课程设计实验报告-扩展时钟系统实验原理及分析报告.doc

jingchu university of technology 扩展时钟系统实验原理及分析报告学 院 计算机工程学院专 业 计算机科学与技术年级班别 09级1班学 号 2009404010121学生姓名 指导教师 2012年1月8号 目录扩展时钟系统实验原理及分析报告一、扩展时钟系统实验题目、目的及内容2 二、实验器材及工作原理2-4 三、实验接图方案4-5 四、实验程序框图 5 五、实验步骤 5-6 六、实验所用芯片说明 6-9 ds2887芯片说明6-8 74ls164芯片说明 8-9七、实验代码分析10-15八、实验代码调试15- 16九、实验心得体会 16扩展时钟系统实验原理及分析一、实验题目： 扩展时钟系统实验、实验目的及内容：掌握mcs51单片机扩展时钟电路的设计方法；了解ds12887的工作原理。编程实现下列功能：程序第一次运行后，初始化时间显示为00：00：00，即6位数码管显示为00.00.00。通过键盘mon设定小时为07，通过键盘last设定分钟为08，通过键盘next设定秒为09，两分钟后即在7.10.09时关掉电源，等待2分钟后再打开电源，这时时间应为7.12.09，即停电后ds12887中的时钟不会停止运行。 二、实验器材： 1、超想3000tc综合实验仪 1台2、keil仿真器 1台3、连线 若干根4、计算机 1台工作原理：在很多应用场合要求单片机系统不仅能够准确地采集数据，而且还需要了解产生这些数据的时刻，为单片机系统增加日历时钟是一项非常有用的技术，掌握这项技术便是本实验的目的。实验中使用dallas公司生产的日历、时钟加ram芯片ds12887。它具有接口简单，使用方便等特点，曾被用在586计算机中。其引脚分布如图所示，内部有128字节的非易失sram，具体分配也如图所示。14byte000dff00seconds01secodes alarm02minutes114byte03minutes alarm04hours05hours alarm06day of the week07day of the month08month09year0aregister a0bregister b0cregister c0dregister d引脚分布图存储器分布图通过对寄存器a、b、c、d的编程可以控制ds12887的工作方式。寄存器ad7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0uipdv2dv1dv0rs3rs2rs1rs0uip位当其为0时指示更新在244s内不会发生；dv2 dv1 dv0当其为010时，打开晶振，并允许时钟开始计时；rs3 rs2 rs1 rs0用于选择周期中断或输出方波频率，当其分别为0111、1000、1001、1011、1101、1110、1111时，对应频率为512hz、256hz、128hz、64hz、32hz、16hz、8hz、4hz、2hz。寄存器bd7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0setpieaieuiesqwdm12/24dseset位为0时，每秒计数一次，置1后，更新转换被禁止；pie、aie、uie位当它们为1时，分别允许周期中断、报警中断和时钟数据更新结束中断，为0时，禁止中断产生；sqwe位当其为1时，按以寄存器a中由rs3 rs2 rs1 rs0设定的频率从sqw引脚输出方波，当其为0时，sqw为低电平；当dm为1时选用二进制数据格式，反之为bcd数据格式；12/24位为1时，指定24小时时间格式，否则为12小时时间格式；dse为1时允许夏时制发生。寄存器cd7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0irqfpfafuf0000寄存器c的内容是周期中断标志位pf、报警中断标志位af、更新结束中断标志位uf和中断请求标志位irqf，它们之间的关系为irqf=pf*pie+af*aie+uf*uie，只要irqf为1，/irq引脚输出就保持低电平，读寄存器c将清除所有标志。寄存器dd7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0vrt0000000寄存器d中仅d7有定义，读时应总为1，若为0则说明内部锂电池已耗尽。为防止锂电池在芯片装入系统前被耗尽，ds12887在出厂时先关掉了其内部的晶振，编程时必须首先给寄存器a的dv2 dv1 dv0位写入010以打开晶振，然后读寄存器d以检查内部锂电池是否有效；接着根据需要对寄存器a、b进行设置。当需要修改日历时钟时，需要先使set位置1，当需要读日历时钟数据时，必须先查询寄存器a中的uip位，只有当其为0时，才能进行读取数据。 3、 接线方案： 图中使用了8051单片机和ds12887芯片并且讲数据送往74ls164芯片74ls138ys7 09in0四、程序框图： 开 始8155初始化ds12887初始化读秒、分、时拆字后送显示缓冲器调用显示子程序调用键扫子程序有键按下吗？是next键？是last键？是mon键？调整秒位调整分位调整时位nnynynynynnnnnnn五、实验步骤：1、设定仿真模式程序空间在仿真器上，数据空间在用户板上。2、从“接线图案”中看出，ds12887的/cs脚已连接u17译码器的ys7脚，于是可知ds12887的地址空间为0fe00h-0ffffh。3、硬件调试：因为ds12887内部有114个内部ram，在系统中的地址空间为：0fe0eh-0fe7fh，所以，可通过查看这一区域的数据读写来判断硬件是否有故障。超想-3000tc+keil仿真器，在windows调试环境下打开数据存贮器区，在0fe10h开始的地址上写入一串55h，然后按右键，弹出一窗口，点击“刷新”，如写入的的一串55h未被修改，则硬件无故障。4、设计程序并进行调试。六、所用芯片说明： ds12887芯片： 芯片作用简要说明：ds12887为dallas公司生产的实时时钟芯片，除具有实时钟功能外，它还具有114字节的通用ram。内藏锂电池，并与广泛应用的ds1287、mc146818b脚对脚兼容。(1)内含一个锂电池，断电情况运行十年以上不丢失数据。 (2)计秒、分、时、天、星期、日、月、年，并有闰年补偿功能。 (3)二进制数码或bcd码表示时间、日历和定闹。 (4)12小时或24小时制，12小时时钟模式带有pwm和am指导，有夏令时功能。 (5）motorola5和inatael总线时序选择。 (6)有128个ram单元与软件音响器，其中14个作为字节时钟和控制寄存器，114字节为通用ram，所有aram单元数据都具有掉电保护功能。 (7)可编程方波信号输出。 (8)中断信号输出(irq)和总线兼容，定闹中断、周期性中断、时钟更新周期结束中断可分别由软件屏蔽，也可分别进行测试。ds12887主要功能和引脚的说明如下：gnd，vcc：直流电源+5v电压。当5v电压在正常范围内时，数据可读写；当vcc低于4.25v，读写被禁止，计时功能仍继续；当vcc下降到3v以下时，ram和计时器被切换到内部锂电池。 mot(模式选择)：mot管脚接到vcc时，选择motorola时序，当接到gfnd时，选择intel时序。 sqw(方波信号同)：sqw管脚能从实时时钟内部15级分频器的13个抽头中选择一个作为输出信号，其输出频率可通过对寄存器a编程改变。 ad0ad7(双向地址/数据复用线)：总线接口，可与motorola微机系列和intel微机系列接口。 as(地址选通输入)：用于实现信号分离，在ad/ale的下降沿把地址锁入ds12887。 ds(数据选通或读输入)：ds/rd客脚有两种操作模式，取决于mot管脚的电平，当使用motorola时序时，ds是一正脉冲，出现在总线周期的后段，称为数据选通；在读周期，ds指示ds12887驱动双向总的时刻，在写周期，ds的后沿使ds12887锁存写数据。选择intel时序时，ds称作(rd)，rd与典型存贮器的允许信号(oe)的定义相同。 r/w(读/写输入)：r/w管脚也有两种操作模式。选motorola时序时，r/w是一电平信号，指示当前周期是读或写周期，dso为高电平时，r/w高电平指示读周期，r/w低电平指示写周期；选intel时序，r/w信号是一低电平信号，称为wr。在此模式下，r/w管脚与通用ram的写允许信号(we)的含义相同。 cs(片选输入)：在访问ds12887的总线周期内，片选信号必须保持为低。 irq(中断申请输入)：低电平有效，可作微处理的中断输入。没有中断条件满足时，irq处于高阻态。irq线是漏极开路输入，要求外接上接电阻。 reset(复位输出)：当该脚保持低电平时间大于200ms，保证ds12887有效复位。 ds12887模块： ds12887的内部逻辑结构图： 74ls164芯片：芯片作用简要说明：74ls164是一个串行输入并行输出的移位寄存器（串行输入，并行输出），在此实验的作用是用于数据送往164中使其按要求显示。74ls164与数码管连接图:164 为 8 位移位寄存器,其主要电特性的典值如下：号 fm pn54/74164 36mhz 185mw54/74ls164 36 mhz 80mw当清除端（clear）为低电平时，输出端（qaqh）为低电平。串行数据输入端（a，b）可控制数据。当 a、b 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（clock）脉冲上升沿作用下 q0 为低电平。当 a、b有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在 clock 上升沿作用下决定q0 的状态。 引出端符号、clock 时钟输入端、clear 同步清除输入端（低电平有效）、a，b 串行数据输入端、qaqh 输出端逻辑及封装图：七、实验代码分析： 按“next”键，调整秒位；按“last”键,调整分位;按mon键，调整时位;按“next”键，调整秒位；按“last”键,调整分位;按mon键，调整时位;outbit equ 0e101h ; 位控制口clk164 equ 0e102h ; 段控制口(接164时钟位)dat164 equ 0e102h ; 段控制口(接164数据位)in equ 0e103h ; 键盘读入口ledbuf： equ 60h ; 显示缓冲 ljmp startledmap: ; 八段管显示码 db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71h db 00hdelay: ; 延时子程序 mov r7, #00delayloop: djnz r7, delayloop djnz r6, delay retdisplayled: mov r0, #ledbuf mov r1, #6 ; 共6个八段管 mov r2, #00000001b ; 从左边开始显示loop: mov dptr, #outbit mov a, #0 movx dptr, a ; 关所有八段管 mov a, r0 mov b, #8 ; 送164 74ls164dlp: rlc a mov r3, a mov acc.0, c mov dptr, #dat164 anl a,#0fdh movx dptr, a mov dptr, #clk164启动74ls164芯片 orl a,#02h movx dptr, a anl a,#0fdh movx dptr, a mov a, r3 djnz b, dlp mov dptr, #outbit mov a, r2 movx dptr, a ; 显示一位八段管 mov r6, #1 call delay mov a, r2 ; 显示下一位 rl a mov r2, a inc r0 djnz r1, loop ret 此段代码主要是启动ls164 芯片和显示 6段八段管testkey: mov dptr, #outbit mov a, #0 movx dptr, a ; 输出线置为0 mov dptr, #in movx a, dptr ; 读入键状态 cpl a anl a, #0fh ; 高四位不用 ret此段代码:从a口送出低电平,如果有键按下,c口读回的也是低电平keytable: ; 数字键码定义 db 00h, 01h, 04h, 07h db 0fh, 02h, 05h, 08h db 0eh, 03h, 06h, 09h db 0dh, 0ch, 0bh, 0ah db 10h,11h,12h,13h,14h db 15h,16h,10h,10h,10hgetkey: mov 13h,#06h 表示 键的列数 mov 12h,#20h 控制那一列输出低电平 0010 0000key2: mov a,12h cpl a 被检测的列输出为0 其他列输出为1 mov r7,a mov dptr,#0e101h mov a,r7 movx dptr,a mov a,12h clr c rrc a同等于rr a mov 12h,a mov dptr,#0e103h movx a,dptr 读入pc端口,检测待测列哪行按键被按下 mov r7,a mov a,r7 cpl a mov r7,a mov a,r7 anl a,#0fh 保留低四位 mov 14h,a dec 13h mov r7,13h mov a,r7 jz key1 mov a,14h jz key2key1 : mov a,14h jz getkey6 mov a,13h add a,acc add a,acc mov 13h,a mov a,14h jnb acc.1,getkey1 inc 13h sjmp getkey3getkey1: mov a,14h jnb acc.2,getkey2 inc 13h inc 13h sjmp getkey3getkey2: mov a,14h jnb acc.3,getkey3 mov a,#03h add a,13h mov 13h,agetkey3: mov dptr,#0e101h clr a movx dptr,agetkey4: mov r7,#0ah lcall delay 调用延时子程序 lcall testkey 调用检测键盘是否有键按下 mov a,r7 jnz getkey4 检测按键是否放开,没有放开则继续检测 mov r7,13h mov a,r7 mov dptr,#keytable movc a,a+dptr mov r2,a retgetkey6: mov r2,#0ffh retwaitrelease: mov dptr, #outbit ; 等键释放 clr a movx dptr, a mov r6, #10 call delay call testkey jnz waitrelease mov a, r2 retstart: mov r6,#02h call delay 调用延时子程序 mov 20h,#00h mov 21h,#00h mov 22h,#00h 缓存 mov sp, #40h mov dptr,#0e100h mov a,#03h movx dptr,astart1: mov dptr,#0fe0ah movx a,dptr anl a,#70h cjne a,#20h,start2 ;判断晶振打开否? sjmp start3start2: mov dptr,#0fe0bh ;设置set=0,芯片正常工作.24/12=1,选24小时制. mov a,#82h movx dptr,a mov r0,#06h mov dptr,#0fe00h ;时分秒清零 mov a,#00hretun0: movx dptr,a inc dptr djnz r0,retun0 mov dptr,#0fe0ah mov a,#27h movx dptr,a ;打开晶振，输出方波。 inc dptr mov a,#5ah movx dptr,astart3: mov dptr,#0fe0ah movx a,dptr jnb acc.7,loop12 mov r5,#4dh djnz r5,$loop12: mov dptr,#0fe0bh mov a,#5ah movx dptr,aloop13: mov dptr,#0fe00h ;读秒,分,时 mov r1,#60h mov r0,#03hloop11: movx a,dptr lcall ptreg ;读取的值,进行拆字后送显示缓冲器60h-65h inc dptr inc dptr djnz r0,loop11 mov dptr,#0fe0bh call displayled ; 调用显示子程序 call testkey ; 有键入? jz loop12 ; 无键入, 继续显示 call getkey ; 有键入,读入键码 cjne a,#14h,keep0 sjmp keep1 ;是next键,调整秒位keep0: cjne a,#15h,keep2 sjmp keep3 ;是last键,调整分位keep2: cjne a,#16h,start1 sjmp keep5 ;是mon键,调整时位keep1: mov dptr,#0fe0bh mov a,#0dah movx dptr,a mov a,20h lcall hbcd cjne a,#60h,loop20 ;秒位不能超过60秒 mov 20h,#00h sjmp loop13loop20:mov dptr,#0fe00h movx dptr,a inc 20h sjmp loop13keep3: mov dptr,#0fe0bh mov a,#0dah movx dptr,a mov a,21h lcall hbcd cjne a,#60h,loop21 ;分位不能超过60分 mov 21h,#00h sjmp loop13loop21:mov dptr,#0fe02h movx dptr,a inc 21h sjmp loop13keep5: mov dptr,#0fe0bh mov a,#0dah movx dptr,a mov a,22h lcall hbcd cjne a,#24h,loop22 ;时位不能超过24小时 mov 22h,#00h sjmp loop13loop22:mov dptr,#0fe04h movx dptr,a inc 22h sjmp loop13ptreg: push dph ;拆字子程序 push dpl push acc push b mov b,a anl a,#0fh mov dptr,#ledmap movc a,a+dptr orl a,#80h mov r1,a inc r1 mov a,b swap a anl a,#0fh mov dptr,#ledmap movc a,a+dptr mov r1,a inc r1 pop b pop acc pop dpl pop dph rethbcd: mov b,#100;单字节十六