单片机时钟芯片DS1302在LCD1602上显示年月日时分秒

1、单片机设计实验内容摘要：单片机实验是通过 Proteus 仿真并且与 Keil 相结合使用控制单片机使其在仿真中完成一系列所设计的程序。 我们这个小组所做的实验是仿真一个数字时钟， 通过 DS1302这个芯片从计算机上读取时间信息，再由 51单片机对数据进行处理、分配，将其输出在 LCD1602上，实现简单的数字时钟的功能。设计内容及要求：（ 1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；（ 2）要求学生掌握单片机的设计内容、方法和步骤；（ 3）要求会查阅有关参考资料和手册等；（ 4）要求学会选择有关元件

2、和参数；（ 5）要求学会绘制有关电路图和设计流程图；（ 6）要求学会编写设计说明书。系统框图：硬件选择：1、AT89C51AT89C51是一种带 4K 字节 FLASH存储器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能 CMOS 位8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

3、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，AT89C2051是它的一种精简版本。 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。AT89C51外形及引脚排列主要特性：·与 MCS-51 兼容· 4K字节可编程 FLASH存储器·寿命： 1000写 / 擦循环·数据保留时间： 10年·全静态工作： 0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定· 128×8位内部 RAM· 32可编程 I/O 线·两个 16位定时器 / 计数器· 5

4、个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路特性概述 :AT89C51 提供以下标准功能： 4k 字节 Flash闪速存储器，128字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个 16位定时 / 计数器，一个 5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时， AT89C51可降至 0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU的工作，但允许RAM，定时 / 计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。管脚

5、说明：VCC：供电电压。GND ：接地。P0 口：P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 / 地址的低八位。在 FIASH编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部必须接上拉电阻。P1 口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时， 将输出电流， 这是由于内部上拉的缘故。 在

6、 FLASH编程和校验时， P1口作为低八位地址接收。P2 口： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P

7、3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。当 P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL ）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断 0）P3.3 /INT1 （外部中断 1）P3.4 T0 （记时器 0外部输入）P3.5 T1 （记时器 1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3

8、口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST ：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG ：当访问外部存储器时， 地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在 FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6 。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC指令是 ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高

9、。如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间， 每个机器周期两次 /PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。EA/VPP ：当/EA 保持低电平时， 则在此期间外部程序存储器 （0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时，/EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时， 此间内部程序存储器。 在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。XTAL1 ：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 ：来自反

10、向振荡器的输出。振荡器特性 : XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器， 因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求， 但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2、DS1302DS1302 是美国 DALLAS公司推出的一种高性能、 低功耗、带 RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V 5.5V。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

11、信号或 RAM数据。 DS1302内部有一个 31×8的用于临时性存放数据的 RAM寄存器。 DS1302是 DS1202的升级产品，与 DS1202兼容，但增加了主电源 / 后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。2.1引脚功能及结构DS1302的引脚排列 , 其中 Vcc1为后备电源， VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302由 Vcc1或 Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于 Vcc1+0.2V 时，Vcc2给 DS1302供电。当 Vcc2小于 Vcc1时，DS1302由 Vcc1 供电。 X1和 X2是振荡

12、源，外接 32.768kHz 晶振。RST是复位 / 片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 RST输入有两种功能：首先， RST接通控制逻辑，允许地址 / 命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。 当 RST为高电平时， 所有的数据传送被初始化， 允许对 DS1302进行操作。如果在传送过程中 RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。 上电运行时，在 Vcc>2.0V 之前，RST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。I/O 为串行数据输入输出端 ( 双向 ) ，后面有详

13、细说明。 SCLK为时钟输入端。 下图为 DS1302的引脚功能图：2.2 DS1302 封装图DS1302的控制字节DS1302 的控制字如图 2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 DS1302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 5至位 1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出。2.3数据输入输出 (I/O)在控制指令字输入后的下一个 SCLK时钟的上升沿时，数据被写入 DS1302，数据输入从低位即位 0开

14、始。同样，在紧跟 8位的控制指令字后的下一个 SCLK脉冲的下降沿读出 DS1302的数据，读出数据时从低位 0位到高位 7。2.4 DS1302 的寄存器DS1302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 , 其日历、时间寄存器及其控制字见表 1。此外， DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、 充电寄存器、 时钟突发寄存器及与 RAM相关的寄存器等。 时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。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 C

15、0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的 RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的 31个字节，命令控制字为 FEH(写) 、FFH(读) 。3、1602液晶1602液晶也叫 1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、 数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个 5X7或者 5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符， 每位之间有一个点距的间隔， 每行之间也有间隔， 起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好） 。1602LCD是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16个字符

16、液晶模块（显示字符和数字）。目前市面上字符液晶绝大多数是基于 HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的， 因此基于 HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。管脚功能LCD1602引脚图1602采用标准的 16脚接口，其中：第 1脚： VSS为电源地第 2脚： VCC接5V 电源正极第 3脚： V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度）。第 4脚： RS为寄存器选择，高电平 1时选择数据寄存器、低电平 0时选择指令寄存器。第 5脚： RW为读写信号线，

17、高电平 (1) 时进行读操作，低电平 (0) 时进行写操作。第 6脚： E(或 EN)端为使能 (enable) 端。第 7 14脚： D0D7为 8位双向数据端。第 1516脚：空脚或背灯电源。 15脚背光正极， 16脚背光负极。电路总图：所用仪器名称清单：DS1302芯片，单片机AT89C51，液晶显示屏LCD1602，晶振，电解电容等。C 语言程序：#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include <string.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigne

18、d char/ 定义 DS1302与 MCU接口sbit IO = P10;/IO sbit SCLK = P11;/接口时钟线引脚sbit RST = P12;/复位线引脚/ 定义 1602与单片机的接口sbit RS = P20;/指令数据选择sbit RW = P21;/接地，执行写操作sbit EN = P22;/信号使能uchar *WEEK="SUN","MON","TUS","WEN","THU","FRI","SAT"uchar LCD_D

19、SY_BUFFER1="DATE 00-00-00uchar LCD_DSY_BUFFER2="TIME 00:00:00uchar DateTime7;""/* 延时 i 毫秒函数 void DelayMS(uint ms) */uchar i;while(ms-)for(i=0;i<120;i+);/*向 DS1302写入 1字节数据 */void Write_A_Byte_TO_DS1302(uchar x)uchar i;for(i=0;i<8;i+)IO=x&0x01;SCLK=1;SCLK=0;x>>=1;/x

20、右移 1位，高位补 0/*从 DS1302中读出 1字节数据 */uchar Get_A_Byte_FROM_DS1302()uchar i,b=0x00;for(i=0;i<8;i+)b=b|_crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;SCLK=0;return b/16*10+b%16;/*读取 DS1302某地址的数据，先写命令字，后读数据*/uchar Read_Data(uchar addr)uchar dat;RST = 0;/复位SCLK=0;/ 时钟脉冲置 0RST=1;/启动数据传送Write_A_Byte_TO_DS1302(addr);/dat = Get_

21、A_Byte_FROM_DS1302();/SCLK=1;RST=0;return dat;写入地址命令字读出一个字节的数据void GetTime()uchar i,addr=0x81;for(i=0;i<7;i+)DateTimei=Read_Data(addr);addr+=2;/*读出 LCD状态 */uchar Read_LCD_State()uchar state;RS=0;RW=1;EN=1;DelayMS(1);state=P0;EN = 0;DelayMS(1);return state;/*LCD 忙检测 void LCD_Busy_Wait() */while(Re

22、ad_LCD_State()&0x80)=0x80);/读取忙标志位BF,BF=1则一直等待DelayMS(5);/*向 LCD写数据*/void Write_LCD_Data(uchar dat)LCD_Busy_Wait();/ 忙检测确保上一指令完成，也可用适当的延时替换此行 RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;void Write_LCD_Command(uchar cmd)LCD_Busy_Wait();RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;/*初始化 LCD函数 */void

23、Init_LCD()Write_LCD_Command(0x38);/8位数据接口， 2行显示， 5*7 点阵字符DelayMS(1); /延时保证上一指令完成Write_LCD_Command(0x01);/清 DDRAM和 AC值DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x06);/ 数据读写操作画面不动， AC自动加 1 DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x0c);/开显示，关光标和闪烁DelayMS(1);void Set_LCD_POS(uchar p)Write_LCD_Command(p|0x80);void Display_LCD_S

24、tring(uchar p,uchar *s)uchar i;Set_LCD_POS(p);for(i=0;i<16;i+)Write_LCD_Data(si);DelayMS(1);/*格式化日期时间函数*/void Format_DateTime(uchar d,uchar *a)a0=d/10+'0'a1=d%10+'0'/*主函数 */void main()Init_LCD();/初始化液晶while(1)GetTime();/获得当前时间Format_DateTime(DateTime6,LCD_DSY_BUFFER1+5);/通道号显示Form

25、at_DateTime(DateTime4,LCD_DSY_BUFFER1+8);Format_DateTime(DateTime3,LCD_DSY_BUFFER1+11);strcpy(LCD_DSY_BUFFER1+13,WEEKDateTime5);Format_DateTime(DateTime2,LCD_DSY_BUFFER2+5);Format_DateTime(DateTime1,LCD_DSY_BUFFER2+8);Format_DateTime(DateTime0,LCD_DSY_BUFFER2+11);Display_LCD_String(0x00,LCD_DSY_BUFF

26、ER1);/ 液晶显示 Display_LCD_String(0x40,LCD_DSY_BUFFER2);组装调试电路的过程及特点：任何一个科研成果的出现 , 都离不开实验及研究记录 , 切不可低估记录的重要作用。在单片机开发过程中， 单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。 但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。利用仿真器调试与软件调试的方法基本相同，同样可以利用“单步” 、“跟踪”、“断点” 等手段，对程序进行分段调试或统一调试。 不同的是仿真器把软件和硬件结合了起来，使程序在比较真实的系统中运行。 需要指出的是，通过仿真器调试的程序并不是最后使用的程序， 它只是更接近了真实运行的程序， 要想在真实系统中让程序可靠运行，往往还需要结合真实系统反复进行