基于單片機的多功能電子日歷的設(shè)計

1、鄭重申明本人呈交的畢業(yè)實習(xí)報告（設(shè)計），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行實習(xí)和研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)實習(xí)報告（設(shè)計）的成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本畢業(yè)實習(xí)報告（設(shè)計）所涉及的實習(xí)和研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本畢業(yè)實習(xí)報告（設(shè)計）的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于作者與培養(yǎng)單位。學(xué)生簽名簽字蓋章日期0000.00摘要本文介紹了基于AT89C51單片機的多功能電子萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計方法。系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制器，以串行時鐘日歷芯片DS1302記錄日歷和時間，它可以對年、月、日、時、分、秒

2、進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能。萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以在LED上同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒，還具有時間校準(zhǔn)等功能。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵字:AT89C51；電子萬年歷；DS1302目 錄1 緒論41.1課題研究的背景41.2課題的研究目的與意義41.3課題解決的主要內(nèi)容42 系統(tǒng)的總體設(shè)計62.1系統(tǒng)方案的構(gòu)想與確定62.2 器件的選用62.2.1單片機的選擇63 系統(tǒng)硬件的設(shè)計83.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計83.1.1系統(tǒng)硬件框圖83.1.2 AT89C51單片機83.1.3 8位移位寄存器74LS16

3、4（串行輸入，并行輸出）123.1.4 ds1302134 系統(tǒng)的軟件設(shè)計204.1 主程序204.2 從1302讀取日期和時間程序215 PROTEUS使用225.1編程環(huán)境PROTEUS225.2用PROTEUS ISIS對電子萬年歷的硬件電路設(shè)計225.3用PROTEUS ISIS進行電子萬年歷的仿真測試26結(jié)論29致謝30參考文獻30附錄31附錄131第一章 緒論1.1 課題研究的背景隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子

4、萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時間校準(zhǔn)等功能。該電路采用AT89C51單片機作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用35V電壓供電。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。1.2課題的研究目的與意義二十一世紀(jì)是數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的時代，而單片機在數(shù)字化高速發(fā)展的時代扮演著極為重要的角色。電子萬年歷的開發(fā)與研究在信息化時代的今天亦是當(dāng)務(wù)之急，因為它應(yīng)用在學(xué)校、機關(guān)、企業(yè)、部隊等單位禮堂、訓(xùn)練場地、教學(xué)室、公共場地等場合，可以說遍及人們生活的每一個角落。所以說電

5、子萬年歷的開發(fā)是國家之所需，社會之所需，人民之所需。由于社會對信息交換不斷提高的要求及高新技術(shù)的逐步發(fā)展，促使電子萬年歷發(fā)展并且投入市場得到廣泛應(yīng)用。1.3課題解決的主要內(nèi)容本課題所研究的電子萬年歷是單片機控制技術(shù)的一個具體應(yīng)用，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：（1）選用電子萬年歷芯片時，應(yīng)重點考慮功能實在、使用方便、單片存儲、低功耗、抗斷電的器件。（2）根據(jù)選用的電子萬年歷芯片設(shè)計外圍電路和單片機的接口電路。（3）在硬件設(shè)計時，結(jié)構(gòu)要盡量簡單實用、易于實現(xiàn)，使系統(tǒng)電路盡量簡單。（4）根據(jù)硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。（5）根據(jù)設(shè)計的硬件電路，編寫控制AT89C51芯片的單片機程序。（6

6、）通過編程、編譯、調(diào)試，把程序下載到單片機上運行，并實現(xiàn)本設(shè)計的功能。（7）在硬件電路和軟件程序設(shè)計時，主要考慮提高人機界面的友好性，方便用戶操作等因素。（8）軟件設(shè)計時必須要有完善的思路，要做到程序簡單，調(diào)試方便。第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計單片機電子萬年歷的制作有多種方法，可供選擇的器件和運用的技術(shù)也有很多種。所以，系統(tǒng)的總體設(shè)計方案應(yīng)在滿足系統(tǒng)功能的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結(jié)構(gòu)要簡單使用、易于實現(xiàn)，器件的選用著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗以及低廉的成本。2.1系統(tǒng)方案的構(gòu)想與確定系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過成本，性能，功耗等多方面的考慮決定用三個8位74LS

7、164串行接口外接LED顯示器，RESPACK-8對單片機AT89C51進行供電，時間芯片DS1302連接單片機AT89C51。從而實現(xiàn)電子萬年歷的功能。2.2 器件的選用單片機AT89C51電容RESPACK-8三個74LS164串行接口傳感器DS13022.2.1單片機的選擇單片機自70年代問世以來以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，用廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動得到蓬勃發(fā)展，單片機功能正日漸完善。單片機的應(yīng)用，使許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化程度大大提高，可以說當(dāng)今世界正在經(jīng)受一場以單片機技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命浪潮的沖擊。主要單片機類型如下：(1)MCS-51系列單片機MCS-

8、51系列單片機主要是指Intel公司生產(chǎn)的以51位內(nèi)核的單片機芯片，具有8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、可擴展外部64K字節(jié)RAM和ROM、2個16位的定時器/計數(shù)器、4個8位并行I/O口、1個全雙工串行I/O口、21字節(jié)的專用寄存器、5個中斷源、片內(nèi)自帶振蕩器、片內(nèi)單總線等功能部件。（2）AT89C51單片機AT89C51單片機的主要特性如下：l 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容l 4K字節(jié)的在線編程Flash存儲器，1000次擦寫周期l 4.05.5V的工作電壓范圍l 全靜態(tài)工作模式：033MHzl 三級程序存儲器鎖l 128×8字節(jié)內(nèi)部RAM l 32個可編程I

9、/O口線l 2個16位定時/計數(shù)器l 6個中斷源l 全雙工串行UART通道l 低功耗空閑和掉電模式l 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)l 看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識和快速編程特性l 具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復(fù)功能l 靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）由于AT89C51單片機片內(nèi)有4K字節(jié)的在線編程Flash存儲器，可以擦寫1000次，具有掉電模式，而且具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復(fù)功能，對設(shè)計開發(fā)非常實用。所以選用AT89C51單片機作為電子萬年歷芯片的控制單片機。第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構(gòu)想，下面進行系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。3.1系統(tǒng)硬件

10、電路設(shè)計3.1.1系統(tǒng)硬件框圖系統(tǒng)硬件框圖如圖3-1時鐘芯片DS1302串口AT89C51P2口LED顯示器驅(qū)動電路圖3-1 系統(tǒng)硬件框圖3.1.2 AT89S51單片機本系統(tǒng)采用的是美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機，首先我們來熟悉一下AT89C51單片機的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。1.單片機的引腳功能AT89C51單片機有40個引腳。l Vcc：電源電壓+5Vl GND：接地l P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換

11、地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線服用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻。l P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 Flash 編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。l P2口：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1

12、”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（MOVX Ri指令）時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash 編程和程序校驗期間，P2亦接收低高位地址和其他控制信號。l P3口：P3口是一組帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O，P3的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，

13、它們被內(nèi)部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，見表3-1所示：P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。表3-1 P3口的第二功能圖端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷0）P3.3INT1（外中斷1）P3.4T0（定時/計時器0外部輸入）P3.5T1（定時/計時器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）l RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機

14、器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。WDT溢出將使引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DISRT0（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。l ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存器允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，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。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過多特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置，

15、可禁止ALE操作。該位置后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。另外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。l PSEN：程序存儲允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的PSEN信號。l EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：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

16、程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的變成電壓Vpp.l XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。l XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.AT89C51單片機與MCS-51完全兼容 l 看門狗（WDT）：WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。WDT 由13位計數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時器復(fù)位存儲器（WDTRST）構(gòu)成。WDT 在默認情況下無法工作；為了激活WDT，用戶必須往WDTRST 寄存器（地址：0A6H）中依次寫入01EH 和0E1H。當(dāng)WDT激活后，晶振工作，WDT在每個機器周期都會增加。WDT計時周期依賴

17、于外部時鐘頻率。除了復(fù)位（硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位），沒有辦法停止WDT工作。當(dāng)WDT溢出，它將驅(qū)動RSR引腳輸出一個高電平。l 可編程串口（UART）在AT89C51中，UART 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。AT89C51系列單片機的串行通信口可以工作于同步和異步通信方式。當(dāng)工作于異步方式時，它具有全雙工的操作功能，也就是說，它可以同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串行口內(nèi)的接收器采用的是雙緩沖結(jié)構(gòu)，能夠在接收到的第一個字節(jié)從接收寄存器讀走之前就開始接收第二個字節(jié)（當(dāng)然，如果第二個字節(jié)接收完畢，而第一個字節(jié)仍然沒有被讀走，那將會丟掉一個字節(jié)）。串行口的發(fā)送和接收操作都是通過特殊功

18、能寄存器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF進行的，但在SBUF的內(nèi)部，接收寄存器和發(fā)送寄存器在物理結(jié)構(gòu)上是完全獨立的。如果將數(shù)據(jù)寫入SBUF，數(shù)據(jù)會被送入發(fā)送寄存器準(zhǔn)備發(fā)送。如果執(zhí)行SBUF指令，則讀出的數(shù)據(jù)一定來自接收緩存器。因此，CPU對SBUF的讀寫，實際上是分別訪問2個不同的寄存器。這2個寄存器的功能決不能混淆。l 振蕩電路：AT89C51系列單片機的內(nèi)部振蕩器，由一個單極反相器組成。XTAL1反相器的輸入，XTAL2為反相器的輸出。可以利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時鐘，只要XTAL1和XTAL2引腳上一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個完整的振蕩信號發(fā)生器，此方式稱為內(nèi)部方式。另一種方式由

19、外部時鐘源提供一個時鐘信號到XTAL1端輸入，而XTAL2端浮空。在組成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，多數(shù)采用這種方式，這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。在電路中，對電容C1和C2的值要求不是很嚴(yán)格，如果使用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少，C1、C2通常都選擇30pF。l 定時/計數(shù)器：AT89C51單片機內(nèi)含有2個16位的定時器/計數(shù)器。當(dāng)用于定時器方式時，定時器的輸入來自內(nèi)部時鐘發(fā)生電路，每過一個機器周期，定時器加1，而一個機器周期包含有12個振蕩周期，所以，定時器的技術(shù)頻率為晶振頻率的1/12，而計數(shù)頻率最高為晶振頻率的1/24。為了實現(xiàn)定時和計數(shù)功能，定時器中含有3種基本的寄存器：控制寄存器

20、、方式寄存器和定時器/計數(shù)器?？刂萍拇嫫魇且粋€8位的寄存器，用于控制定時器的工作狀態(tài)，方式寄存器是一個8位的寄存器，用于確定定時器的工作方式，定時器/計數(shù)器是16位的計數(shù)器，分為高字節(jié)和低字節(jié)兩部分。l RAM：高于7FH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的地址是8位的，也就是說其地址空間只有256字節(jié)，但內(nèi)部RAM的尋址方式實際上可提供384字節(jié)。的直接地址訪問同一個存儲空間，高于7FH的間接地址訪問另一個存儲空間。這樣，雖然高128字節(jié)區(qū)分與專用寄器 ，即特殊功能寄存器區(qū)的地址是重合的，但實際上它們是分開的。究竟訪問哪一區(qū)，存是通過不同的尋址方式加以區(qū)分的。l SFR：SFR是具有特殊功能的所有寄存器的集合，

21、共含有22個不同寄存器，它們的地址分配在80HFFH中。雖然如此，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的。如對這些單元進行讀操作，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效，所以在編程時不應(yīng)該將數(shù)據(jù)寫入這些未確定的地址單元中，特殊功能寄存器主要有累加器ACC、B寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW、堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針DPTR、I/O端口、串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF、定時器寄存器、捕捉寄存器、控制寄存器。l 中斷系統(tǒng)：AT89C51單片機有6個中斷源，中斷系統(tǒng)主要由中斷允許寄存器IE、中斷優(yōu)先級寄存器IP、優(yōu)先級結(jié)構(gòu)和一些邏輯門組成。IE寄存器用于允許或禁止中斷；IP寄存器用于

22、確定中斷源的優(yōu)先級別；優(yōu)先級結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行中斷源的優(yōu)先排序；有關(guān)邏輯門用于輸入中斷請求信號。在整個中斷響應(yīng)過程中CPU所執(zhí)行的操作步驟如下：（1）完成當(dāng)前指令的操作（2）將PC內(nèi)容壓入堆棧（3）保存當(dāng)前的中斷狀態(tài)（4）阻止同級的中斷請求（5）將中斷程序入口地址送PC寄存器（6）執(zhí)行中斷服務(wù)程序（7）返回3.1.3 8位移位寄存器74LS164（串行輸入，并行輸出）74LS164為8位移位寄存器,其主要電特性的典型值如表3-2：表3-2 74LS164主要電特性典型值型號fmPn54/7416436MHz185mW54/74LS16436 MHz80mW當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（Q

23、AQH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B任意一個為低電平時停止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當(dāng)有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用Q0的狀態(tài)。引出端符號CLOCK 時鐘輸入端CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端QAQH 輸出端邏輯及封裝圖，如3-2，3-3 圖3-2 邏輯圖 圖3-3 封裝圖極限值電源電壓7V輸入電壓5.5V工作環(huán)境溫度54164-5512574164-070儲存溫度-65150表3-3真值表 H高電平L低電平X任意電平低到高電平跳變QA0,QB0,QH0規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條

24、件建立前的電平QAn,QGn時鐘最近的前的電平時序圖如下3-4 圖3-4 時序圖推薦工作條件如表3-4:表3-4推薦工作條件 靜態(tài)特性（TA為工作環(huán)境溫度范圍）如表3-5表3-5工作環(huán)境溫度范圍 1:測試條件中的“最小”和“最大” 用推薦工作條件中的相應(yīng)值。動態(tài)特性(TA=25)如表3-6表3-6動態(tài)特性 2:fmax最大時鐘頻率。tPLH輸出由低電平到高電平傳輸延遲時間tPHL輸出由高電平到低電平傳輸延遲時間3.1.4 ds1302 現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實時時鐘電路DS1

25、302是DALLAS公司的一種具有涓細電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。 DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后

26、背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，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，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(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，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)R

27、ST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，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)，后面有詳細說明。SCLK始終是輸入端。 DS1302 的控制字節(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表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最

28、低位開始輸出。 在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1902，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。 DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字見表1。 此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順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RAM單元，共31個，每個

29、單元組態(tài)為一個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個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 DS1302與CPU的連接需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。DS1902與89C2051的連接圖，其中，時鐘的顯示用LED。 DS1302與CPU的連接，實際上，在調(diào)試程序時可以不加電容器，只加一個32.768kHz 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入DS18B20，同時顯示實時溫度。只要占用CPU一個口線即可。 LE

30、D還可以換成LCD，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的10位多功能8段液晶顯示模塊LCM101，內(nèi)含看門狗(WDT)/時鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動電路，并有內(nèi)置顯示RAM，可顯示任意字段筆劃，具有34線串行接口，可與任何單片機、IC接口。功耗低，顯示狀態(tài)時電流為2A (典型值)，省電模式時小于1A，工作電壓為2.4V3.3V，顯示清晰。DS1302的實時時間流程。根據(jù)流程框圖，不難采集實時時間。下面對DS1302的基本操作進行編程： 根據(jù)本人在調(diào)試中遇到的問題，特作如下說明DS1302 與微處理器進行數(shù)據(jù)交換時，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏

31、輯1，如果D7=0，則禁止寫DS1302，即寫保護；D6=0，指定時鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作(輸入)， D0=1，指定讀操作(輸出)。 在DS1302的時鐘日歷或RAM進行數(shù)據(jù)傳送時，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類:一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個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；

32、再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的RAM的31個字節(jié)。 要特別說明的是備用電源B1，可以用電池或者超級電容器(0.1F以上)。雖然DS1302在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池。可以用老式電腦主板上的3.6V充電電池。如果斷電時間較短(幾小時或幾天)時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。100 F就可以保證1小時的正常走時。DS1302在第一次加電后，必須進行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間。 DS1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點。DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有

33、特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此，只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且，某些測控系統(tǒng)可能不允許。但是，如果在系統(tǒng)中采用時鐘芯片DS1302，則能很好地解決這個問題。電子萬年歷的功能是在程序控制下實現(xiàn)的。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法與硬件設(shè)計相對應(yīng)，按整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進行設(shè)計、編程和調(diào)試，最后通過主

34、程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強了程序的可移植性。第四章 單片機的主程序4.1 主程序開始讀年、月、日送第一塊LED顯示讀星期、閏、年、日送第二塊LED顯示讀時、分、秒送第三塊LED顯示返回主程序如圖4-1所示：4.2 從1302讀取日期和時間程序系統(tǒng)初始化開 始需要調(diào)整時間嗎？讀1302日期和時間調(diào)整時間和日期YN圖4-2 從1302讀取程序第五章 PROTEUS使用5.1編程環(huán)境PROTEUSPROTEUS軟件是由英國LabCenter Electronics 公司開發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，

35、ARES是一款高級的布線編輯軟件，它集成了高級原理布線圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計。5.2用PROTEUS ISIS對電子萬年歷的硬件電路設(shè)計通過PROTEUS ISIS軟件的VSM（虛擬仿真技術(shù)），用戶可以對模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有外圍接口電子元器件一起仿真。用PROTEUS ISIS設(shè)計硬件電路的過程 選擇設(shè)計圖紙的到小根據(jù)設(shè)計所使用到元器件的多少，選擇合適大小的設(shè)計圖紙，操作是單擊菜單欄上的SystemSet Sheet Size ，然后彈出如圖5-1所示的對話框，從中選擇合適大小的圖紙，也可以選擇

36、User進行圖紙的自定義設(shè)置。在設(shè)計過程中也可以通過此方法調(diào)整圖紙的大小。圖 5-1 選取仿真所需的元器件 選取元器件的方式是，單擊如圖5-2所示的按鈕“P”。會彈出如圖5-3所示的窗口。圖 5-2圖 5-3從此窗口的左上角的“Keywords”中輸入電子萬年歷設(shè)計用到的器件，如輸入“AT89C51”，在中間會列出帶有輸入關(guān)鍵字的元器件，選擇合適的元器件并雙擊它，則已經(jīng)選擇好了該元器件。然后再在“Keywords”中輸入其他所需的元器件，用同樣的方法進行操作。最后選擇好所有的元器件如圖5-4所示。圖 5-4 所用器件其中74LS174表示三個串行接口，AT89C51代表單片機會，DS1302代

37、表時鐘芯片，RESPACK-8代表八排電阻。 把元器件放到圖紙的合適位置，進行布線單擊如圖5-4所示的元器件AT89C51，再在右邊圖紙上單擊，就把元器件放入到了圖紙上。再用同樣的方法把ds1302放入到圖紙的合適位置。如果元器件放置錯誤，這可通過兩次右擊刪除所放置的元器件，如果位置放得不理想，可以先右擊該器件，然后按住左鍵進行移動。在布線之前，如果覺得元器件的引腳的方向不好布線，則可以通過單擊這四個按鈕進行調(diào)整，這四按鈕的意思分別是：順時針旋轉(zhuǎn)90°，逆時針旋轉(zhuǎn)90°，沿Y軸對稱，沿X軸對稱。通過這樣的調(diào)整，可以使整個布局合理一些。接著進行布線，由于PROTEUS ISI

38、S有自動布線的功能，比如要把AT89C51的P2口連到74LS164的OUT8口，只要先在P2引腳上單擊一下，再在OUT8引腳上單擊，則ISIS自動將兩個引腳連上線。圖 5-5 at89c51與ds1302的連接ISIS還提供了網(wǎng)絡(luò)布線，即不使用線連接也可以把兩個引腳虛擬的連接了起來。具體操作是：單擊要連線的一個引腳，連出適當(dāng)?shù)木嚯x后雙擊，另一個引腳也同樣操作，在單擊如圖6-5所示的“LBL”按鈕，再在圖中P0.1引腳的A處單擊，在彈出的窗口中的“String”中填入名稱，如“A” ，對OUT7引腳進行同樣的操作，在“String”中也填入名稱“A”，這樣就完成了P3.4引腳與RES引腳的網(wǎng)絡(luò)

39、連接，這個好處避免兩個距離比較遠的器件進行真實線的連接，使布線美觀。 編輯窗口連接端子要讓最后的設(shè)計成功仿真時，必須放置并連接端子。選擇，從中可以選擇電路原理中的兩個通用的端子，一個是接地，一個是電源。如圖5-6所示。圖 5-6連接端子在PROTEUS ISIS中的最終設(shè)計圖如圖5-7所示圖 5-7仿真圖最后分別對各元器件的屬性值進行設(shè)置，單擊按鈕，進行電氣檢測，查看接線是否合理，說明硬件電路已經(jīng)順利的完成。5.3用PROTEUS ISIS進行電子萬年歷的仿真測試 添加Keil中編寫的代碼文件單擊工具欄中的SourceAdd/Remove Source files.，彈出一個對話框，分別單擊“

40、New” ，然后選擇在Keil中編寫的數(shù)字電壓表.ASM匯編語言程序，單擊“OK” ，完成添加代碼文件。 編譯源程序，生成.HEX目標(biāo)代碼文件單擊SourceBuild All。如果編譯結(jié)果沒有錯誤，會出現(xiàn)如圖5-8所示的結(jié)果。圖5-8 加載.HEX目標(biāo)代碼文件通過如圖5-9所示的對話框，選擇剛才編譯生成的.HEX文件。設(shè)置使單片機的運行頻率為6MHz 。圖5-9 單擊按鈕，進行對電子萬年歷的仿真測試，運行結(jié)果如圖5-10所示圖5-10仿真測試 PROTEUS的調(diào)試功能由于使用的是匯編語言編寫的程序，如果在測量的時候測量值顯示錯誤，說明程序中存在問題，這個問題只用在仿真測量的時候才能被發(fā)現(xiàn)，這

41、時可以使用PROTEUS對程序進行調(diào)試。單擊按鈕，再單擊菜單欄中的Debug，可以在最下面選擇打開內(nèi)存觀察窗口，寄存器值觀察窗口，匯編語言源代碼窗口等等。在匯編語言源代碼窗口中，也可以在所需要設(shè)置斷點的語句前雙擊設(shè)置斷點，當(dāng)設(shè)置斷點的時候，程序運行到所設(shè)斷點處停止，從而可以在內(nèi)存、寄存器等的值的變化，從而找出程序出錯的地方。結(jié)論本課題從理論到實際應(yīng)用，用AT89C51單片機與8位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片74LS164等一些電路的組合，成功的設(shè)計出了一個電子萬年歷。而且所設(shè)計的電子萬年歷設(shè)計也按當(dāng)初要求的能夠在PROTEUS中進行仿真，并且能夠很精確的顯示年歷。可以說該電子萬年歷具有很高的實用價值。在軟件設(shè)

42、計的過程中，利用了Keil這個軟件在程序錄入和調(diào)試的時候的優(yōu)越性，讓我能夠在編寫軟件的時候很方便的發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤，現(xiàn)在已經(jīng)能夠使用Keil對所設(shè)計的程序進行調(diào)試。對于PROTEUS這款軟件，也能熟練掌握電路設(shè)計仿真。由于平時沒有接觸過這兩個軟件，加上畢業(yè)設(shè)計的時間有限，對于他們的連接調(diào)試程序，未能熟練掌握，但以后有機會的話會再好好學(xué)習(xí)的。本次設(shè)計的電子萬年歷也存在的不足的地方，有待于以后的改進。致謝經(jīng)過三個多月的時間，畢業(yè)設(shè)計按照預(yù)期完成了，由于本人的知識水平有限，論文和設(shè)計中有遺漏和缺陷的地方懇請指正。感謝我的導(dǎo)師高玉芹老師給了我莫大的幫助，在她悉心的指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求下，作品和論文順利完成

43、了。論文從選題和最終完成，凝結(jié)著導(dǎo)師的辛勤的汗水，她不辭勞苦的教導(dǎo)、嚴(yán)謹?shù)淖黠L(fēng)使我終生受益。在此畢業(yè)設(shè)計完成之際，謹向?qū)熀退袔椭^我的老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。還有感謝家人、朋友還有宿舍里所有的室友，是他們給我創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍，在學(xué)習(xí)和生活中給了我支持和幫助。在以后的學(xué)習(xí)生活中我會時時敦促自己更加努力，不辜負師長、親人、朋友對我的期望。參考文獻1 趙長德.微型計算機原理與接口技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社，1999：98-350.2 蘇平.單片機的原理與接口技術(shù)M.北京:電子工業(yè)出版社，2006：1-113.3 王忠民.微型計算機原理M.西安:西安科技大學(xué)出版社，2003：15-5

44、5.4 胡戴明.計算機組成原理M.北京:經(jīng)濟科學(xué)出版社，2005：43-56.5 紀(jì)宗南.單片機外圍器件使用手冊M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，622-655.6 周雪.模擬電子技術(shù)M西安: 西安電子科技大學(xué)出版社，2005：81-95.7 左金生.電子與模擬電子技術(shù)M.北京:電子工業(yè)出版社，2004：105-131.8 尹勇.單片機開發(fā)環(huán)境Vision2的開發(fā)指南M. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004：173-199.9 張斌武.單片機系統(tǒng)Proteus設(shè)計與仿真M. 北京:電子工業(yè)出版社，2005:52-89.附錄附錄1源代碼DELAYC#define DELAY_C#includ

45、e”includesh”#define XTAL 12void delay_lus(void) asm(”nop”)： void delay_nus(unsigned int n) unsigned int i=0；for(i=0；i<n；i+)delay_lus()； void delay_ims(void) unsigned int i； for(i=0：i<(unsigned int)(XTAL*143-2);i+); void delay_nms(unsigned int n) unsigned int i=0; for(i=0；i<n；i+) delay_ims()

46、; DSl302C#include”includesh”#define DSl302_C unsigned char bflag；unsigned char bpm；unsigned char get_hours(void) unsigned char i； unsigned char R_Byte； unsigned char TmpByte； reset()； write(0x85)； ddr_set_io()； R_Byte=0x00； Prt_clear_io()； ddr_clear_io()； for(i：0；i<4；i+) TmpByte=0; if(pinp&(1

47、<<io) TmpByte=1； TmpByte<<=7;R_Byte>>=1;R_Byte I=TmpByte；Prt_set_clk()；delay_nus(2)；prt_clear_clk()；delay_nus(2)；bflag=0；if(pinp&(1<<io) bflag=l;prt_set_clk()；delay_nus(2)；prt_clear_clk()；delay_nus(2)； bpm=0;if(pinp&(1<<io) bpm=1；prt_set_clk()；delay_nus(2)；prt_c

48、lear_clk()；delay_nus(2)；prt_clear_rst()；prt_clear_clk()；R_Byte >>=4；return R_Byte；unsigned char readbyte(unsigned char w_byte) unsigned char temp； reset()； write(w_byte)； temp=read()； prt_clear_rst()； prt_clear_clk()； return temp；void writebyte(unsigned char w_byte，unsigned char w_2_byte) rese

49、t()；write(w_byte); write(w_2_byte)； prt_clear_rst()； prt_clear_clk()；void reset(void) ddr_set_rst()； prt_clear_clk()； prt_clear_rst()； prt_set_rst()；void write(unsigned char W_Byte) unsigned char i； DDRC=0xFF;for(i=0；i<8；i+) Prt_clear_io()； if(W_Byte &0x01) prt_set_io()；Prt_set_clk()；delay_nu

50、s(1)；delay_nus(2)；prt_clear_clk()；delay_nus(1)；delay_nus(2)；W_Byte>>=1； unslgned char read(void) unsigned char i； unsigned char R_Byte； unsigned char R_Byte2； unsigned char TmpByte； ddr_set_io()； R_Byte=0x00; R_Byte2=0x00；prt_clear_io()；ddr_clear_io()；for(i=0;i<4；i+)get the first 4 bits Tmp

51、Byte=0；if(pinp&(1<<io) TmpByte=1; TmpByte=0x80; TmpByte<<=7；R_Byte= (R-Byte>>1);/R_Byte>>=1;R_Byte |=TmpByte；prt_set_clk()；delay_nus(1)；/delay_nus(2);prt_chear_clk();delay_nus(1)；delay_nus(2)；for(i=0；i<4；i+) TmpByte=0； if(pinp&(1<<io) TmpByte=1； TmpByte=0x80；

52、 TmpByte<<=7； R_Byte2=(R_Byte2>>1)；R_Byte2>>=l； R_Byte2 |=TmpByte; Prt_set_clk()； delay_nus(1)：delay_nus(2)； prt_clear_clk()； delay_nus(1)；delay_nus(2)； R_Byte>>=4； R_Byte2>>=4； R_Byte=(R_Byte2*10)+R_Byte； return R_Byte；HD44780C#include”includesh”#define HD44780_Cvoid l

53、cd_pulse(void) Icdsete()delay_nms(1);Icd_clear_e(); delay_nms(1)； void icd_wait(void) asm(”nop”)；void icd_send(unsigned char data) Lcd_wait()；dataport=data;lcd_pulse()；void clrscr(void)lcd_clear_rs()；lcd_clear_rw()；icd_send(0x01)；lcd_wait()；void gotoz(unsigned char z)lcd_clear_rs()；lcd_clear_rw()；lcd_send(z | 0x80)；void gotoxy(unsigned char x