具有记忆功能的电子时钟课程设计报告.doc

具有记忆功能的电子时钟 一、 题义分析及解决方案 1.题义需求分析 用 STAR ES598PCI 单板开发机和接口芯片设计一电子时钟，具有以下功能： （1）电子时钟能够正常工作，显示小时、分、秒； （2）断电后再启动，要求电子钟能够按照断电前的时间继续计数； （3）预设时间为 23：59：59。 2.解决问题方法及思路 硬件部分 选用 8255 作为 IO 扩展芯片 选用 8279 驱动 8 位数码管作为时间显示模块。 选用 24C02A 存储断电前的时间。 软件部分 读取 8563 中的时间显示，将正确的时间写入 EEPROM，将 EEPROM 中的数据读入完成系统断电后 复位。 二、 硬件设计 8255 在本设计中的作用 IO 扩展，以完成按键输入检测 功能分析 8255 是可编程并行 I/O 接口芯片，有 3 个 8 位并行 I/O 口。具有 3 个通道 3 种工作方式的可编程 并行接口芯片（40 引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255 可作为单片 机与多种外设连接时的中间接口电路。 (1)一个并行输入、输出的 LSI 芯片，多功能的 I/O 器件，可作为 CPU 总线与外围的接口。 (2)具有 24 个可编程设置的 I/O 口，即 3 组 8 位的 I/O 口为 PA 口，PB 口和 PC 口。它们又可分为 两组 12 位的 I/O 口，A 组包括 A 口及 C 口(高 4 位,PC4PC7)，B 组包括 B 口及 C 口(低 4 位, PC0PC3)。A 组可设置为基本的 I/O 口，闪控(STROBE)的 I/O 闪控式,双向 I/O3 种模式；B 组只能设 置为基本 I/O 或闪控式 I/O 两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。 技术参数 RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除， 所有 I/O 口均被置成输入方式。 CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0 时,表示芯片被选中，允许 8255 与 CPU 进行通讯;/CS=1 时,8255 无法与 CPU 做数据传输. RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD 产生一个低脉冲且/CS=0 时,允许 8255 通过数 据总线向 CPU 发送数据或状态信息，即 CPU 从 8255 读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR 产生一个低脉冲且/CS=0 时,允许 CPU 将数据 或控制字写入 8255。 D0D7:三态双向数据总线，8255 与 CPU 数据传送的通道，当 CPU 执行输入输出指令时，通过它 实现 8 位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 8255 具有 3 个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V 单电源供电，能在以下三种方式下工作。 方式 0基本输入输出方式；方式 1选通输入/出方式；方式 2双向选通 输入/输出方式； PA0PA7:端口 A 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个 8 位的数据输入锁存器。 工作于三种方式中的任何一种； PB0PB7:端口 B 输入输出线，一个 8 位的 I/O 锁存器， 一个 8 位的输入输出缓冲器。 不能工作 于方式二； PC0PC7:端口 C 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个 8 位的数据输入缓冲器。 端口 C 可以通过工作方式设定而分成 2 个 4 位的端口， 每个 4 位的端口包含一个 4 位的锁存器， 分别与端口 A 和端口 B 配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。不能工作于方式一 或二。 A1,A0:地址选择线,用来选择 8255 的 PA 口,PB 口,PC 口和控制寄存器. 当 A1=0,A0=0 时,PA 口被选择; 当 A1=0,A0=1 时,PB 口被选择; 当 A1=1,A0=0 时,PC 口被选择; 当 A1=1.A0=1 时,控制寄存器被选择. 24C02A 在本设计中的作用 记录掉电前的时间。 功能分析 E2PROM 技术参数 1.宽范围的工作电压 1.8v5.5v 2.低电压技术： 1mA 典型工作电流 1uA 典型待机电流 3.储存器组织结构 4.2 线串行接口，完全兼容 I2C 总线 5.施密特触发输入噪声抑制 6.硬件数据写保护 7.内部与周期（最大 5ms） 8.自动递增地址 9.可按照字节写 10.esd 保护大于 2.5kV 11.高可靠性： -擦写寿命：100 万次 数据保持时间：100 年 12.无铅工艺，符合 RoHS 标准 8279 在本设计中的作用 驱动数码管显示时间值 功能分析 (1)可同时进行键盘扫描及文字显示； (2)键盘扫描模式(Scanned Keyboard Mode)； (3)传感器扫描模式(Scanned Sensor Mode)； (4)激发输入模式(Strobe Input Entry Mode)； (5)8 乘 8 键盘 FIFO(先进先出)； (6)具有接点消除抖动，2 键锁定及 N 键依此读出模式； (7)双排 8 位数或双排 16 位数的显示器； (8)右边进入或左边进入。16 位字节显示存储器。 技术参数 RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除， 所有 I/O 口均被置成输入方式。 CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0 时,表示芯片被选中，允许 8255 与 CPU 进行通讯;/CS=1 时,8255 无法与 CPU 做数据传输. RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD 产生一个低脉冲且/CS=0 时,允许 8255 通过数 据总线向 CPU 发送数据或状态信息，即 CPU 从 8255 读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR 产生一个低脉冲且/CS=0 时,允许 CPU 将数据 或控制字写入 8255。 D0D7:三态双向数据总线，8255 与 CPU 数据传送的通道，当 CPU 执行输入输出指令时，通过它 实现 8 位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 8255 具有 3 个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V 单电源供电，能在以下三种方式下工作。 方式 0基本输入输出方式；方式 1选通输入/出方式；方式 2双向选通 输入/输出方式； PA0PA7:端口 A 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个 8 位的数据输入锁存器。 工作于三种方式中的任何一种； PB0PB7:端口 B 输入输出线，一个 8 位的 I/O 锁存器， 一个 8 位的输入输出缓冲器。 不能工作 于方式二； PC0PC7:端口 C 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个 8 位的数据输入缓冲器。 端口 C 可以通过工作方式设定而分成 2 个 4 位的端口， 每个 4 位的端口包含一个 4 位的锁存器， 分别与端口 A 和端口 B 配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。不能工作于方式一 或二。 A1,A0:地址选择线,用来选择 8255 的 PA 口,PB 口,PC 口和控制寄存器. 当 A1=0,A0=0 时,PA 口被选择; 当 A1=0,A0=1 时,PB 口被选择; 当 A1=1,A0=0 时,PC 口被选择; 当 A1=1.A0=1 时,控制寄存器被选择. 4.硬件总逻辑图及其说明 使用了 E4 区的 24C02A，需要将 P1.0 和 P1.1 接到 SDA 和 SCL 使用了 E5 区的 8279 模块，需要将 CLK 接时钟，CS 接 A3 区 CS5 片选，数码管段选和位选对应插 好 使用了 B4 区的 8255，需要将 CS 接 A3 区 CS1，PA 口接按键 三、 控制程序设计 1.控制程序设计思路说明 初始化 读取 EEPROM 中的数据，判断时间是否被初始化过，如果不是，那么设置初始时间，并改写 初始化标志状态；如果是，那么读取时间来初始化时钟芯片。 走时 读取内存中的时间数值，送入数码管显示，并送入 EEPROM 更新数值，遇到计时中断后更新 内存中的时间，当按键被按下，根据按键调整时间参数 2.程序流程图 3.控制程序 SDA BITP1.0 SCL BITP1.1 ;24C02 的片选地址：100H A24C02_WRITEEQU 0A8H A24C02_READ EQU 0A9H TIMEEQU 30H;时间数据缓冲区 MS50DATA31H;存放多少个 50ms SEC DATA32H;秒 MIN DATA33H;分 HOURDATA34H;时 HOUR_MAXDATA35H ;12/24 时制 KSDATA36H BUFFERDATA37H;显示缓冲区 COM_ADDXDATA0F003H PA_ADDXDATA0F000H EXTRNCODE(Display8) ORG 0000H LJMPMAIN ORG 000BH LJMPINT_Timer0 ORG 0100H ;= ;主程序代码区 ;= MAIN: MOVSP,#60H MOVMS50,#00H LCALLI2C_INIT ;I2C 总线初始化 MOVDPTR,#COM_ADD;8255 初始化 MOVA,#90H;PA 输入 MOVXDPTR,A MOVTH0,#76;定时中断计数器初值 MOVTL0,#00;定时 50ms MOVTMOD,#01H;定时器工作方式 1 MOVIE,#82H;允许定时器 0 中断 SETBTR0;开定时器 T0 MOVR7,#06H;读取 6 个数据到内存 MOVR0,#TIME ;设置存取地址 L_R: MOVA,R0 LCALLRead_Byte MOVR0,A INC R0 DJNZR7,L_R MOVA,TIME MOVKS,#10;初始化按键消抖计数器 CJNEA,#01H,INIT_M;判断是否已经进行过时间初始化 JMP MainLoop INIT_M:;初始化时间 MOVSEC,#59 MOVMIN,#59 MOVHOUR,#12 MOVTIME,#01H;记录初始化信息 MainLoop: MOVR0,#TIME MOVA,#TIME LCALLWrite_Page;A24C02 存时间 LCALLDisplay;调用显示 WAIT:JBF0,CHANGED;每 50MS 进行一次显示更新 MOVR0,#MS50 MOVA,KS CLR C SUBBA,MS50 CJNEA,#00H,WAIT;判断当前时间是否等于按键消抖计数器数值 MOVA,KS CJNEA,#10,KS_10;更改按键消抖计数器值，在 250MS 后再进行按键扫描 MOVKS,#0;消抖 JMP KSCAN KS_10: MOVKS,#10 KSCAN: MOVDPTR,#PA_ADD MOVXA,DPTR;读入按键状态 MOVR0,A ANL A,#01H CJNEA,#00H,TEST_SW;初始化按键 JMP INIT_M TEST_SW:;切换时制按键 MOVA,R0 ANL A,#02H CJNEA,#00H,TEST_HP MOVA,HOUR_MAX CJNEA,#24,SET_24 MOVHOUR_MAX,#13 JMP WAIT SET_24: MOVHOUR_MAX,#24 JMP WAIT TEST_HP:;小时增加调整键 MOVA,R0 ANL A,#08H CJNEA,#00H,TEST_MP JMP HOUR_P TEST_MP:;分钟增加调整键 MOVA,R0 ANL A,#20H CJNEA,#00H,TEST_HM JMP MIN_P TEST_HM:;小时减小调整键 MOVA,R0 ANL A,#04H CJNEA,#00H,TEST_MM JMP HOUR_M TEST_MM:;分钟减小调整键 MOVA,R0 ANL A,#10H CJNEA,#00H,RETURN JMP MIN_M CHANGED: CLR F0 JMP MainLoop ;= RETURN:;2K 寻址中继，避免 CJNE 无法返回到 WAIT JMP WAIT ;时间调整代码块 MIN_P: MOVR1,#MIN INC R1;分加一 CJNER1,#60,RETURN MOVR1,#00H JMP WAIT HOUR_P: MOVR1,#HOUR INC R1;时加一 JMP WAIT MIN_M: MOVR1,#MIN DEC R1;分减一 CJNER1,#0FFH,RETURN MOVR1,#59 JMP WAIT HOUR_M: MOVR1,#HOUR DEC R1;时减一 MOVA,HOUR_MAX CJNEA,#24,HM_T12;是否为 24 小时制 CJNER1,#0FFH,RETURN JMP HM_M HM_T12: CJNER1,#00H,RETURN HM_M:MOVR1,HOUR_MAX DEC R1 JMP WAIT INT_Timer0: MOVTL0,#0 MOVTH0,#76 PUSHACC PUSH01H MOVR1,#MS50 INC R1;50MS 单元加一 SETBF0 CJNER1,#20,HOUR_EXTRA MOVR1,#00H;恢复初值 INC R1 INC R1;秒加一 CJNER1,#60,HOUR_EXTRA MOVR1,#00H INC R1 INC R1;分加一 CJNER1,#60,HOUR_EXTRA MOVR1,#00H INC R1 INC R1;时加一 HOUR_EXTRA:;时制判断并准备退出 MOVR1,#HOUR MOVA,HOUR_MAX SETBC SUBBA,R1 JNC ExitInt MOVA,HOUR_MAX CJNEA,#24,Z_01 MOVR1,#00H JMP ExitInt Z_01: MOVR1,#01H ExitInt: POP 01H POP ACC RETI ;十六进制转 BCD 码 HexToBCD: MOVB,#10 DIV AB MOVR0,B INC R0 MOVR0,A INC R0 RET ;准备数码管显示缓冲区 Display: MOVR0,#BUFFER MOVA,SEC ACALLHexToBCD MOVA,MIN ACALLHexToBCD MOVA,HOUR ACALLHexToBCD MOVR0,#10H;第七位不显示 INC R0 MOVR0,#10H;第八位不显示 INC R0 MOVR0,#BUFFER LCALLDisplay8 RET ;= ;24C02 代码区 ;= A24C02_Init: MOVR3,#TIME MOVR2,#01H MOVR0,#TIME A24C02_Write_1: MOVR0,02H INC R0 INC R2 CJNER0,#TIME+08H,A24C02_Write_1 MOVR0,#TIME MOVA,R3 LCALLWrite_Page RET ;I2C 总线初始化 I2C_INIT: SETBSCL SETBSDA RET ;写操作，分字节写和页写模式 ;字节写，一次写入一个字节数据，A-写入地址，B-数据 Write_Byte: PUSHACC;A 中地址压栈 MOVA,#A24C02_WRITE ;写操作指令 LCALLStart;开始信号 LCALLWrite_8bits;写入 8 位数据 LCALLAcknowledge;查询接收端应答信号 POP ACC;写入 A 中地址 LCALLAcknowledge MOVA,B LCALLWrite_8bits;写入 B 中数据 LCALLAcknowledge LCALLStop;结束信号 LCALLAckPolling;等待写操作完成 RET ;页写，一次写入 8 个字节数据，A 中存放起始写入地址，R0 中存放数据首地址 Write_Page: PUSH07H MOVR7,#8 PUSHACC;A 中地址压栈 MOVA,#A24C02_WRITE ;写操作指令 LCALLStart LCALLWrite_8bits;写入 8 位数据 LCALLAcknowledge;查询接收端应答信号 POP ACC;写入 A 中地址 LCALLWrite_8bits LCALLAcknowledge PUSHACC Write_Page_1: MOVA,R0;缓冲区数据逐一写入 LCALLWrite_8bits LCALLAcknowledge INC R0 DJNZR7,Write_Page_1;写 8 次 LCALLStop CLR A LCALLAckPolling;等待写操作完成 POP ACC POP 07H RET ;等待写操作完成 AckPolling: MOVA,#A24C02_Write;写操作指令 LCALLStart;开始信号 LCALLWrite_8bits SETBSDA;从机应答 SETBSCL;应答占用一个脉冲 LCALLDelay_Time JBSDA,AckPolling ;接收端应答标志：将 SDA 置低 CLR SCL LCALLStop;停止信号 RET ;读操作，分为字节读和连续读取操作 ;字节读，一次读取一个字节，A-读取地址 Read_Byte: PUSHACC;A 中地址压栈 LCALLStart;开始信号 MOVA,#A24C02_Write;写操作指令 LCALLWrite_8bits LCALLAcknowledge POP ACC LCALLWrite_8bits LCALLAcknowledge ;立即读，读取当前内部地址的数据，一个字节 Read_Current: LCALLStart;开始信号，下面读取数据 MOVA,#A24C02_Read;读操作指令 LCALLWrite_8bits LCALLAcknowledge LCALLRead_8bits;读取数据，放在 A 中 LCALLStop;停止信号 RET ;写入 8 位数据 Write_8bits: PUSH07H MOVR7,#8 Write_8bits_1: CLR SCL;数据在 SCL 为低时 SDA 上的数据可以改变，此时送上欲写数据 NOP RLC A MOVSDA,C LCALLDelay_Time;延时 SETBSCL LCALLDelay_Time DJNZR7,Write_8bits_1 CLR SCL POP 07H RET ;读取 8 位数据 Read_8bits: PUSH07H MOVR7,#8 Read_8bits_1: CLR SCL LCALLDelay_Time SETBSCL MOVC,SDA RLC A DJNZR7,Read_8bits_1 CLR SCL POP 07H RET ;I2C 总线开始信号 Start: SETBSDA;I2C 总线开始信号：SCL 为高时，SDA 由高低 SETBSCL LCALLDelay_Time CLR SDA LCALLDelay_Time RET ;I2C 总线结束信号 Stop:CLR SDA;I2C 总线操作结束信号