單片機(jī)控制時鐘芯片DS12887的時分秒定時系統(tǒng)設(shè)計.

1、單片機(jī)控制時鐘芯片ds12887的時分秒定時系統(tǒng)設(shè)計.課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，主要在電子儀器、微機(jī)綜合設(shè)計與實踐、單片機(jī)綜合應(yīng)用等幾個方面開展實踐活動，鞏固所學(xué)知識、培養(yǎng)動手能力。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：a)、掌握at89c51系列單片機(jī)軟、硬件知識；b)、掌握時鐘芯片ds12887的使用方法；c)、會設(shè)計應(yīng)用電路、并會對時鐘芯片ds12887進(jìn)行編程處理；d)、利用protel繪制相關(guān)電路圖。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1） 設(shè)計說明書、相關(guān)圖紙符合要求；2

2、） 相應(yīng)器件的工作原理及應(yīng)用；3） 系統(tǒng)工作原理圖；4） 參考文獻(xiàn)原文不少于5篇。 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：l 要求按國標(biāo)gb 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書寫，例：1 傅承義，陳運(yùn)泰，祁貴中.地球物理學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1985 （5篇以上）5設(shè)計成果形式及要求：設(shè)計說明書及相關(guān)電路圖6工作計劃及進(jìn)度：2012年 12月31日 2013年1月3日：了解設(shè)計題目及查找資料；2013年 01月04日 01月08日：確定各題目要求計算相關(guān)參數(shù)；2013年 01月09日 01月10日: 結(jié)合各題目確定具體設(shè)計方案；2013年 01月11日 01月16日: 結(jié)合要求具體設(shè)計

3、并編程仿真；2013年 01月17日01月17日: 整理課程設(shè)計說明書；01月18日01月18日: 答辯或成績考核。系主任審查意見： 簽字： 年 月 日目錄前 言5設(shè) 計 簡 介5總體設(shè)計方案6一、系統(tǒng)基本工作原理6二、系統(tǒng)設(shè)計框圖6硬件系統(tǒng)設(shè)計7一、芯片簡介71、單片機(jī)89c5172、時鐘芯片ds12887103、液晶lcd160212二、總體電路設(shè)計13軟件系統(tǒng)設(shè)計141、程序流程圖142、程序代碼15系統(tǒng)的仿真與調(diào)試33心得體會34參考文獻(xiàn)34前 言數(shù)字時鐘已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛應(yīng)用于個人家庭以及辦公室公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來了極大地方便。由于數(shù)

4、字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了新進(jìn)的石英技術(shù)，是數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。它還用于計時、自動報時等各個領(lǐng)域。盡管目前市場上已有現(xiàn)成的數(shù)字集成電路芯片出售，價格便宜，使用也方便，但鑒于單片機(jī)的定時器功能也可以完成數(shù)字中電路的設(shè)計，因此進(jìn)行數(shù)字鐘的設(shè)計是必要的。在這里我們將以學(xué)過的比較零散的電路知識有機(jī)的、系統(tǒng)的結(jié)合起來用于實際，來培養(yǎng)我們的綜合分析和設(shè)計電路，寫程序、調(diào)試電路的能力。文中詳細(xì)論述了以89c51單片機(jī)位核心，應(yīng)用新型時鐘芯片ds12887的數(shù)字時鐘設(shè)計原理以及使用的各種芯片的介紹，闡明了本實例所使用的設(shè)計方案、詳細(xì)的電路圖以及程序代碼。設(shè) 計 簡 介本設(shè)計是以89

5、c51單片機(jī)為核心，結(jié)合新型實時時鐘芯片ds12887，并利用液晶lcd1602顯示的數(shù)字時鐘。在液晶上顯示出年、月、日、以及周幾、時、分、秒等信息。同時輔以硬件電路，實現(xiàn)校時、定時、鬧鐘等功能。同時因為ds12887本身的特點(diǎn)，本設(shè)計還具有掉電后繼續(xù)計時的功能。另外，它的計時周期為24小時，采用24小時制的計時方式，顯示滿刻度為23時59分59秒，計時范圍為2100年前100年，這也是ds12887的計時范圍。本設(shè)計的數(shù)字時鐘，可以通過按鍵來設(shè)置時間，包括年、月、日、周幾等信息，同時，也可以通過按鍵來設(shè)置鬧鐘的時間，不過與設(shè)置正常時間相比，僅限于設(shè)置時、分、秒。每按一次按鍵，蜂鳴器就會發(fā)出很

6、短的滴聲，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的時間時，數(shù)字時鐘會也發(fā)出聲音，來提醒使用者時間到了。以上是本設(shè)計的大致功能和簡介。總體設(shè)計方案一、 系統(tǒng)基本工作原理本次設(shè)計的題目是單片機(jī)控制時鐘芯片ds12887的時分秒定時系統(tǒng)設(shè)計，可以正常的顯示年、月、日、時、分、秒。本系統(tǒng)利用89c51單片機(jī)和時鐘芯片ds12887實現(xiàn)具有計時、校時以及定時等功能，同時應(yīng)用液晶lcd1602動態(tài)顯示年、月、日、時、分、秒的數(shù)字時鐘。本設(shè)計總體可大致分為兩部分：硬件部分、軟件部分。硬件部分包括：89c51單片機(jī)、ds12887時鐘芯片、1602lcd液晶顯示器。主要由89c51單片機(jī)、實時時鐘芯片電路、液晶顯示輸出電路、鍵盤輸入電路

7、組成等幾大部分組成。軟件部分包括了主程序模塊，ds12c887模塊，lcd1602模塊，按鍵控制模塊。以硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過軟件編程，實現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的控制，從而實現(xiàn)設(shè)計的數(shù)字時鐘的各個功能。二、 系統(tǒng)設(shè)計框圖圖1、系統(tǒng)設(shè)計框圖硬件系統(tǒng)設(shè)計一、芯片簡介1、單片機(jī)89c51單片機(jī)89c51來承擔(dān)單片機(jī)在系統(tǒng)中對其他模塊進(jìn)行控制，是整個系統(tǒng)的核心部件，主要是對其他模塊進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換。89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除 只讀存儲器的低電壓、高性能cmos8位微處理器。89c51單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mc

8、s-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的89c51是一種高效微控制器，89c2051是它的一種精簡版本。89c單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。89c51的引腳如圖所示。圖2、 89c51引腳的引腳圖89c51的各個引腳的說明如下：vcc：電源電壓 gnd：接地p0口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口,即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻

9、，在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。p1口：p1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，和分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（t2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（t2ex），具體如表所示8。在flash編程和校驗時，p1口接收低8位地址字節(jié)。表 引腳號第二功能引腳第二功能t2（定時器/計數(shù)器t2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出t2ex（定時器/計數(shù)器

10、t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）mosi（在系統(tǒng)編程用）miso（在系統(tǒng)編程用）sck（在系統(tǒng)編程用）p2口：p2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movx dptr，a）時，p2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx r1，a）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和

11、校驗時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。p3口：p3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4 個ttl邏輯電平。對p3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。p3口亦作為89c51特殊功能（第二功能）使用，如表所示。第二功能功能rxd （串行輸入口）txd （串行輸出口） （外部中斷0） （外部中斷1）t0 （定時/計數(shù)器0）t1 （定時/計數(shù)器1） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）表 at89s52特殊功能（第二功能）表此外，p3口還接收一些用于fla

12、sh閃存編程和程序校驗的控制信號。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。xtal1：振蕩器反相放大器的輸出端及時鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端及時鐘發(fā)生器的輸入端。對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。psen程序儲存允許（psen）輸出

13、是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)at89s52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen信號。ea/vpp外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000h ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp。 2、時鐘芯片ds12887ds12887是美國dallas半導(dǎo)體公司最新推出的8位串行接口并自帶ra

14、m的實時日歷時鐘芯片，內(nèi)部有14個時鐘控制寄存器，包括10個時標(biāo)寄存器，4個狀態(tài)寄存器和114 bit作掉電保護(hù)用的低功耗ram。cpu通過讀ds12887的內(nèi)部時標(biāo)寄存器得到當(dāng)前的時間和日歷，也可通過選擇二進(jìn)制或bcd碼初始化芯片的10個時標(biāo)寄存器，其4個狀態(tài)寄存器用來控制和指出ds12887的當(dāng)前工作狀態(tài)，114 bit非易失性靜態(tài)ram可在掉電時保存一些重要數(shù)據(jù)。 ds12887功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛。ds12c887管腳如圖所示。圖3、 ds12c887管腳圖ds12887引腳功能：gnd:接地端vcc：直流電源+5 v電壓。當(dāng)5 v電壓在正常范圍內(nèi)時，數(shù)據(jù)可讀寫；當(dāng)vcc低于425 v，

15、讀寫禁止，計時功能仍繼續(xù)；當(dāng)vcc下降到3 v以下時，ram和計時器被切換到內(nèi)部鋰電池。mot(模式選擇)：mot引腳接到vcc時，選擇motorola時序，當(dāng)接到gfnd時，選擇intel時序。sqw(方波信號輸出)：sqw引腳能從實時時鐘內(nèi)部15級分頻器的13個抽頭中選擇一個作為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器a編程改變。 ad0ad7(雙向地址數(shù)據(jù)復(fù)用線)：總線接口，可與motorola微機(jī)系列和intel微機(jī)系列接口。 as(地址選通輸入)：用于實現(xiàn)信號分離，在adale的下降沿把地址鎖入ds12887。 ds(數(shù)據(jù)選通或讀輸入)：dsrd有2種操作模式，取決于mot引腳的電平，當(dāng)使

16、用motorola時序時，ds是一正脈沖，出現(xiàn)在總線周期的后段，稱為數(shù)據(jù)選通；在讀周期，ds指示ds12887驅(qū)動雙向總的時刻；在寫周期，ds的后沿使ds12887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇intel時序時，ds稱作(rd)，rd與典型存儲器的允許信號(oe)的定義相同。 r/w(讀寫輸入)：也有兩種操作模式。選motorola時 序時，是一電平信號，指示當(dāng)前周期是讀或?qū)懼芷?，dso為高電平時，高電平指示讀周期，低電平指示寫周期；選intel時序，信號是一低電平信號，稱為wr。在此模式下，rw與通用ram的寫允許信號(we)的含義相同。cs(片選輸入)：在訪問ds12887的總線周期內(nèi)，片選信號必須保持

17、為低。irq(中斷申請輸入)：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷條件滿足時，irq處于高阻態(tài)。irq線是漏極開路輸入，要求外接上接電阻。reset(復(fù)位輸出)：當(dāng)保持低電平時間大于200 ms，保證ds12887有效復(fù)位。ds12887的內(nèi)部地址分配：地址00h和03h單元取值范圍是00h3bh(十進(jìn)制為059)；04h05h單元按12小時制取值范圍是上午(am)01h0ch(十進(jìn)制為112)，下午(pm)51h5ch(十進(jìn)制為8192)，按24小時制取值范圍是00h17h(十進(jìn)制為023)；06h單元的取值范圍是01h07h(十進(jìn)制為17)；07h單元取值范圍o1h1fh(十進(jìn)制為1

18、31)；08h單元取值范圍是01h0ch(十進(jìn)制為112)；09h單元取值范圍是00h63h(十進(jìn)制為099)。3、液晶lcd16021602液晶顯示模塊，是點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊，可以用來顯示字母，符號，數(shù)字以及簡單的漢字和圖案等信息。“1602”的含義是這類液晶顯示模塊每行能夠顯示16個字符，一共可以顯示兩行。該液晶顯示模塊，分為帶背光和不帶背光兩類，兩者在應(yīng)用過程中功能基本類似，只是帶背光的模塊更厚一些，通常的背光顏色以黃綠色和藍(lán)色為主。目前，多數(shù)1602液晶顯示模塊的生產(chǎn)廠商使用的控制芯片都是日立公司的hd44780，這使得單片機(jī)對1602液晶顯示模塊的控制更加統(tǒng)一和方便。1602液晶

19、顯示模塊的主要技術(shù)參數(shù)如下：顯示容量：為16個字符x兩行，即每行最多顯示32個字符；模塊工作電壓：在之間，模塊的最佳工作電壓為5v；模塊工作電流：再最佳工作電壓5v式，工作電流是2ma；顯示字符的大?。好總€被顯示的字符大小為（字符的寬度乘高度）。1602液晶模塊的管腳介紹第1腳：gnd為電源地，接gnd。第2腳：vcc接5v正電源。第3腳：vo為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度。第4腳：rs為指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的選擇。高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：rw為讀寫信

20、號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和rw共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電平rw為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)rs為高電平rw為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：e端為讀或?qū)懖僮鞯氖鼓芏?，?dāng)e端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：bgvcc背光電源正極(+5v)輸入引腳。第16腳：bggnd背光電源負(fù)極，接gnd。二、總體電路設(shè)計根據(jù)各芯片、元件的引腳功能和特性，以及設(shè)計的需要連接電路如圖所示：圖4、 總體電路原理圖圖5、 pcb圖軟件系統(tǒng)設(shè)計1、程序流程圖在這個設(shè)計中，89c51主要功能是存儲程序、根據(jù)程序的內(nèi)容對各個端口進(jìn)行判斷并做出相應(yīng)的處理；ds12887主要的功能是控制年、月、日、時、分、秒的顯示效果；lcd1602主要的功能是將所要顯示的