根据DS1302和51单片机的电子时钟设计.docx
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根据DS1302和51单片机的电子时钟设计
第一章系统介绍
1.1电子钟介绍
1.2单片机AT89C51介绍
1.3时钟芯片DS1302简介
1.3.1
主要功能
1.3.2
内部结构及引脚功能
1.3.3
工作原理
1.3.4
控制字节及寄存器
1.3.5
时钟/日历存储区(时分秒)
1.3.6
数据的传送
第二章硬件设计
1.0
2.1系统结构及总流程图
.10
2.2系统硬件电路设计图
.11
2.2.1
整体电路设计
.11
2.2.2
DS1302
电路设计
.11
2.2.3
按键电路
.12
2.2.4
显示电路
.12
第三章、程序源代码
.13
3.1程序流程图
.13
3.1源程序
1.4
第四章PROTEUS软件仿真
.26
总结
.27
谢辞
.28
参考文献
.2.9
第一章系统介绍
1.1电子钟介绍
电子钟已成为人们日常生活中的必需品,广泛应用于家庭、车站、办公室等场所。
钟表数字化给人们生产生活带来了极大地方便而且大大地扩展了钟表原先的报时功能诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用,因此研究数字钟及扩大其应用有着非常现实的意义。
数字电子钟设计与制作可采用数字电路实现,
也可以采用单片机来完成。
若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。
若用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过
软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低。
截止今日,单片机应用技
从计算机的网络通讯
术飞速发展,纵观现在各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,
IC卡、
与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能
CPU,RAM,ROM,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。
它体积小,成本低,功能强,广泛应用
于智能产业和工业自动化上。
同时,若采用单片机计时,一方面需要采用计数器,占用硬件资源,另一方面需要设置中断、查询
时钟和31字节的静态RAM。
主要特点是采用串行数据传输,可方便地与单片机接口,可为掉电保护
电源提供可编程的充电功能,并且可以关闭充电功能。
本设计要求利用51单片机和DS1302设计制作一个LED电子钟,用8个LED显示时间,当按下
1.2单片机AT89C51介绍
高性价比的解决方案。
荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
芯片引脚功能
AT89C51芯片DIP双列直插式封装引脚如图1-1所示。
图1-1AT89C51引脚排列
8个TTL逻辑电平。
P0口也被作为低8位
P0口:
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口,每位能驱动对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时,
地址/数据复用。
在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。
引脚口第二功能如下:
P1.0/T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出
P2口:
P2
口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑
电平。
对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时,
访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。
二功能)使用。
引脚口第二功能如下:
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
此外,P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。
RST――复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存
ALE/PROG――当访问外部程序存储器或数据存储器时,
ALE脉冲。
地址的低8位字节。
一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外
输出时钟或用于定时目的。
要注意的是:
每当访问外部数据存储器时将跳过一个
如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。
该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。
此外,该引脚会被微弱拉高,单片机
执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。
PSEN――程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C52由外部程序
部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP――外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必
须保持低电平(接地)。
需注意的是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器的指令。
1.3时钟芯片DS1302简介
1.3.1主要功能
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对
2.5V〜5.5V。
采用三线接
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
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31X8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
DS1302是DS1202的升级产品,与DS1202
兼容,但增加了主电源/后备电源双电源引脚,同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。
特性:
实时时钟,可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数
用于高速数据暂存的31X8RAM
2引脚的串行I/O
2.5-5.5V满度工作范围
用于时钟或RAM数据读写的单字节或
多字节数据传送
双电源引脚
可选慢速充电至VCC1
1.3.2内部结构及引脚功能
DS1302内部主要包括实时时钟(realtimeclock、、输入移位寄存器(inputshiftregisters
)、
31字节静态RAM、电源控制部分(powercontrol)、命令控制逻辑(commandandcontrollogic
)、
振荡器和分频器(oscillatoranddivider、等部分。
DS1302内部结构如图1-2所示。
ADBUS
图1-2DS1302内部结构
Vcci
Vccj
GND
v„,t=
1
S
二1仏
X1CZ
2
^iSCLK
X匸
3
=ii/n
CKD匚
4
5
二IR舒
图1-3DS1302引脚排列
DS1302具有8脚DIP引脚排列如图1-3所示。
Vcc2
GND:
接地端
SCLK:
串行时钟输入端
I/O:
串行数据输入输出端(双向)。
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。
1.3.3工作原理
和命令信息装入移位寄存器。
数据在时钟(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+8(8位地址+8位数据),在多字节方式下最多可达8+248。
1.3.4控制字节及寄存器
:
主电源,当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。
钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位1指示要操作单元的地址;最低有效位(位0)表示命令
类型,为0表示要进行写操作,为1表示要进行读操作。
控制字节总是从最低位开始输出。
其控制字
节格式如图1-4所示。
1.3.5时钟/日历存储区(时分秒)
7
B
43
21
打
1,
0
1小
0
1O$EC
sec
0
H
H
h
ftD.-’
1
00Sfr
0
1QU削
UiN
1°
1小
h
ID'
%
5117□023
1*
sec
UiN
1.3.6数据的传送
SCLK周期的上升沿被写入,多余的
向DS1302写入数据时,数据在控制字节输入后的下一个
SCLK将被忽略。
数据写入时从低位(位0)开始;同样,从DS1302读取数据时,数据在紧跟控制字节
后的下一个SCLK的下降沿读出,读出数据时也是从低位(0位)到高位(7位),只要RST保持高电平,
额外的SCLK将导致数据字节的持续读出,这个特性用于实现该芯片的突发读模式。
对DS1302的每一次读写需16个时钟脉冲,前8个脉冲输入操作地址和读写命令,后8个脉冲
SCLK
fuumnwuwwnnj
图1-5数据读写时序图
第二章硬件设计
2.1系统结构及总流程图
图3-1系统总体结构
根据软件功能要求,将系统软件划分为若干个相对独立的部分,
设计出合理的总体结构:
时钟显示
是一个循环过程,系统以单片机AT89S52为主控制器,不断读取实时时钟芯片DS1302提供的时间送
LED显示,时间采用24小时模式;当达到闹钟所设定时间时,控制蜂鸣器发声一分钟;当需要调整时
USB电源线由电脑提
间或闹钟时,按下相应按键进入中断处理。
整个系统的电源可由电池提供或者用
供。
系统总体结构如图3-1所示。
2.2系统硬件电路设计图
2.2.1整体电路设计
2.2.2DS1302电路设计
DS1302部分电路设计图
将DS1302的XI、X2引脚分别与晶振相连,并通过两个分立电容相连然后接地;将VCC1、VCC2
相连然后接地,此部分构成了DS1302芯片的供电电路。
将DS1302的RST引脚接单片机P1.1弓I脚
作为DS1302的复位引脚电路;将DS1302的SLK引脚单片机的P1.2引脚相连组成DS1302的时钟
端电路;将DS1302的I/O引脚与单片机的P1.3相连构成DS1302的I/O端口的电路连接图。
2.2.3按键电路
按键部分电路设计图
将四个按键分别与单片机的P1.4-P.7相连组成系统的按键电路部分,P1.4用来接key1,此按键作
为切换键,P1.5接口接key2,此键作为加,P1.6接口接key3,此键最为系统减位,
2.2.4显示电路
系统显示部分电路设计图
将LED数码显示管的段选端与单片机的P0口相连,由于数码管采用的是动态显示,所以通过对
LED的位选端与单片机的P2口连
P0的8位二进制数据的不断改变使数码显示管不断的动态显示;将
接使LED数码显示管不断的到位选信号在与数选信号不断的配合下显示数时间数据。
第三章、程序源代码
3.1程序流程图
图为系统软件系统流程图,通过不断的切换与循环实现系统循环计时
此图为按键扫描软件流程图,通过软件的不断扫描信号,确认按键的扫描情况。
3.1源程序
#include
write_addr[7]={0x80,0x
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