单片机 数字万年历 课设.doc

第1章 课程设计要求1.1设计任务通过对本题的设计，进一步熟悉单片机控制系统，并了解系统设计的一般规律。用P89V51RB2设计一个数字万年历，实现时间的显示功能。1.2 设计要求（1） 用DS1302或HT1380设计一个数字万年历。（2） 通过一个四位数码管显示年月日小时分钟的循环显示。（3） 可通过按键设置时间。（4） 写出详细的设计报告（含操作说明），给出全部电路和源程序。1.3 设计意义（1）在学习了单片机原理与应用和微型级数机控制技术实用教程课程后，为了加深对理论知识的理解，学习理论知识在实际中的运用，培养动手能力和解决实际问题的经验让学生接触专用时钟芯片DS1302，并会用DS1302芯片开发时钟模块，应用到其他系统中去。熟悉WAVE软件调试程序和仿真.（2）、通过实验提高对单片机的认识；（3）通过实验提高焊接、布局、电路检查能力；（4）、通过实验提高软件调试能力；（5） 进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。（6） 通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解表关电路参数的计算方法。（7）通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。（8） 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。第2章 课程设计原理2.1方案选择按照系统设计功能的要求，初步确定设计系统由主控模块、时钟模块、显示模块、键盘接口模块共4个模块组成，电路系统构成框图如图2.1所示。主控芯片使用51系列AT89c52单片机，时钟芯片使用美国DALLAs公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DSl302。采用DSl 302作为主要计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是，DSl302可以在很小电流的后备电源(2555v电源，在25v时耗电小于300 nA)下继续计时，并可编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。 显示模块采用普通的共阳LED数码管，键输入采用查询法实现调整功能。89C52控制模块显示电路键扫描电路DS1302时钟电路 图2.1 电子万年历电路系统构成框图2.2 芯片工作原理2.2.1主控制器AT89C52ATMEL公司生产的AT89C52单片机采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性F1ash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位cMos微处理芯片，市场应用最多。主要性能特点有： 8KH F1ash ROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年256字节内部RAM。电源控制模式 时钟可停止和恢复 空闲模式； 掉电模式。6个中断源。4个中断优先级。4个8位IO口。全双工增强型UART。3个16位定时计数器，To、T1(标准80c51)和增加的T2(捕获和比较)。全静态工作方式：0-24MH z。2.2.2 时钟电路DSl302（1）ds1302的性能特性 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318位RAM； 最少引脚的串行Io； 2555V电压工作范围； 25V时耗电小于300 nA； 用于时钟或RAM数据读写的单字节或多字节(脉冲方式)数据传送方式； 简单的3线接口； 可选的慢速充电(至Vcc1)的能力。 D51302时钟芯片包括实时时钟日历和3l字节的静态RAM。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟 日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。对于小于31天的月利月末的日期自动进行调整，还包括闰年校正的功能。时钟的运行可以采用24H或带AM(上午)PM(下午)的12H格式。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。Dsl302有主电源后备电源双电源引脚：Vcc1在单电源与电他供电的系统中提供低电源，并提供低功率的电池备份；Vcc2在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式中，Vcc1连接到备份电，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。Ds1302由Vcc1或vcc2中较大者供电。当vcc2大于Vcc1十o2v时，vcc2v给DSl302供电；当vcc2小于Vcc1时，DSl302由Vcc1供电。（2） DSl302数据操作原理 Dsl 302在任何数据传送时必须先初始化，把RsT脚置为高电平，然后把8位地址和命令字装入移位寄存器，数据在scLK的上升沿被输入。无论是读周期还是写周期，开始8位指定40个寄存器中哪个将被访问到。在开始8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器之后，另外的时钟周期在读操作时输出数据，在写操作时写人数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8加8，在多字节方式下为8加字节数，最大可达248字节数。如果在传送过程中置RsT脚为低电平，则会终止本次数据传送，并且I()引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc2.5 V之前 ，RsT脚必须保持低电平。只有在scLK为低电平时，才能将RsT置为高电平。D引302的引脚及内部结构图如图2.3所示，表2.1为各引脚的功能。 表2.1 DS102引脚功能 引脚号引脚名称功 能1VCC2主电源2，3X1,X2振荡源，外接32768KHZ晶振4GND地线5RST复位/片选线6I/O串行数据输入/输出端（双向）7SCLK串行数据输入端8VCC1后备电源图2.3 DS1302引脚及内部结构 Dsl302的控制字如图2.4所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1；如果它为0，则不能把数据写入到Dsl302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51(A4一A0)指示操作单元的地址。最低有效位(位0)如为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入输出。 为了提高对32个地址的寻址能力(地址命令位15逻辑1)，可以把时钟日历或RAM寄存器规定为多字节(burst)方式。位6规定时钟或RAM，而位0规定读或写。在时钟日历寄存器中的地址931或RAM寄存器中的地址31不能存储数据。在多字节方式中，读或写从地址0的位0开始。必须按数据传送的次序写最先的8个寄存器。但是，当以多字节方式写RAM时，为了传送数据不必写所有31字节。小管是否写了全部31字节，所写的每一字节都将传送至RAM。图2.4 DS1302的控制字 图2.5 DS1302数据读/写时序 Dsl302共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。其H历、时间寄存器及其控制字见表32，其中奇数为读操作，偶数为写操作。 时钟暂停：秒寄存器的位7定义位时钟暂停位。当它为1时，DS1302停止振荡，进入低功耗的备份方式.通常在对Dsl302进行写操作时(如进入时钟调整程序)，停止振荡。当它为0时，时钟将开始启动。 AMPM1224小时方式：小时寄存器的位7定义为12或24小时方式选择位。它为高电平时，选择12小时方式。在此方式下，位5是AMPM位，此位是高电平时表示PM，低电平表示AM。在24小时方式下，位5为第二个10小时位(20一23h)。 表2.2 内部寄存器地址和内容 Dsl302的品振选用32768kH z，电容推荐值为6PF，因为振荡频率较低，也可以不接电容对计时精度影响不大。第三章 课程的总体设计3.1系统硬件电路的设计图3.1为电子万年历电路设计原理图，系统由主控制器AT89C52、时钟芯片DSl302、串口显示电路及键扫描电路组成。3.2 显示电路的设计 显示部分采用普通的共阳数码管显示，采用动态扫描，以减少硬件电路。3.3键盘接口的设计由于按键只有3个，用普通按钮接1kw上拉电阻，用查询法完成读键功能。3.4系统程序的设计因为使用了时钟芯片Dsl302，阳历程序只需从Dsl302各寄存器中读出年、周、月、日、小时、分、秒等数据，再处理即可。在首次对Dsl302进行操作之前，必须对它进行初始化，然后从Dsl302中读出数据，再经过处理后，送给显示缓冲单元。阳历程序流程图见图3.1所示。开始初始化13021302开始振荡从1302中读出时间读出数据都为BCD码，将其高低位分离，送显示缓冲单元图3.1 阳历程序流程图3.4 时间调整程序设计调整时间用2个调整按钮，1个作为移位、控制用，另外1个作为加和减用，分别定义为控制按钮、加按钮。在调整时间过程中，要调整的位与别的位应该有区别，所以增加了闪烁功能，即调整的位一直在闪烁，直到调整下一位。闪烁原理就是，让要调整的一位每隔一定时间熄灭一次，比如说50 m s。利用定时器计时，当达到50 ms溢出时，就送给该位熄灭符，在下一次溢出时。再送正常显示的值，不断交替，直到调整该位结束。此时送正常显示值给该位，再进人下一位调整闪烁程序。 第四章 调试总结及改进1）DS1302与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB(D7)必须为逻辑1，如果D7=0，则禁止写DS1302，即写保护；D6=0，指定时钟数据，D6=1，指定RAM数据；D5D1指定输入或输出的特定寄存器；最低位LSB(D0)为逻辑0，指定写操作(输入)，D0=1，指定读操作(输出)。在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送命令字节。若进行单字节传送，8位命令字节传送结束之后，在下2个SCLK周期的上升沿输入数据字节，或在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。 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，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性读、写所有的RAM的31个字节。 （2）在仿真头调试时候，我发现在LED显示板上能够正常显示数字，但是秒位不能记数，检查DS1302的连接（没有错，接触也良好），说明了这片DS1302不能记数，然后换掉DS1302后此时不但可以正常显示数字，而且可以正常记数，说明刚才那片是坏的。（3）（2M）晶振的调试，在调试晶振的时候发现，在没有给电路同电的时候，晶振两端输出波形是个不稳定的正弦波，而通电后也是个正弦波，但是中间一个引脚接地时候，波形比较稳定，接示波器时间长了，发现DS1302很发烫（时间很短内温度达到很高），但是不接示波器，时间长点也不会出现发烫现象。我认为是示波器引脚上的电和电路板上的电相通的原因。 附录一 元器件清单序号名称与规格数量序号名称与规格数量1电容30pF26时钟模块DS130212晶振32.768KHz17驱动器ULN280313电阻47088PNP44电阻50019发光二极管（红）15按钮开关410四位共阳数码管1附录二 源程序#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar second,minute,hour,day,month,year,week;uchar time5;uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;uchar code wei=0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;uchar a,b,temp;sbit s0=P00;sbit s1=P01;sbit s2=P02;sbit s3=P03;sbit led=P27;sbit SCLK=P34;sbit IO=P35;sbit RST=P36;bit setflag;uchar readdata(uchar addr) uchar i,j,k; RST=0; SCLK=0; RST=1; for(i=0x01,j=0;j8;j+) if(addr&i)IO=1;elseIO=0;SCLK=1;i=i1;SCLK=0; k=0; for(i=0;i=1;SCLK=0;if(IO)k|=0x80;SCLK=1; RST=0; /!保证ds1302完整的数据读取，直接这样写： REST=0; CLK=1;此处也可以正常显示 SCLK=0; _nop_(); SCLK=1; return(k); /*函数功能：ds1302数据写入*入口参数：8位地址，8位数据*返 回: 无*/ void writedata(uchar addr,uchar dat) uchar i,j; RST=0; SCLK=0; RST=1; for(i=0x01,j=0;j8;j+) if(addr&i)IO=1;elseIO=0;SCLK=1;i=i1;SCLK=0; for(i=0x01,j=0;j8;j+) if(dat&i)IO=1;elseIO=0;SCLK=0;SCLK=1;i=i1; RST=0; SCLK=1;/*函数功能：ds1302初始化*入口参数：无*返 回: 无*/ void Init1302()writedata(0x8e,0x00); /控制写入WP=0writedata(0x90,0x00);writedata(0x80,(0/10)4)|(0%10); /秒writedata(0x82,(14/10)4)|(14%10); /分writedata(0x84,(7/10)4)|(7%10); /时writedata(0x86,(7/10)4)|(7%10); /日writedata(0x88,(7/10)4)|(7%10); /月writedata(0x8a,(4/10)4)|(4%10); /星期writedata(0x8c,(10/10)4)*10+(time0&0x0f);minute=(time1&0x70)4)*10+(time1&0x0f);hour=(time2&0x30)4)*10+(time2&0x0f);day=(time3&0x30)4)*10+(time3&0x0f);month=(time4&0x10)4)*10+(time4&0x0f);year=(time6&0xf0)4)*10+(time6&0x0f);week=(time5&0x00)4)*10+(time5&0x0f);void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);display(a)switch(a)case 1: /显示时分P1=tableminute%10;P2=wei0;delay(1);P1=tableminute/10;P2=wei1;delay(1);P1=tablehour%10;P2=wei2;delay(1);P1=tablehour%10;P2=wei3;delay(1);break;case 2: /显示日月P1=tableday%10;P2=wei0;delay(1);P1=tableday/10;P2=wei1;delay(1);P1=tablemonth%10;P2=wei2;delay(1);P1=tablemonth%10;P2=wei3;delay(1);break;case 3: /显示年P1=tableyear%10;P2=wei0;delay(1);P1=tableyear/10;P2=wei1;delay(1);P1=table0;P2=wei2;delay(1);P1=table2;P2=wei3;delay(1);break;void buttonscan()if(!s0)delay(5);if(!s0)setflag=setflag;main()a=1;b=0;Init1302();while(1)donetime();display(a);buttonscan();while(setflag)led=0;temp=timeb;if(!s1)delay(5);if(!s1)b+;while(!s1)display(a);display(a);if(!s2)delay(5);if(!s2)if(b=5)b=0;timeb+;switch(b)case 0:a=3;break;case 1:case 2:a=2;break;case 3:case 4:a=1;break;while(!s2)display(a);display(a);buttonscan();i