电子日历时钟设计

沈阳理工大学课程设计专用纸 No0 沈阳理工大学 目录目录 1 1 题目设计的要求题目设计的要求 1 1 2 2 系统硬件设计系统硬件设计 1 1 2 1 设计原理 1 2 2 器件的功能与作用 1 2 2 1 MCS51 单片机 AT89C51 1 2 2 2 串行时钟日历片 DS1302 2 2 2 3 液晶显示 LCD1602 3 3 3 系统软件设计系统软件设计 4 4 3 1 程序流程 4 3 2 程序代码 5 4 4 系统仿真调试系统仿真调试 1212 4 1 仿真原理图设计 12 4 2 仿真运行过程 12 4 3 仿真运行结果 13 5 5 总结总结 1313 6 6 参考文献参考文献 1313 沈阳理工大学课程设计专用纸 No1 沈阳理工大学 1 1题目设计的要求题目设计的要求 通过串行日历时钟芯片 DS1302 生成当前日期和是时间 通过 IO 口传输到 AT89c52 芯片中 然 后再将 AT89c52 接收到的数据输出到 LCD 上 要求 LCD 上显示的日期和时间与当前系统时间保持一 致 2 系统硬件设计系统硬件设计 2 1 设计原理设计原理 图图 3 13 1 电路原理图电路原理图 2 2 器件的功能与作用器件的功能与作用 2 2 1 MCS51 单片机单片机 AT89C51 XXAT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器 FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能 CMOS 8 位微处理器 俗称单片机 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 沈阳理工大学课程设计专用纸 No2 沈阳理工大学 次 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输 出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是 一种高效微控制器 AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 2 2 2 串行时钟日历片串行时钟日历片 DS1302 系统的组成与工作原理 系统由单片机 AT89C52 串行日历时钟片 DS1302 液晶显示模组 LCD1602 DS1302 的 CLOCK 与 AT89C52 的 P1 6 相连 RST 与 P1 5 相连 IO 与 P1 7 相连 LCD1602 的 D0 D7 与 AT89C51 的 P0 0 P 7 相连 并接上拉电阻 RS 与 P2 0 相连 RW 与 P2 1 相连 E 与 P2 2 相连 DS1302 是 DALLAS 公司拖出的涓流充电时钟芯片 内含有一个实时时钟 日历和 31 个季节静态 RAM 通过简单地串行接口与单片机进行通信 实时时钟 日历电路提供秒 分 时 日 日期 月 年的信息 每月的天数和闰年的天数可自动调整 时钟操作可通过 AM PM 指示决定采用 24 小时或 12 小时格式 DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行方式进行通信 仅需用到 RES 复位 I O 数据线 SCLK 串行时钟 3 个口线 对时钟 RAM 的读 写 可以改用单字节方式或多达 31 个字节的 字符组方式 DS1302 工作时功耗很低 保持数据和时钟信息是功率小于 1mW DS1302 广泛应用于 电话传真 便携式仪器及电池供电的仪器仪表等产品领域中 RT 1602 字符型液晶模块是以两行 16 个子的 5 7 点阵吐信来显示字符的液晶显示器 DS1302 有 8 个引脚 X1 X2 32 768kHz 晶振介入引脚 GND 地 RST 复位引脚 低电平有效 I O 数据输入 输出引脚 具有三态功能 SCLK 串行时钟输入引脚 Vcc1 工作电源引脚 Vcc2 备用电源引脚 DS1302 有一个控制寄存器 12 个日历 时钟寄存器和 31 个 RAM 控制寄存器 控制寄存器用于存放 DS1302 的控制命令字 DS1302 的 RST 引脚回到高电平后写入的第一个字 就为控制命令 它用于对 DS1302 读写过程进行控制 它的格式如下 沈阳理工大学课程设计专用纸 No3 沈阳理工大学 表表 2 12 1 控制寄存器的格式控制寄存器的格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1RAM CKA4A3A2A1A0RD W 各项功能说明如下 D7 固定为 1 D6 RAM CK 位 片内 RAM 或日历 时钟寄存器选择位 当 RAM CK 1 时 对片内 RAM 进行 读写 当 RAM CK 0 时 对日历 时钟寄存器进行读写 D5 D1 地址位 用于选择进行读写的日历 时钟寄存器或片内 RAM 对日历 时钟寄存器或 片内 RAM 的选择 D0 读写位 当 RD W 1 时 对日历 时钟寄存器或片内 RAM 进行读操作 当 RD W 0 时 对日历 时钟寄存器或片内 RAM 进行写操作 日历 时钟寄存器 DS1302 共有 12 个寄存器 其中有 7 个与日历 时钟相关 存放的数据为 BCD 码形式 日历 时钟寄存器的格式 说明 数据都以 BCD 码形式表示 小时寄存器的 D7 位为 12 小时制 24 小时制的选择位 当为 1 时选择 12 小时制 当为 0 时选 24 小时制 当 12 小时制时 D5 位为 1 是上午 D5 位为 0 是下午 D4 位小时的十位 当 24 小时 制时 D5 D4 位为小时的十位 秒寄存器中的 CH 位为时钟暂停位 当为 1 时 时钟暂停 为 0 时 时钟开始启动 写保护寄存器中的 WP 为写保护位 WP 1 时 写保护 当 WP 0 时 未写保护 当对日历 时钟寄存器或片内 RAM 进行写时 WP 应清零 当对日历 时钟寄存器或片内 RAM 进行读时 WP 一般置 1 慢充电寄存器的 TCS 位为控制慢充电的选择 当它为 1010 时才能是慢充电工作 DS 为二极管 选择位 DS 为 01 选择一个二极管 DS 为 10 选择两个二极管 DS 为 11 或 00 充电器被禁止 与 TCS 无关 RS 用于选择连接在 Vcc2 与 Vcc1 之间的电阻 RS 为 00 充电器被禁止 与 TCS 无关 2 2 3 液晶显示液晶显示 LCD1602 RT 1602 采用表中的 16 脚接口 第一脚 Vss 电源地 第二脚 VDD 5V 电源 第三脚 VL 液晶显示偏压信号 第四脚 RS 数据 命令选择端 高电平时选择数据寄存器 低电平时选择指令寄存器 第五脚 R W 读 写选择端 第六脚 E 使能端 当 E 端由高电平跳变成低电平时 液晶模块执行命令 第七 14 脚 D0 D7 为 8 位双向数据线 沈阳理工大学课程设计专用纸 No4 沈阳理工大学 第 15 脚 BLA 背光源正极 第 16 脚 BLK 背光源负极 3 系统软件设计系统软件设计 3 1 程序流程程序流程 LCD初始化函数 LcdInitiate 写数据的显示地址函数 WriteAddress 0 x00 显示Date 和Time While 1 调用ReadSet1302 unsigned char Cmd 返回 开始 Read1302 调用DisPLay 分别显示 年 月 日 时 分 秒 WriteInstruction x 0 x80 沈阳理工大学课程设计专用纸 No5 沈阳理工大学 图图 4 14 1 程序流程图程序流程图 3 2 程序代码程序代码 include 包含单片机寄存器的头文件 include 包含 nop 函数定义的头文件 以下是 DS1302 芯片的操作程序 unsigned char code digit 10 0123456789 定义字符数组显示数字 sbit DATA P1 7 位定义 1302 芯片的接口 数据输出端定义在 P1 7 引脚 sbit RST P1 5 位定义 1302 芯片的接口 复位端口定义在 P1 5 引脚 sbit SCLK P1 6 位定义 1302 芯片的接口 时钟输出端口定义在 P1 6 引脚 函数功能 延时若干微秒 入口参数 n void delaynus unsigned char n unsigned char i for i 0 i n i 函数功能 向 1302 写一个字节数据 入口参数 x void Write1302 unsigned char dat unsigned char i SCLK 0 拉低 SCLK 为脉冲上升沿写入数据做好准备 delaynus 2 稍微等待 使硬件做好准备 for i 0 i 1 将 dat 的各数据位右移 1 位 准备写入下一个数据位 沈阳理工大学课程设计专用纸 No6 沈阳理工大学 函数功能 根据命令字 向 1302 写一个字节数据 入口参数 Cmd 储存命令字 dat 储存待写的数据 void WriteSet1302 unsigned char Cmd unsigned char dat RST 0 禁止数据传递 SCLK 0 确保写数居前 SCLK 被拉低 RST 1 启动数据传输 delaynus 2 稍微等待 使硬件做好准备 Write1302 Cmd 写入命令字 Write1302 dat 写数据 SCLK 1 将时钟电平置于已知状态 RST 0 禁止数据传递 函数功能 从 1302 读一个字节数据 入口参数 x unsigned char Read1302 void unsigned char i dat delaynus 2 稍微等待 使硬件做好准备 for i 0 i 1 将 dat 的各数据位右移 1 位 因为先读出的是字节的最低位 if DATA 1 如果读出的数据是 1 dat 0 x80 将 1 取出 写在 dat 的最高位 SCLK 1 将 SCLK 置于高电平 为下降沿读出 delaynus 2 稍微等待 SCLK 0 拉低 SCLK 形成脉冲下降沿 delaynus 2 稍微等待 return dat 将读出的数据返回 函数功能 根据命令字 从 1302 读取一个字节数据 入口参数 Cmd unsigned char ReadSet1302 unsigned char Cmd unsigned char dat RST 0 拉低 RST 沈阳理工大学课程设计专用纸 No7 沈阳理工大学 SCLK 0 确保写数居前 SCLK 被拉低 RST 1 启动数据传输 Write1302 Cmd 写入命令字 dat Read1302 读出数据 SCLK 1 将时钟电平置于已知状态 RST 0 禁止数据传递 return dat 将读出的数据返回 以下是对液晶模块的操作程序 sbit RS P2 0 寄存器选择位 将 RS 位定义为 P2 0 引脚 sbit RW P2 1 读写选择位 将 RW 位定义为 P2 1 引脚 sbit E P2 2 使能信号位 将 E 位定义为 P2 2 引脚 sbit BF P0 7 忙碌标志位 将 BF 位定义为 P0 7 引脚 函数功能 延时 1ms 3j 2 i 3 33 2 10 1010 微秒 可以认为是 1 毫秒 void delay1ms unsigned char i j for i 0 i 10 i for j 0 j 33 j 函数功能 延时若干毫秒 入口参数 n void delaynms unsigned char n unsigned char i for i 0 i 4 10 ReadValue 将读出数据转化 Display second 0 x4c 显示秒 ReadValue ReadSet1302 0 x83 从分寄存器读 minute ReadValue 将读出数据转化 Display minute 0 x49 显示分 ReadValue ReadSet1302 0 x85 从小时寄存器读 hour ReadValue 将读出数据转化 Display hour 0 x46 显示小时 ReadValue ReadSet1302 0 x87 从分寄存器读 day ReadValue 将读出数据转化 Display day 0 x0c 显示日 ReadValue ReadSet1302 0 x89 从分寄存器读 month ReadValue 将读出数据转化 Display month 0 x09 显示月 ReadValue ReadSet1302 0 x8d 从分寄存器读 year ReadValue 将读出数据转化 Display year 0 x06 显示年 沈阳理工大学课程设计专用纸 No12 沈阳理工大学 4 系统仿真调试系统仿真调试 4 1 仿真原理图设计仿真原理图设计 图图 4 14 1 仿真原理图仿真原理图 4 2 仿真运行过程仿真运行过程 在 Keil 下 将所编制的 C 语言程序编译后 生成 9 HEX 文件 再在 PROTEUS 环境下 将 HEX 文件加到编制的仿真原理图中进行仿真调试 从而生成正确的日期和时间 该日期和时间与当前系 统的日期和时间相符 沈阳理工大学课程设计专用纸 No13 沈阳理工大学 4 3 仿真运行结果仿真运行结果 图图 4 2 仿真运行结果图仿真运行结果图 5 总结总结 回顾起此次单片机课程设计 至今我仍感慨颇多 的确 从选题到定稿 从理论到实践 在几 天里 可以说得是苦多于甜 但是可以学到很多很多的的东西 同时不仅