基于单片机实时钟设计毕业设计汇总.docx
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基于单片机实时钟设计毕业设计汇总.docx
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基于单片机实时钟设计毕业设计汇总
苏州信息职业技术学院
毕业设计报告(论文)
系别:
电气与电子工程系
专业:
楼宇智能化工程技术
班级:
09楼宇1班
学生姓名:
张三
学生学号:
G09250133
设计(论文)题目:
基于单片机实时钟设计
指导教师:
起讫日期:
2011.9.5—2011.11.11
\
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)成绩评定表
学生姓名
张三
系部
电气与电子工程系
班级
09楼宇智能化工程技术
课题名称
基于单片机实时钟设计
指导教师评语:
建议成绩:
指导教师:
年月日
评阅教师评语:
建议成绩:
评阅教师:
年月日
答辩小组评语:
建议成绩:
答辩小组负责人:
年月日
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)任务书
专业
楼宇智能化工程技术
班级
09楼宇1班
姓名
张三
课题名称:
基于单片机实时钟设计
主要技术指标:
本电路是由AT89S52单片机为控制核心,具有在线编程功能,低功耗,能在3V超低压工作。
时钟电路由DS1302提供,它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
可产生年、月、日、周日、时、分、秒,具有使用寿命长,精度高和低功耗等特点,同时具有掉电自动保存功能。
在每个显示刷新周,ZLG7290按照扫描位数寄存器(ScanNum)指定的显示位数N,把显示缓存DpRam0~DpRamN的内容按先后循序送入LED驱动器实现动态显示,减少N值可提高每位显示扫描时间的占空比,以提高LED亮度,显示缓存中的内容不受影响。
工作内容和要求:
1.画出电路设计原理图。
2.综合运用AT89S52开发设计具有一定功能的单片机控制系统,进行软、硬件设计及调试。
3.电子钟的格式为:
时:
分:
秒。
具有一定的计时功能
4.通过按键进行控制,具有闹钟,整点报时功能
主要参考文献:
1、赵亮,单片机C语言人民邮电出版社2003
2、彭为,单片机典型系统设计电子工业出版社2006
3、窦振中,基于单片机的嵌入式系统工程设计中国电力出版社2008
4、马忠梅,单片机的C语言应用程序设计北京航空航天大学出版社2007
.
学生(签名)年月日
指导教师(签名)年月日
教研室主任(签名)年月日
系主任(签名)年月日
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)开题报告
设计(论文)题目
基于单片机的实时钟设计
一、选题的背景和意义:
(1)、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识。
(2)、培养针对课题需要,选择和查阅有关手册及文献资料的自学能力,提高组成系统、编程、调试的动手能力。
(3)、熟悉单片机系统开发、研制的过程,软硬件设计的方法、内容及步骤。
(4)、熟悉时钟芯片DS1302、动态扫描芯片ZLG7290与七段码显示译码器的使用。
二、课题研究的主要内容:
电子实时钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置。
广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
三、主要研究(设计)方法论述:
采用AT89S52,片内ROM全都采用FlashROM;能以3V的超低压工作;同时也与MCS-51系列单片机完全兼容。
该芯片内部存储器为8KBROM存储空间,同样具有89C51的功能,且具有在线编程可擦除技术,当在对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,不需要对芯片多次拔插,所以不会对芯片造成损坏。
所以选择采用AT89S52作为主控制系统.
四、设计(论文)进度安排:
时间(迄止)日期
工作内容
2011.9.5~2011.9.10
收集资料、确定方案的设计思路,为毕业设计做准备
2011.9.11~2011.9.13
完成开题报告
2011.9.14~2011.10.23
完成程序的编写与调试
2011.10.23~2011.11.11
完成毕业答辩,以及论文的整理和修改
五、指导教师意见:
指导教师签名:
年月日
六、系部意见
系主任签名:
年月日
苏州信息职业技术学院
毕业设计(论文)中期检查表
学生姓名
陈东泽
学号
G0*******
指导教师
侯文芳
选题情况
课题名称
基于PLC的四层电梯控制设计
难易程度
偏难
适中
偏易
工作量
较大
适中
较小
符合规范化的要求
任务书
无
开题报告
无
外文翻译质量
优
良
中
差
学习态度、出勤情况
好
一般
差
工作进度
快
按计划进行
慢
中期工作汇报及解答问题情况
指导教师
年月日
所在专业意见:
系主任
年月日
毕业设计报告(论文)摘要
基于PLC的四层电梯控制设计
摘要:
美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。
它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,还具有闰年补偿等多种功能,而且DS1302的使用寿命长,误差小。
对于数字电子万年历采用直观的数字显示,可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒等信息,还具有时间校准等功能。
ZLG7290芯片采用I2C总线跟单片机进行通信,减少使用单片机I/O口,无需外接元件即直接驱LED,可扩展驱动电流和驱动电压。
该电路采用AT89S52单片机作为核心,功耗小,能在3V的低压工作,电压可选用3~5V电压供电。
本设计具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。
关键词:
DS1302;ZLG7290;AT89S52
附录一:
系统电路图
附录二:
系统程序清单
一、引言
20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。
忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。
但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。
电子实时钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置。
广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
下面是单片机的主要发展趋势。
单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。
单片机模块中最常见的是电子实时钟,电子实时钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究电子实时钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
二、系统原理与器件选择
2.1设计要求
(1)、画出电路设计原理图。
(2)、综合运用AT89S52开发设计具有一定功能的单片机控制系统,进行软、硬件设计及调试。
(3)、电子钟的格式为:
时:
分:
秒。
具有一定的计时功能。
(4)、通过按键进行控制,具有闹钟,整点报时功能。
2.2设计背景条件
(1)、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识。
(2)、培养针对课题需要,选择和查阅有关手册及文献资料的自学能力,提高组成系统、编程、调试的动手能力。
(3)、熟悉单片机系统开发、研制的过程,软硬件设计的方法、内容及步骤。
(4)、熟悉时钟芯片DS1302、动态扫描芯片ZLG7290与七段码显示译码器的使用。
2.3系统基本方案的选择
2.3.1电路设计框图
AT89S52
单片机
2.3.2单片机芯片的选择方案
采用AT89S52,片内ROM全都采用FlashROM;能以3V的超低压工作;同时也与MCS-51系列单片机完全兼容。
该芯片内部存储器为8KBROM存储空间,同样具有89C51的功能,且具有在线编程可擦除技术,当在对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,不需要对芯片多次拔插,所以不会对芯片造成损坏。
所以选择采用AT89S52作为主控制系统.
2.3.3显示模块的选择方案
采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。
所以采用了LED数码管作为显示。
I2C串行接口,提供键盘中断信号,方便与处理器接口。
可驱动8位共阴数码管或64只独立LED和64个按键。
可控扫描位数,可控任一数码管闪烁。
8个功能键,可检测任一键的连击次数。
无需外接元件即直接驱LED,可扩展驱动电流和驱动电压。
2.3.4时钟芯片的选择方案
采用DS1302时钟芯片实现时钟,DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片,可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数,而且精度高,位的RAM做为数据暂存区,工作电压2.5V~5.5V范围内,2.5V时耗电小于300nA。
2.4系统设计的具体实现
本电路是由AT89S52单片机为控制核心,具有在线编程功能,低功耗,能在3V超低压工作。
时钟电路由DS1302提供,它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
可产生年、月、日、周日、时、分、秒,具有使用寿命长,精度高和低功耗等特点,同时具有掉电自动保存功能。
在每个显示刷新周,ZLG7290按照扫描位数寄存器(ScanNum)指定的显示位数N,把显示缓存DpRam0~DpRamN的内容按先后循序送入LED驱动器实现动态显示,减少N值可提高每位显示扫描时间的占空比,以提高LED亮度,显示缓存中的内容不受影响。
2.4.1单片机主控制模块的设计
AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,MCS-51单片机共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2、P3),每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端。
如图-1所示
图-1最小系统原理
2.4.2时钟电路模块的设计
图-2示出DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源,Vcc2为主电源。
在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1+0.2V时,Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。
X1和X2是振荡源,外接32.768KHz晶振。
RST是复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能:
首先,RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平,则会终止此次数据传送,I/O引脚变为高阻态。
上电动行时,在Vcc大于等于2.5V之前,RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平,I/O为串行数据输入端(双向)。
SCLK始终是输入端。
图-2DS1302的引脚图
2.4.3显示模块的设计
图-3示出ZLG7290的引脚排列,Dig7~Dig0为输入/输出端,由LED显示位驱动及键盘扫描线。
SegH~SegA为输入/输出端,由LED显示段驱动及键盘扫描线。
SDA为输入/输出端,是I2C总线接口数据/地址线。
SCL为输入端,是I2C总线接口时钟线。
/INT是中断输出端,低电平有效。
/RES是复位输入端,低电平有效。
OSC1、OSC2是连接晶体以产生内部时钟。
11引脚为接地端,16引脚为电源端。
图-3ZLG7290的引脚图
2.4.4DS1302电路原理及说明
(1)、时钟芯片DS1302的工作原理:
串行时钟芯片主要由寄存器、控制寄存器、振荡器、实时时钟以及RAM组成。
为了对任何数据传送进行初始化,需要将/RST置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。
数据在SCLK的上升沿串行输入,前8位指定访问地址,命令字装入移位寄存器后,在之后的时钟周期,读操作时输出数据,写操作时输入数据。
时钟脉冲的个数在单字节方式下为8加8(8位地址加8位数据),在多字节方式下为8加最多可达248的数据。
(2)、DS1302的控制命令字节与寄存器
a、控制命令字节
控制命令字节结构如下:
RAMRD
1/CKA4A3A2A1A0/WR
表1
控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中;位6如果为0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)为0表示要进行写操作,为1表示进行读操作,控制字节总是从最低位开始输出。
b、日历、时钟寄存器
DS1302共有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟有关,存放的数据位为BCD码形式。
其日历、时间寄存器及控制字如以下表所示。
寄存器的选择根据命令字而定,其中日历、时钟各个寄存器与控制字对照表如表2所示。
寄存器名称
7
6
5
4
3
2
1
0
1
RAW/CK
A4
A3
A2
A1
A0
RW//W
秒寄存器
1
0
0
0
0
0
0
分寄存器
1
0
0
0
0
0
1
小时寄存器
1
0
0
0
0
1
0
日寄存器
1
0
0
0
0
1
1
月寄存器
1
0
0
0
1
0
0
星期寄存器
1
0
0
0
1
0
1
年寄存器
1
0
0
0
1
1
0
写保护寄存器
1
0
0
0
1
1
1
慢充电寄存器
1
0
0
1
0
0
0
时间突发寄存器
1
0
1
1
1
1
1
表2
最后一位RD//W为0表示要进行写操作,为1表示进行读操作。
表3为主要寄存器命令字、取值范围以及各位内容对照表。
寄存器名
命令字
取值范围
各位内容
写操作
读操作
7
6
5
4
3~0
秒寄存器
80H
81H
00~59
CH
10SEC
SEC
分寄存器
82H
83H
00~59
0
10MIN
MIN
时寄存器
84H
85H
01~12或00~23
12、24
0
10÷A/P
HR
HR
日寄存器
86H
87H
01~28,29,30,31
0
0
10DATE
DATE
月寄存器
88H
89H
01~12
0
0
0
10M
MONTH
周寄存器
8AH
8BH
01~07
0
0
0
0
DAY
年寄存器
8CH
8DH
01~99
10YEAR
YEAR
写保护寄存器
8EH
8FH
WP
0
0
0
0
慢充电寄存器
90H
91H
TCS
TCS
TCS
TCS
DS
DS
RS
RS
时钟突发寄存器
BEH
BFH
表3
其中有些特殊位需要特别指出:
CH:
时钟暂停位,当此位设置为1时,振荡器停止,DS1302处于低功率的备份方式;当此位变为0时,时钟开始启动。
12/24:
12或24小时方式选择位,为1时选择12小时方式。
在12小时方式下,位5是AM/PM选择位,此位为1时表示PM。
在24小时方式下,位5是第2个小时位(20-23时)。
WP:
写保护位,写保护寄存器的开始7位(0~6)置为0,在读操作时总是读出0。
在对时钟或RAM进行写操作之前,位7(WP)必须为0,当它为高电平时,写保护位防止对任何其他寄存器进行写操作。
TCS:
控制慢充电的选择,为了防止偶然因素始DS1302工作,只有1010模式才能使慢速充电工作。
DS:
二极管选择位。
如果DS为01,那么选择一个二极管;如果DS为10,则选择两个二极管。
如果DS为11或00,那么充电器被禁止,与TS无关。
RS:
选择连接在Vcc2与Vcc1之间的电阻,如果RS为00,那么充电器被禁止,与TS无关。
选择的电阻如表4所示。
RS位
电阻器
典型值
00
无
无
01
R1
2k欧
10
R2
4k欧
11
R3
8k欧
表4
c、RAM寄存器
DS1302与RAM相关的寄存器分为两类,一类是单个RAM单元,共31个,每个单元组态为一个8位的字节,其命令控制字位C0H~FDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;另一类为突发方式下的RAM寄存器,此方式下可一次性读写所有的RAM的31字节,命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。
RAM区寄存器与控制字对照表如表5所示。
寄存器名称
7
6
5
4
3
2
1
0
1
RAM//CK
A4
A3
A2
A1
A0
RD//W
RAM0
1
1
0
0
0
0
0
RAM1
1
1
0
0
0
0
1
………
…
…
…
…
…
…
…
…
RAM30
1
1
1
1
1
1
0
RAM突发
1
1
1
1
1
1
1
表5
(3)、复位和时钟控制
通过将、/RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
/RST输入有两种功能:
首先,/RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,/RST提供了终止单字节或多字节数据的传送手段。
当/RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中置/RST为低电平,则会终止此次数据传送,并且I/O引脚变为高阻态。
上电运行时,在Vcc大于等于2.5V之前,/RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。
(4)、数据输入输出(I/O)
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。
同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时从低位0位到高位7。
如下图-4所示
图-4DS1302读/写时序图
2.4.5动态扫描芯片ZLG7290的工作原理
(1)、键盘部分
ZLG7290可采样64个按键或传感器,可检测每个按键的连击次数。
其基本功能如下:
a、键盘去抖动处理
当键被按下和放开时,可能会出现电平状态反复变化,称作键盘抖动。
若不作处理会引起按键盘命令错误,所以要进行去抖动处理,以读取稳定的键盘状态为准。
b、双键互锁处理
当有两个以上按键被同时按下时,ZLG7290只采样优先级高的按键(优先顺序为S1>S2>…>S64,如同时按下S2和S18采样到S2)。
c、连击键处理
当某个按键按下时,输出一次键值后,如果该按键还未释放,该键值连续有效,就像连续压按该键一样,这种功能称为连击。
连击次数计数器(RepeatCnt)可区别出单击(某些功能不允许连击,如开/关)或连击。
判断连击次数可以检测被按时间,以防止某些功能误操作(如连续按5秒经入参数设置状态)。
d、功能键处理
功能键能实现2个以上按键同时按下来扩展按键数目或实现特殊功能。
如PC机
的“Shift”“Ctrl”、“Alt”键。
(2)、显示部分
ZLG7290提供两种控制方式:
寄存器映象控制和命令解释控制,如上述对显示部分的控制,寄存器映象控制是指直接访问底层寄存器,实现基本控制功能,这些寄存器须字节操作。
命令解释控制是指通过解释命令缓冲区(CmdBuf0~CmdBuf1)中的指令,间接访问底层寄存器实现扩展控制功能。
如实现寄存器的位操作;对显示缓存循环,移位;对操作数译码等操作。
(3)、寄存器详解
系统状态部分:
系统寄存器(SystemReg):
地址00H,复位值11110000B。
系统寄存器保存ZLG7290系统状态,并可对系统运行状态进行配置,其功能分位描述如下:
KeyAvi(Systemeg.0):
置1时表示有效的按键动作(普通键的单击,连击,和功能键状态变化),/INT引脚信号有效(变为低电平);清0表示无按键动作,/INT引脚信号无效(变为高阻态)。
有效的按键动作消失后或读Key后,KeyAvi位自动清0。
键盘部分:
a、键值寄存器(Key):
地址01H,复位值00H。
Key表示被压按键的键值。
当Key=0时,表示没有键被压按。
b、连击次数计数器(RepeatCnt):
地址02H,复位值00H。
RepeatCnt=0时,表示单击键。
RepeatCnt大于0时,表示键的连击次数。
用于区别出单击键或连击键,判断连击次数可以检测被按时间。
c、功能键寄存器(FunctionKey):
地址03H,复位值0FFH。
FunctionKey对应位的值
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- 基于 单片机 实时 设计 毕业设计 汇总
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