直到晚熄燈等信號(hào)音樂(lè)，可做到自動(dòng)開(kāi)機(jī)、自動(dòng)播放、自動(dòng)關(guān)機(jī)的無(wú)人值守全自動(dòng)運(yùn)行，并且還可以控制電視、路燈、室內(nèi)照明等電氣設(shè)備。從此屏棄那傳統(tǒng)的鈴聲，代之以

18、現(xiàn)代化優(yōu)美、怡人的環(huán)境音樂(lè)，讓學(xué)生在一次次的鈴聲音樂(lè)中受到美的熏陶，體驗(yàn)音樂(lè)的魅力，形成愉悅的心境。既激活學(xué)生的藝術(shù)細(xì)胞，又達(dá)到優(yōu)化育人環(huán)境，陶冶學(xué)生情操的效果。無(wú)形之中推進(jìn)了素質(zhì)教育，營(yíng)造良好的校園氛圍。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校。數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，led顯示器代替指針顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差。這種電子鐘具備顯示時(shí)、分、秒的功能，還可以對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行校對(duì)，片選的靈活性好。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電子時(shí)鐘正迅速取代紙質(zhì)日

19、歷、年歷和一般機(jī)械電子時(shí)鐘。電子時(shí)鐘走時(shí)準(zhǔn)確、功能多樣、外觀時(shí)尚、使用方便，深受消費(fèi)者的青睞且其產(chǎn)品琳瑯滿目，但它們的核心部分都有兩個(gè)共同點(diǎn)，一是采用高性能時(shí)鐘芯片；二是大都采用單片機(jī)控制?，F(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如ds1302、ds1307、pcf8485等。這些電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。1.3 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1 主要內(nèi)容該論文主要研究如何根據(jù)學(xué)校、工廠等單位的作息時(shí)間表而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)打鈴，播放音樂(lè)和廣播體操以及其他節(jié)目等。1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)以往的作息時(shí)間控制系統(tǒng)只具備基本時(shí)鐘(顯示當(dāng)前時(shí)間的小時(shí)及分鐘)功能，而且采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，致使電路非常復(fù)雜，計(jì)時(shí)

20、精度不高，且不能隨季節(jié)的變化以及天氣的變化而自動(dòng)調(diào)整控制，功能簡(jiǎn)單。而我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)除了具備基本時(shí)鐘功能之外，還可以顯示年、月、日、星期等信息，并且采用單片機(jī)控制并配合時(shí)鐘芯片，既保證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又保證了控制時(shí)間的精度和可靠性，且通過(guò)外擴(kuò)電路還可以實(shí)現(xiàn)多種功能。一年到頭無(wú)需人工調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)按時(shí)打鈴、播放廣播、點(diǎn)亮路燈等控制。價(jià)格便宜，非常適合學(xué)校、工廠、機(jī)關(guān)等單位使用。第2章 核心芯片簡(jiǎn)介2.1 at89c2051簡(jiǎn)介at89c2051是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的一種低電壓、高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(perom)和128 bytes的隨機(jī)

21、存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。2.1.1 at89c2051芯片的引腳及特點(diǎn)圖2-1 at89c2051芯片引腳圖at89c2051芯片引腳如圖2-1所示。引腳功能說(shuō)明：(1)vcc：電源電壓(2)gnd：地(3)p1口：p1口是一組8位雙向i/o口，p1.2p1.7提供內(nèi)部上拉電阻，p1.0和p1.1內(nèi)部無(wú)上拉電阻，主要是考慮它們分別是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端(ain0)和反相輸入端(ain1)，如果需要應(yīng)在外部接上拉電阻。p1口輸出緩沖器可吸收20ma電

22、流并可直接驅(qū)動(dòng)led。當(dāng)p1口引腳寫入“1”時(shí)可作輸入端，當(dāng)引腳p1.2p1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。p1口還在flash閃速編程及程序校驗(yàn)時(shí)接收代碼數(shù)據(jù)。(4)p3口：p3口的p3.0p3.5、p3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的7個(gè)雙向i/o口。p3.6沒(méi)有引出，它作為一個(gè)通用i/o口但不可訪問(wèn)，但可作為固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)，p3口緩沖器可吸收20ma電流。當(dāng)p3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流。p3口還用于實(shí)現(xiàn)at89c2051特殊的功能，如表2-1所示：表2-1 p3口功能特性

23、口引腳功能特性p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外中斷0）p3.3/int1（外中斷1）p3.4t0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入）p3.5t1（定時(shí).計(jì)數(shù)器1外部輸入）p3口還接收一些用于flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。(5)rst：復(fù)位輸入。rst引腳一旦變成兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，所有的i/o都將復(fù)位到“1”(高電平)狀態(tài)，當(dāng)振蕩器正在工作時(shí)，持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平便可完成復(fù)位，每個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)振蕩時(shí)鐘周期。(6)xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。(7)xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。(8)振蕩器特征：

24、xtal1、xtal2為片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入和輸出端，如圖2-2所示?？刹捎檬⒕w或陶瓷振蕩器組成時(shí)鐘振蕩器，如需從外部輸入時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)at89c2051，時(shí)鐘信號(hào)從xtal1輸入，xtal2應(yīng)懸空。由于輸入到內(nèi)部電路是經(jīng)過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器，所以輸入的外部時(shí)鐘信號(hào)無(wú)需特殊要求，但它必須符合電平的最大和最小值及時(shí)序規(guī)范1。圖2-2 at89c2051內(nèi)部振蕩電路與外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路2.1.2 at89c2051的主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)：(1)與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容(2)2k字節(jié)可重擦寫閃速存儲(chǔ)器(3)1000次擦寫周期(4)2.76v的工作電壓范圍(5)全靜態(tài)操作：0hz24

25、mhz(6)兩級(jí)加密程序存儲(chǔ)器(7)128*8字節(jié)內(nèi)部ram(8)15個(gè)可編程i/o口線(9)兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(10)6個(gè)中斷源(11)可編程串行uart通道(12)可直接驅(qū)動(dòng)led的輸出端口(13)內(nèi)置一個(gè)模擬比較器(14)低功耗空閑和掉電模式功能特性概述：at89c2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，15個(gè)i/o口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，內(nèi)置一個(gè)精密比較器、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，at89c2051可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式：空閑方式停止cpu的工作，但允

26、許ram、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位2。2.2 ds1302簡(jiǎn)介ds1302是美國(guó)dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)部含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和一個(gè)31字節(jié)的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的靜態(tài)ram寄存器，通過(guò)簡(jiǎn)單的spi串行接口與單片機(jī)進(jìn)行同步通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路可提供秒、分、時(shí)、星期、日、月、年的計(jì)時(shí)信息，具有閏年補(bǔ)償功能，即每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)am/pm指示決定采用24或12小時(shí)格式。ds1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用spi同步

27、串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：(1)res(復(fù)位)，(2)i/o(數(shù)據(jù)線)，(3)sclk(串行時(shí)鐘)。時(shí)鐘/ram的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或可采用突發(fā)方式一次傳送多達(dá)31個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或ram數(shù)據(jù)的字符組方式通信。ds1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mw。ds1302是ds1202的升級(jí)產(chǎn)品，與ds1202兼容，增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，vcc1為可編程后備涓細(xì)電流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合：(1)實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、

28、分、時(shí)、星期、日、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力(2)31*8位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)ram(3)串行i/o口方式使得管腳數(shù)量最少(4)寬范圍工作電壓2.0 5.5v(5)工作電流：在低壓2.0v時(shí)，小于300na(6)讀/寫時(shí)鐘或ram數(shù)據(jù)時(shí)，有兩種傳送方式：?jiǎn)巫止?jié)傳送和多字節(jié)傳送(字符組方式)(7)8引腳dip封裝或可選的8腳soic封裝(根據(jù)表面裝配)(8)簡(jiǎn)單串行spi三線接口方式(9)與ttl兼容(vcc=5v)(10)可選工業(yè)級(jí)溫度范圍-40 oc+85 oc(11)與ds1202兼容(12)在ds1202基礎(chǔ)上增加的特性：對(duì)vcc1有可選的涓流充電能力雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)備

29、份電源管腳可由電池或大容量電容輸入附加的7字節(jié)暫存存儲(chǔ)器32.2.1 ds1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)ds1302的引腳排列如圖2-3所示，其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)vcc2大于vcc10.2v時(shí)，vcc2給ds1302供電；當(dāng)vcc2小于vcc1時(shí)，ds1302由vcc1供電。x1和x2是振蕩源，外接32.768khz晶振。rst是復(fù)位/片選線，通過(guò)把rst輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次

30、，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)rst為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)ds1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中rst置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在vcc2.5v之前，rst必須保持低電平。只有在sclk為低電平時(shí)，才能將rst置為高電平。i/o為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端(雙向)。sclk始終是輸入端。管腳描述如下所示：管腳描述(1)x1，x2 32.768khz晶振引腳(2腳，3腳)(2)gnd 地(4腳)(3)rst 復(fù)位引腳(5腳)(4)i/o 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳(6腳)(5)sclk 串行時(shí)鐘(7腳)(6)vcc1，vcc2 電

31、源供電引腳，vcc1可接后備電池(8腳、1腳)(7)ds1302 串行時(shí)鐘芯片，8腳dip(8)ds1302s 串行時(shí)鐘芯片，8腳soic (200mil)(9)ds1302z 串行時(shí)鐘芯片，8腳soic (150mil)管腳配置圖2-3 ds1302時(shí)鐘芯片引腳圖2.2.2 ds1302的控制字ds1302的控制字如圖2-4所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入ds1302中；位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取ram數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示要進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始

32、輸出。1 ram a4 a3 a2 a1 a0 ram /ck /k圖2-4 ds1302的控制字2.2.3 ds1302的數(shù)據(jù)輸入輸出(i/o)在控制指令字輸入后的下一個(gè)sclk時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)sclk脈沖的下降沿讀出ds1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0到高位7。2.2.4 ds1302內(nèi)部寄存器ds1302由控制寄存器和年、月、日、星期、時(shí)、分、秒工作寄存器等共12個(gè)寄存器組成，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)為bcd碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表2-2。表2-2 日歷、時(shí)間寄存

33、器及其控制字寄存器名稱命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80h81h0059ch10secsec分寄存器82h83h0059010minmin時(shí)寄存器84h85h0112或002312/24010hrhra/p日寄存器86h87h0128、29、30、310010datedate月寄存器88h89h011200010mmonth周寄存器8ah88h010700000day年寄存器8ch8dh009910yearyear各寄存器的最后一位指明數(shù)據(jù)的讀/寫方式：為“0”時(shí)是讀狀態(tài)；為“1”時(shí)是寫狀態(tài)。各寄存器的地址如圖2-5所示。圖2-5 各寄存器的地址ch： 時(shí)鐘停止位標(biāo)

34、志ch=0 振蕩器工作允許ch=1 振蕩器停止wp： 寫保護(hù)位wp=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭雡p=1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫入tcs： 涓流充電選擇tcs=1010 使能涓流充電tcs=其它 禁止涓流充電寄存器2的第7位：12/24小時(shí)bit7=1， 12小時(shí)模式bit7=0， 24小時(shí)模式寄存器2的第5位：am/pm定義ap=0 上午模式ap=1 下午模式ds：二極管選擇位ds=01 選擇一個(gè)二極管ds=10 選擇兩個(gè)二極管ds=00或11，即使tcs=1010，充電功能也被禁止此外，ds1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與ram相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順

35、序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。ds1302與ram相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)ram單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為c0hfdh，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的ram寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的ram的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為feh(寫)、ffh(讀)4。2.3 ds1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的軟硬件2.3.1 ds1302與cpu的連接ds1302與cpu的連接僅需要三條線，即sclk、i/o、rst。圖2-6示出ds1302與at89c2051的連接圖。vcc2vcc1x1 sclkx2 i/ognd/rst+5vp3.5p3.

36、7rst3.6v18pf18pf32.768khz圖2-6 ds1302與cpu連接的電路圖2.3.2 ds1302與單片機(jī)的接口軟件設(shè)計(jì)及功能應(yīng)用舉例單片機(jī)對(duì)時(shí)鐘的讀/寫過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)ds1302各個(gè)寄存器的讀/寫過(guò)程。在數(shù)據(jù)傳送之前，首先置/rst端為高，接著發(fā)送一個(gè)帶有地址和命令信息的8位命令字到寄存器，命令字節(jié)確定所尋的寄存器是讀操作還是寫操作。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，在sclk的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)輸入有效，輸出則在sclk的下降沿有效。如果/rst復(fù)位端輸入為低電平，則所有數(shù)據(jù)傳送終止，i/o腳處于高阻狀態(tài)。ds1302的讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)序如圖2-7所示。簡(jiǎn)單說(shuō)明如下：sclk/rstr/wa0

37、a1a2a3a4r/c 1i/o0123456701234567命令字?jǐn)?shù)據(jù)圖2-7 ds1302的讀/寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖(1)數(shù)據(jù)輸入：在輸入寫命令字節(jié)的8個(gè)sclk周期之后，數(shù)據(jù)字節(jié)在后8個(gè)sclk周期的上升沿輸入，從低位開(kāi)始輸入數(shù)據(jù)。(2)數(shù)據(jù)輸出：在輸入讀命令字節(jié)的8個(gè)sclk周期之后，數(shù)據(jù)字節(jié)在后8個(gè)sclk周期的下降沿輸入。第一個(gè)數(shù)據(jù)位在寫命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿輸出。只要/rst保持為高，在持續(xù)的sclk周期內(nèi)就繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)，從低位開(kāi)始輸出數(shù)據(jù)。下面首先給出基本的接口軟件，然后舉例說(shuō)明各種功能的應(yīng)用5。(1)寫保護(hù)寄存器操作當(dāng)寫保護(hù)寄存器的最高位為0時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫入寄存器，寫保護(hù)寄

38、存器可以通過(guò)命令字節(jié)8eh、8fh來(lái)規(guī)定禁止寫入/讀出。寫保護(hù)位不能在多字節(jié)傳送模式下寫入。write_enable：mov command，#8eh ；命令字節(jié)為8ehmov bytecnt，#1 ；單字節(jié)傳送模式mov r0，#xmtdat ；數(shù)據(jù)地址覆給r0mov xmtdat，#00h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為0(寫入允許)acall send_byte ；調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序ret ；返回調(diào)用本子程序處當(dāng)寫保護(hù)寄存器的最高位為1時(shí)，禁止數(shù)據(jù)寫入寄存器，write_disable：mov command，#8eh ；命令字節(jié)為8emov bytecnt，#1 ；單字節(jié)傳送模式mov r0，#xmtd

39、at ；數(shù)據(jù)地址覆給r0mov xmtdat，#80h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為80h(禁止寫入)acall send_byte ；調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序ret ；返回調(diào)用本子程序處以上程序調(diào)用了基本數(shù)據(jù)發(fā)送(send_byte)模塊及一些內(nèi)存單元定義。其源程序清單在附錄中給出。下面的程序亦使用了這個(gè)模塊。(2)時(shí)鐘停止位操作當(dāng)把秒寄存器的第7位(時(shí)鐘停止位)設(shè)置為0時(shí)，起動(dòng)時(shí)鐘開(kāi)始。osc_enable：mov command，#80h ；命令字節(jié)為80mov bytecnt，#1 ；單字節(jié)傳送模式mov r0，#xmtdat ；數(shù)據(jù)地址覆給r0mov xmtdat，#00h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為0(振蕩器工作允許

40、)acall send_byte ；調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序ret ；返回調(diào)用本子程序處當(dāng)把秒寄存器的第7位(時(shí)鐘停止位)設(shè)置為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，ds1302進(jìn)入低功耗方式。osc_disable：mov command，#80h ；命令字節(jié)為80mov bytecnt，#1 ；單字節(jié)傳送模式mov r0，#xmtdat ；數(shù)據(jù)地址覆給r0mov xmtdat，#80h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為80h(振蕩器停止)acall send_byte ；調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序ret ；返回調(diào)用本子程序處(3)單字節(jié)傳送方式例如：寫入8時(shí)(12小時(shí)模式)，程序設(shè)置如下：write_singlebyte：mov comm

41、and，#84h；命令字節(jié)為84hmov bytecnt，#1 ；單字節(jié)傳送模式mov r0，#xmtdat ；數(shù)據(jù)地址覆給r0mov xmtdat，#88h ；數(shù)據(jù)內(nèi)容為88hacall send_byte ；調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序ret ；返回調(diào)用本子程序處(4)多字節(jié)傳送方式當(dāng)命令字節(jié)為be或bf時(shí)，ds1302工作在多字節(jié)傳送模式，8個(gè)時(shí)鐘/日歷寄存器從寄存器0地址開(kāi)始連續(xù)讀寫從0位開(kāi)始的數(shù)據(jù)。當(dāng)命令字節(jié)為fe或ff時(shí)，ds1302工作在多字節(jié)ram傳送模式，31個(gè)ram寄存器從0地址開(kāi)始連續(xù)讀寫從0位開(kāi)始的數(shù)據(jù)。例如：寫入00年、6月21日、星期三、13時(shí)、59分、59秒，程序設(shè)置如下：

42、write_multiplebyte：mov command，#0beh ；命令字節(jié)為behmov bytecnt，#8 ；多字節(jié)寫入模式(此模塊為8個(gè))mov r0，#xmtdat ；數(shù)據(jù)地址覆給r0mov xmtdat，#59h ；秒單元內(nèi)容為59hmov xmtdat+1，#59h ；分單元內(nèi)容為59hmov xmtdat+2，#13h ；時(shí)單元內(nèi)容為13hmov xmtdat+3，#21h ；日期單元內(nèi)容為21hmov xmtdat+4，#06h ；月單元內(nèi)容為06hmov xmtdat+5，#03h ；星期單元內(nèi)容為03hmov xmtdat+6，#0 ；年單元內(nèi)容為00hmov x

43、mtdat+7，#0 ；寫保護(hù)單元內(nèi)容為00hacall send_byte ；調(diào)用寫入數(shù)據(jù)子程序ret ；返回調(diào)用本子程序處讀出寄存器07的內(nèi)容，程序設(shè)置如下：read_multiplebyte：mov command，#0bfh ；命令字節(jié)為bfhmov bytecnt，#8 ；多字節(jié)讀出模式(此模塊為8個(gè))mov r1，#rcvdat ；數(shù)據(jù)地址覆給r1acall receive_byte ；調(diào)用讀出數(shù)據(jù)子程序ret ；返回調(diào)用本子程序處以上程序調(diào)用了基本數(shù)據(jù)接收(eceive_byte)模塊及一些內(nèi)存單元定義，其源程序清單在附錄中給出。下面的程序亦使用了這個(gè)模塊。上面所列出的程序模塊“

44、write_enable”、“ write_disable”、“osc_enable”、“osc_disable”與單字節(jié)寫入模塊“write_singlebyte”的程序架構(gòu)完全相同，僅只是幾個(gè)入口參數(shù)不同，此處是為了強(qiáng)調(diào)功能使用的不同才將其分為不同模塊，另外，與涓流充電相關(guān)的設(shè)定也是單字節(jié)操作方式。下面模塊舉例說(shuō)明如何單字節(jié)讀出小時(shí)單元的內(nèi)容。read_singlebyte：mov command,#85h ；命令字節(jié)為85hmov bytecnt,#1 ；單字節(jié)傳送模式mov r1,#rcvdat ；數(shù)據(jù)地址覆給r1acall receive_byte ；調(diào)用讀出數(shù)據(jù)子程序ret ；返回

45、調(diào)用本子程序處附錄：數(shù)據(jù)發(fā)送與接收模塊源程序清單；cpu工作頻率最大不超過(guò)20mhz；at89c2051主控制器發(fā)送接收數(shù)據(jù)程序；說(shuō)明：本程序是利用atmel公司的at89c2051單片機(jī)(任何具有51內(nèi)核或其它合適的單片機(jī)都可在此作為主控制器)的普通i/o口(如p1.2/p1.3/p1.4)實(shí)現(xiàn)總線的功能，對(duì)總線上的器件(本程序采用ds1302)進(jìn)行讀寫操作。命令字節(jié)在command，傳送字節(jié)數(shù)在bytecnt中，所發(fā)送的數(shù)據(jù)在xmtdat中，所接收的數(shù)據(jù)在rcvdat中。；內(nèi)存數(shù)據(jù)定義bitcnt data 30h ；數(shù)據(jù)位計(jì)數(shù)器bytecnt data 31h ；數(shù)據(jù)字節(jié)計(jì)數(shù)器comma

46、nd data 32h ；命令字節(jié)地址rcvdat data 40h ；接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)xmtdat data 50h ；發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；端口位定義io_data bit p1.3 ；數(shù)據(jù)傳送總線sclk bit p1.4 ；時(shí)鐘控制總線rst bit p1.2 ；復(fù)位總線;*；發(fā)送數(shù)據(jù)程序；名稱:send_byte；描述：發(fā)送(bytecnt)個(gè)字節(jié)給被控器ds1302；命令字節(jié)地址在command中；所發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)在bytecnt中，發(fā)送的數(shù)據(jù)在xmtdat緩沖區(qū)中；*send_byte：clr rst ；復(fù)位引腳為低電平所有數(shù)據(jù)傳送終止nopclr sclk ；清時(shí)鐘總線nopsetb

47、 rst ；復(fù)位引腳為高電平邏輯控制有效nopmov a,command ；準(zhǔn)備發(fā)送命令字節(jié)mov bitcnt,#08h ；傳送位數(shù)為8s_byte0：rrc a ；將最低位傳送給進(jìn)位位cmov io_data,c ；位傳送至數(shù)據(jù)總線nopsetb sclk ；時(shí)鐘上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)有效nopclr sclk ；清時(shí)鐘總線djnz bitcnt,s_byte0 ；位傳送未完畢則繼續(xù)s_byte1：準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)mov a,r0 ；傳送數(shù)據(jù)過(guò)程與傳送命令相同mov bitcnt,#08hs_byte2：rrc amov io_data,cnopsetb sclknopclr sclkdjnz bitcnt,s_byte2inc r0 ；發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址加1djnz bytecnt,s_byte1 ；字節(jié)傳送未完畢則繼續(xù)nopclr rst ；邏輯操作完畢清rstret；*；接收數(shù)據(jù)程序；名稱：receive_byte；描述：從被控器ds1302接收(bytecnt)個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)；命令字節(jié)地址在command中；所接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)在bytecnt中，接收的數(shù)據(jù)在rcvdat緩沖區(qū)中；*receive_byte：cl