基于51单片机和DS1302的万年历的设计

课程作业题目：基于51单片机和DS1302日历的设计作者：学校：信息科学与工程学院专业等级：号码：讲师：头衔：讲师2013年6月13日Proteus profile :Proteus软件是英国Labcenter electronics Inc .出版的EDA工具软件(该软件在中国的总代理是广州封彪电子技术有限公司)。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，而且可以模拟单片机和外围设备。它是模拟单片机和外围设备的最佳工具。虽然在中国的推广才刚刚开始，但却受到了单片机爱好者、从事单片机教学的教师以及致力于单片机开发和应用的科技工作者的青睐。Keil profile :Keil Vision4于2009年1月发布。Keil Vision4引入了灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多个监视器，并提供对任何地方窗口位置的完全视觉控制。新的用户界面可以更好地利用屏幕空间，更有效地组织多个窗口，为开发应用程序提供一个干净高效的环境。新版本支持更多最新的ARM芯片，并增加了其他一些新功能。2011年3月，ARM发布了最新的集成开发环境RealView MDK开发工具，该工具集成了最新版本的Keil uVision4。其编译器和调试工具实现了与ARM设备的完美匹配。基本构成：硬件控制电路主要采用AT89C51单片机、1602LCD显示器和DS1302实时时钟。根据各自芯片的功能来选择。软件控制程序主要由主控程序、电子万年历时间控制程序、时间显示和温度显示程序等组成。AT89C51单片机：该系统采用美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机。首先，让我们熟悉一下AT89C51单片机的外部引脚和内部结构。1.单片机的引脚功能AT89C51单片机有40个引脚。L Vcc:电源电压5VGND:地面P0端口：P0端口是一组8位开漏双向输入/输出端口，即地址/数据总线多路复用端口。当用作输出端口时，每个位可以驱动8个TTL逻辑门，向端口写入“1”可以用作高阻抗输入端。当访问外部数据存储器或程序存储器时，这组端口线路切换地址(低8位)和数据总线，以便在访问期间激活内部上拉电阻。在闪存编程期间，端口P0接收指令字节，而在程序验证期间，它输出指令字节。验证期间，需要一个外部拉电阻。P1端口：P1端口是一个带有内部上拉电阻的8位双向输入/输出端口。P1输出缓冲级可以驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门。将“1”写入端口，并通过内部上拉电阻将端口拉至高电平，此时该电阻可用作输入端口。当用作输入端口时，当引脚因内部上拉电阻而被外部信号拉低时，将输出电流。在闪存编程和程序验证期间，P1接收较低的8位地址。P2端口：P2端口是一个8位双向输入/输出端口，内置上拉电阻。P2的输出缓冲级可以驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门。将“1”写入端口，并通过内部上拉电阻将端口拉至高电平，此时该电阻可用作输入端口。当用作输入端口时，当引脚因内部上拉电阻而被外部信号拉低时，将输出电流。当访问外部程序存储器或具有16位地址的外部数据存储器时(例如，执行MOVXDPTR指令)，P2端口发出高8位地址数据。当使用8位地址访问外部数据存储器(MOVX Ri指令)时，P2端口线路上的内容(即特殊功能寄存器(SFR)区域中的P2寄存器的内容)在整个访问期间不会改变。在闪存编程和程序验证期间，P2还接收低-高地址和其他控制信号。P3端口：P3端口是一组带有内部上拉电阻的8位双向输入输出端口。P3的输出缓冲级可以驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门。将“1”写入P3端口时，它们被内部上拉电阻拉高，可用作输入端口。当用作输入端时，被外部下拉的P3端口将通过上拉电阻输出电流。除了作为一般的输入/输出端口线路，P3端口的第二个功能更重要，如表3-1所示。P3端口还接收一些用于闪存编程和程序验证的控制信号。表3-1 P3港第二功能图端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入)P3.1TXD(串行输出)P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT1(外部中断1)P3.4T0(时序/定时器0外部输入)P3.5T1(时序/时序1外部输入)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7外部数据存储器读取选通脉冲RST:重置输入。振荡器工作时，如果RST引脚处于高电平超过两个机器周期，则该引脚将复位。WDT溢出将导致引脚输出为高电平，可通过设置SFRAXR的DSRT 0(地址8EH)来开启或关闭该功能。dsrt 0位默认为复位输出高电平。访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可以从外部输出时钟或用于计时目的。应当注意，每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将被跳过。该引脚还用于在闪存编程期间输入编程脉冲(PROG)。如有必要，可通过SFR区域中8EH单元的D0位置来禁止ALE操作。在此位置之后，只有一个MOVX和MOVC指令ALE将被激活。此外，该引脚将被略微拉高，当微控制器执行外部程序时，ALE应设置为无效。PSEN: PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89C51从外部程序存储器获取指令(或数据)时，PSEN在每个机器周期内有效两次，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器时，没有两次有效的PSEN信号。Llea/vpp:允许外部访问。为了使中央处理器只访问外部程序存储器(地址：0000小时-ffffh)，必须将电子分析端子保持在低电平(接地)。应当注意，如果加密位LB1被编程，则在复位期间，EA端子状态将被内部锁存。如果EA端为高电平(连接到Vcc端)，中央处理器执行内部程序存储器中的指令。当闪存编程时，此引脚施加12V变化电压Vpp。L XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生器的输入。L XTAL2:振荡器反相放大器的输出。AT89C51单片机的内部结构2.AT89C51与MCS-51完全兼容看门狗(WDT): WDT是一种需要软件控制的复位方法。WDT在一个特殊功能寄存器中包含一个13位计数器和一个看门狗定时器复位存储器(WDTRST)。默认情况下，WDT不工作；为了激活WDT，用户必须将01EH和0E1H写入WDTRST寄存器(地址：0A6H)。当WDT被激活时，晶体振荡器工作，WDT将在每个机器周期增加。WDT计时周期取决于外部时钟频率。除了复位(硬件复位或WDT溢出复位)，没有办法停止WDT操作。当WDT溢出时，它将驱动RSR引脚输出高电平。L可编程串口(UART)在AT89C51中，UART的操作与AT89C51和AT89C52相同。AT89C51系列单片机的串行通信端口可以工作在同步和异步通信模式。在异步模式下工作时，它具有全双工操作功能，即可以同时发送和接收数据。串行端口中的接收器采用双缓冲结构，可以在从接收寄存器读取接收到的第一个字节之前开始接收第二个字节(当然，如果接收到第二个字节而第一个字节仍未读取，则一个字节将会丢失)。串口的发送和接收操作是通过特殊功能寄存器中的数据缓冲寄存器SBUF进行的，但是在SBUF内部，接收寄存器和发送寄存器在物理结构上是完全独立的。如果数据被写入SBUF，数据将被发送到发送寄存器进行发送。如果执行SBUF指令，读取的数据必须来自接收缓冲区。因此，当读取和写入SBUF时，中央处理器实际上访问两个不同的寄存器。这两个寄存器的功能不能混淆。l振荡电路：AT89C51系列单片机的内部振荡器由一个单极性逆变器组成。XTAL1逆变器输入，XTAL2逆变器输出。内部振荡器可以用来产生时钟。只要由XTAL1和XTAL2引脚上的晶体和电容组成的并联谐振电路形成完整的振荡信号发生器，这种方法就称为内部方法。另一方面，外部时钟源向XTAL1端子输入提供时钟信号，而XTAL2端子浮动。在构成单片机应用系统时，大多数采用这种方法，结构紧凑，成本低，可靠性高。在电路中，对电容器C1和C2的值的要求不是很严格。如果使用高质量的晶体振荡器，不管频率如何，C1和C2通常会选择30pF。l定时器/计数器：AT89C51微控制器包含2个16位定时器/计数器。在定时器模式下使用时，定时器的输入来自内部时钟产生电路。每个机器周期，计时器递增1，一个机器周期包含12个振荡周期。因此，定时器的技术频率是晶体振荡频率的1/12，最高计数频率是晶体振荡频率的1/24。为了实现计时和计数功能，定时器包含三个基本寄存器：控制寄存器、模式寄存器和定时器/计数器。控制寄存器是一个8位寄存器，用于控制定时器的工作状态。模式寄存器是一个8位寄存器，用于确定定时器的工作模式。定时器/计数器是一个16位计数器，分为两部分：高字节和低字节。内存：高于7FH的内部数据存储器的地址是8位，也就是说，它的地址空间只有256字节，但内部内存的寻址方式实际上可以提供384字节。访问同一存储空间的直接地址，高于访问另一存储空间的7FH间接地址。因此，尽管高128字节的区别与特殊发送者的地址一致，即特殊功能寄存器区域，但它们实际上是分开的。访问哪个区域，内存通过不同的寻址方法来区分。Lsfr: sfr是具有特殊功能的所有寄存器的集合，包括22个不同的寄存器，它们的地址分配在80h和ffh之间。然而，并不是所有的单元都被特殊的功能寄存器占用，并且未被占用的单元的内容是不确定的。如果读取这些单位，会获得一些随机数，但写入是无效的。因此，在编程期间，不应将数据写入这些未确定的地址单元。特殊功能寄存器主要包括累加器ACC、B寄存器、程序状态字寄存器PSW、堆栈指针SP、数据指针DPTR、输入输出端口、串口数据缓冲区SBUF、定时器寄存器、捕获寄存器和控制寄存器。中断系统：AT89C51单片机有6个中断源。中断系统主要由中断允许寄存器IE、中断优先级寄存器IP、优先级结构和一些逻辑门组成。IE寄存器用于允许或中断禁用；IP寄存器用于确定中断源的优先级。优先级结构用于执行中断源的优先级排序；相关逻辑门用于输入中断请求信号。在整个中断响应过程中，中央处理器执行以下操作步骤：(1)完成当前指令的操作(2)将电脑内容推入堆栈(3)保存当前中断状态(4)停止相同级别的中断请求(5)将中断程序入口地址发送到个人计算机寄存器(6)中断服务程序的执行DS1302实时时钟：1时钟芯片DS1302: DS1302的工作原理必须在每次读写程序前初始化。SCLK终端设置为“0”，RST终端设置为“1”，最后给出SCLK脉冲。读/写时序如下图所示。对于DS1302的控制字，该控制字的位7必须设置为1。如果该值为0，则数据无法从DS1302读取或写入。对于位6，如果读/写程序时随机存取存储器=1，读/写时间时CK=0。位1至5指操作单元的地址。位0是读/写位，读取时为1；位0表示写操作。控制字节总是从最低位输入/输出。表6显示了DS1302的日历和时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位。当该位为1时，时钟振荡器停止，并且DS1302处于低功耗状态。当该位为0时，时钟开始运行。“WP”是一个写保护位。在对时钟和内存进行任何写操作之前，WP必须为0。当“WP”为1时，写保护位阻止写入任何寄存器。2 DS1302的控制字节：ds 1302的控制字如表1所示。控制字节的高有效位(位7)必须是逻辑1。如果该值为0，则不能将数据写入DS1302。如果位6为0，则表示访问日历时钟数据，如果位1，则表示访问内存数据。位5到1表示操作单元的地址；如果最低有效位(位0)为0，则表示写操作，如果为1，则表示读操作。控制字节总是从最低位输出。表ds1302的控制字格式随机存取存储器研发1 A4 A3 A2 A1 A0/CK /WR3数据输入/输出(I/O):当输入控制指令字之后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入到DS1302，并且数据输入从低位到位0开始。类似地，在紧接8位控制指令字之后的下一个SCLK脉冲的下降沿读取DS1302的数据，并且从低0位到高7位读取数据。如下图所示：图1 DS1302读/写时序图寄存器4 DS1