实时时钟日历芯片与单片机接口电路研发设计

1、目录1、 课程设计目的 22、 课程设计和要求 22.1、设计内容 22.2、设计要求 23、 设计方案 23.1、设计思路 23.2、工作原理及硬件框图23.3、 硬件电路原理图83.4、 PCE版图设计84、 课程设计总结 9115、参考文献课程设计目的(1) 掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；(2) 学习简单电路系统设计，掌握 Protel99的使用方法；(3) 掌握8051单片机、实时时钟/日历芯片MC146818的应用；(4) 学习掌握硬件电路设计的全过程。二课程设计内容和要求2.1、设计内容：设计一个基于单片机实时时钟/日历2.2、设计要求：(1) 学习掌握8051单片机的工作

2、原理及应用；(2) 学习掌握实时时钟/日历芯片MC146818的工作原理及应用；(3) 设计MC146818与8051的接口电路原理图及PCB版图；(4) 整理设计内容，编写设计说明书。三设计方案3.1、设计思路数字时钟系统的组成：硬件电路设计主要围绕时钟日历芯片 MC146818的使用进行的，主要由8051 单片机 MC146818时钟日历芯片液晶显示屏键盘组成。3.2、工作原理及硬件框图工作原理：-6 -(I功能说明1.内定时间为冯汕年3月日12点00分W秒，提供绘新产品成换电池时使用. 如果役有内建时间，在首次开机时，發适成时间乱码“至尸开机时是僅用内崔时词还是RTC 内豁吋间 由RTC

3、lt用岛MOE馳址的内容来决定。其内容为1表不RTC内部己有时 间值.渎取艮TC内部时问显示：非1则表示RYC内部尚无时iiijffi,写入内磁时间井显尿“1.吋向调物开机时，光嫌停亦杯年3橡动光标依次修改年、月、U时r眾秒. 毎按Fiji挟，此标依年、月、口"时、沐 秽顺序移动.每按FM -次，光柚所密位直的值加I °每按P1.2 次世标所在位置的值减1。3. 本专题采用更新周期结束中断时，約有1秒的时间可读MCI46S18的时何值，4. RTC与LCD It址谟賢；P20控制RT /CE引脚。P21担制LCO使能信号&P22控制LCD RS引啣选样抬令/枚据寄疔

4、3肌P27P26P25P24P?3P2Jf>21 P20 P07-P00KTCU01)0D)1II00MC14601W起屹地乳技)LCD1R0000C00JLCD昭令寄仆器地址LCUDK000QC10 1WLCD数据脊存压地址RTCEOU 10200H MC146S1S 起始地址(秒LCDIREQU0100H梧令寄存器地址。$ LCD 哽件市縣说明；7404 74W LCD RS. E. R/W表14 6 8051与LCD的引脚控制0511渤能说明P21/RD/WRRS=P22| ER/Wt；Q'IU01I读忙鶴标吉位DB7及内邹述吐rJHH- DH60100Of 10号入指令甯

5、存髀0I010-10蛉人数据寄再器as图(i)数字时钟系统框图(二) 读职时【眼读取MC1468J8的时密维有卜列3种方汛(1 )检杳A寄荷器的UIP=O,表示未进行周期更潇.至少有244谄的时何对读取(2) 更新周期结車耳断说定J1寄疗將U1E=I h约有丨秒的时刚可谨取.(3) 嵐期忏山幣法i i曼定b窃存器riEi人 夠冇iyw4+244ns的时间可读，(3 )电路设计8051单片机:单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚1. 电源：VCC -芯片电源，接+5V;VSS -接地端；2. 时钟：XTAL1、XTAL2 -晶体振荡电路反相输入端和输出端。3. 控制线：

6、控制线共有4根，ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0 口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入 编程脉冲。PSEN:夕卜ROM读选通信号。RST/VPD:复位/备用电源。 RST (Reset)功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。4. I/O 线8051共有4个8位并行I/O端口： P0、P1、P2、P3 口

7、，共32个引脚。P3 口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。(2)时钟日历芯片 MC146818:MC146818是MOTOROLA公司生产的CMOS实时时钟/日历芯片，该芯片 可产生秒、分、时，星期、日、月及年等 7个时标，可通过程序读取或修改这些 时标，可提供100年日历，可编程任意设定定时中断，定时范围由30.517 s至23时59分59秒，还有CMOS RAM存储器，其应用十分广泛。以后为讨论方 便，我们把MC146818称为时钟日历芯片。时钟日历芯片 MC146818的主要特点是：(1) 有10个时标寄存器，4个编程和状态寄存器；(2) 有50个字节的静态C

8、MOS RAM ;(3) 可选择三种时钟频率；(4) 可选择二进制或BCD码表示时标(时间和日历)；(5) 可选择不同的频率输出方波；(6) 有三种独立的可编程中断。MC146818的内部结构：1.时基输入与时钟输出：可接入三种频率的时钟：4.197304MHz、 1.048576MHz、32.768KHz。2 中断周期/方波速率选择逻辑：用于选择中断周期的长短和方波输出频率 的大小，二者的选择不是任意的，而是具有连锁性和相关性，有固定的16种组合。3方波输出逻辑4. 总线接口5. 时钟日历修改逻辑与BCD/二进制增加逻辑：采用二种数制，即二进制计 数和BCD码计数，由编程选择。6 .寄存器组

9、：有A、B、C、D 4个8位寄存器，用于保存CPU送来的编程 控制字和芯片本身的某些状态。7.时钟、报警、日历RAM :用于保存秒、分、时等时钟日历信息及报警时间信息。8 .用户RAM : 50个字节，可使用户保存其它信息图2ffl：14681E内部结构MC146818的引脚功能Vcc：电源正极，+ 3+ 6V，典型值+ 5V。Vss：接地端，或电池负极。0SC1、SCO:时钟输入端。CKOUT :时钟输出端。该引脚的输出频率可等于输入时钟频率，或将其4分频后输出。CKFS :时钟输出控制端。用于控制CKOUT输出时的时钟频率。当CKFS 接高电平时，CKOUT端输出时钟的频率等于该芯片输入的

10、时钟频率；当 CKFS接低电平时，则将输入时钟OSC1 4分频输出。SQW:可编程方波输出端，输出方波的频率由寄存器 A的相应位确定。AD7ADO :数据/地址分时复用线，在 AS下降沿时将A7A0锁存入芯 片。AS:地扯锁存信号。DS:数据读选通信号。R/W :读/写信号。CS :片选信号。|RQ :中断请求信号。任何一种中断产生，都将使变成低电平，读取状态寄存器C可清除此信号。RESET :复位信号。PS:电源电位检测端。当实时日历芯片的电源电压低于临界最小值时，在内部寄存器内的相应位置标志，以供用户程序查询，同时使PS引脚变低电平。NC:空引脚，无定义。C1 2 o 1 2 3 4 5

11、6 7 $NCCDDDDDDDDVSSS / / / / /OOAAAAAAA A14743374°X-斗15061971S819161 011 1141 213图3V c CSQ W （在 IB Mps电源地位检； ck o ur （时钟 C K F SIRQ （中断请求 P t T7 TDS （数据选通；N C R/生2 （地址锁存；6巨（片选使能：键盘（4）液晶显示器3.3、硬件电路原理图MCI 468 18 引脚3.4、PCB版图设计四课程设计总结数字时钟是日常生活中常用的计时器，数字时钟电路是一个典型的数 字电路系统， 采用采用单片机，时钟芯片的，由年、月、日、时、分、秒

12、计数器以及显示电路组成。本次课程设计利用8051单片机和MC146818时钟芯片，键盘还有液晶显示器组成的数字时钟电路。按照要求完成了设计， 能够显示“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”。通过本次课程设计使我学会了很多的数字电子技术知识和一些收集整理资料的方法。而且也巩固了在“模拟电子技术基础”和“数字电子技术电子课程设计是电类专业学生重要基础实践课是工科专业的必修课。经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、使我得到一次较全面的工程实践训 练。理论联系实际，提高和培养创新能力，为后续课程的学习，毕业设计，毕业 后的工作打下基础。在此次的实时时钟/日历芯片与单片机的接口电路设计过程中，更进一步地熟 悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法.在连接过程中, 要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错 误所在并及时纠正了 在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图，但有时候仿真 和电路连接并不是完全一致的，例如仿真的连接示意图中，往往没有接高电平以及 接低电平，因此在实际的电路连接中往往容易遗漏-10 - 童