[優(yōu)秀畢業(yè)設計精品]基于DS1302實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計

1、學號畢 業(yè) 設 計（論 文）基于ds1302實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計教 學 系： 電子信息工程 指導教師： 專業(yè)班級： 電信1074 學生姓名： 二零一一年六月畢業(yè)設計(論文)任務書學生姓名專業(yè)班級電信1074指導教師工作單位信息工程系設計(論文)題目: 實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計 設計（論文）主要內(nèi)容：在實時監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，要求各個控制信號進行實時監(jiān)測，更重要的是在發(fā)生故障的情況下準確記錄故障數(shù)據(jù)，以便準確分析排除錯誤。此外，在單片機的應用系統(tǒng)中，常常需要記錄實時的時間信息并長期保存。為了達到上述的目的，必不可少地就需要實時時鐘的參與和配合。然而，通常用的單片機沒有實時時鐘部件，如果需要

2、此功能就得使用定時器來實現(xiàn)，而一旦系統(tǒng)掉電時鐘就不能運行，這在需要實時時鐘的系統(tǒng)中是不允許的，即便使用備用電池，通用單片機系統(tǒng)的較大功率也堅持不了多久。而采用獨立運行的實時時鐘，就可避免不少麻煩，同時配合相應的軟件就可以有效地完成所要達到的目的。本設計要求學生設計一個實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)，要求滿足的功能要求如下：（1）可以準確地顯示背景時間（時、分、秒）及公歷日期（年、月、日、星期）。（2）該系統(tǒng)存儲的時間信息在掉電的情況下至少保存10年。（3）日歷時鐘信息通過數(shù)碼管進行實時顯示。（4）為系統(tǒng)的顯示裝置設計驅(qū)動電路，以提高數(shù)碼管的顯示亮度。（6）時間顯示可以選擇24小時模式或帶有“pm”和“a

3、m”指示的12小時模式。要求完成的主要任務及其時間安排:任務要求：（1）查閱不少于12篇的相關資料，其中英文文獻不少于2篇；（2）查閱相關資料，提出出設計方案,完成開題報告；（3）完成實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的硬件和軟件設計（4）在proteus中對系統(tǒng)或相關環(huán)節(jié)進行調(diào)試、仿真或試驗，驗證設計的正確性、可行性。（5）完成畢業(yè)設計論文。時間安排：12周 查閱相關資料3周 寫開題報告45周 設計總體方案69周 進行硬件和軟件的設計1011周 調(diào)試測試1214周 撰寫論文15周 畢業(yè)答辯必讀參考資料：（1）郭天祥. 新概念51單片機c語言教程m.北京：電子工業(yè)出版社，2009（2）李朝青.單片機原理及接

4、口技術m.北京：北京航空航天大學出版社，2003（3）戢衛(wèi)平、胡耀輝. 單片機系統(tǒng)開發(fā)實例經(jīng)典m.北京：冶金工業(yè)出版社，2006（4）楊輝先.單片機原理及應用m.北京：人民郵電出版，2006（5）楊國田，白焰，董玲. 51單片機實用c語言程序設計與典型實例m.北京：中國電力出版社，2009指導教師簽名： 教研室主任簽名： 蓋章畢業(yè)設計(論文)開題報告題目實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計1目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方

5、面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。 電子時鐘是現(xiàn)代社會中的主要計時工具之一，廣泛應用于手機，電腦，汽車等社會生活需要的各個方面，及對時間有要求的場合。本設計采用at89c51 單片機作為主要核心部件，附以上電復位電路，時鐘電路及按鍵調(diào)時電路組成。 數(shù)字電子鐘的設計方法有多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機來實現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有特點，其中，利用單片機實現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，功能便于擴展，精確度高等特點。該系統(tǒng)實用性強、操作簡單、擴展性強。2國

6、內(nèi)研究概況 單片機自20世紀70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關注，應用很廣、發(fā)展很快。單片機具有體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，錄象機、攝象機，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工

7、程師。電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確、顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到數(shù)字電子鐘。在城市的主要營業(yè)場所、車站、碼頭等公共場所使用lcd數(shù)字電子鐘已經(jīng)成為一種時尚。但目前市場上各式各樣的lcd數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)，電路結構復雜，功率損耗大等缺點。因此有必要對數(shù)字電子鐘進行改進。3基本內(nèi)容和技術方案：在本次設計中，要求用c51單片機系統(tǒng)和led顯示屏顯示日歷和時間，在保證時間正常顯示的前提下，能對時間進行調(diào)整。此外，由于在單片機的應用系統(tǒng)中，常常需要記錄實時的時

8、間信息并長期保存。所以在單片機系統(tǒng)外加一個時鐘芯片，同時配合相應的軟件就可以有效地完成所要達到的目的。本設計能實現(xiàn)的功能如下：（1）可以準確地顯示背景時間（時、分、秒）及公歷日期（年、月、日、星期）。（2）該系統(tǒng)存儲的時間信息在掉電的情況下至少保存10年。（3）日歷時鐘信息通過數(shù)碼管進行實時顯示。（4）為系統(tǒng)的顯示裝置設計驅(qū)動電路，以提高數(shù)碼管的顯示亮度。（6）時間顯示可以選擇24小時模式或帶有“pm”和“am”指示的12小時模式。4進度安排：（1）硬件設計(第4，5兩周)（2）軟件設計（第6，7兩周）（3）系統(tǒng)調(diào)試（第8兩周）（4）撰寫論文（第9兩周）5指導老師意見：指導教師簽名： 年 月

9、日注：1. 開題報告應根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設計（論文）任務書，在教師的指導下由學生獨立撰寫，在畢業(yè)設計開始后三周內(nèi)完成；2設計的目的及意義至少800字，基本內(nèi)容和技術方案至少400字；3指導教師意見應從選題的理論或?qū)嶋H價值出發(fā)，闡述學生利用的知識、原理、建立的模型正確與否、學生的論證充分否、學生能否完成課題，達到預期的目標。鄭 重 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人簽名： 日期： 目 錄摘 要1abstract21

10、 緒論31.1 數(shù)字電子鐘的背景31.2 數(shù)字電子鐘的意義31.3 數(shù)字電子鐘的應用32 實時日歷電子鐘的總體設計42.1 系統(tǒng)概述42.2 方案選擇42.2.1 方案1基于at89c51單片機的電子萬年歷設計42.2.2 方案2基于ds1302的電子萬年歷設計53 系統(tǒng)硬件電路的設計63.1 系統(tǒng)核心部分閃電存儲型器件at89c5163.1.1 at89c51具有下列主要性能：63.1.2 at89c51的引腳及功能63.2 ds1302時鐘電路83.2.1 ds1302芯片介紹83.2.2 ds1302 的應用123.3 液晶顯示電路123.3.1 液晶顯示控制驅(qū)動器hd44780的特點1

11、23.3.2 液晶顯示控制驅(qū)動器hd44780的引腳功能133.3.3 液晶顯示控制驅(qū)動器hd44780的指令系統(tǒng)133.3.4 lm041l的電路結構特點163.3.5 lm041l的應用163.4 鍵盤電路173.5 鬧鈴電路174 系統(tǒng)程序的設計194.1 時間程序的設計194.2 時間調(diào)整程序設計194.3 鬧鐘程序設計205 測試結果226 結論23參考文獻24附錄1：實時日歷電子鐘設計電路原理圖25附錄2：主程序26致 謝46摘 要在日新月異的21世紀里，家用電子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展。許多家電設備都趨于人性化、智能化，這些電器設備大部分都含有cpu控制器或者是單片機。單片機以其高可靠

12、性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設備、日常消費類產(chǎn)品和玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各個方面，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。用單片機來控制的小型家電產(chǎn)品具有便攜實用，操作簡單的特點。本文設計的電子萬年歷屬于小型智能家用電子產(chǎn)品。利用單片機進行控制，實時時鐘芯片ds1302時鐘芯片進行記時，外加存儲電路和顯示電路，可實現(xiàn)時間的調(diào)整和顯示。電子萬年歷既可廣泛應用于家庭,也可應用于銀行、郵電、賓館、醫(yī)院、學校、企業(yè)、商店等相關行業(yè)的大廳，以及單位會議室、門衛(wèi)等場所。因

13、而，此設計具有相當重要的現(xiàn)實意義和實用價值。關鍵詞： 單片機；ds1302；智能abstractin the rapidly changing 21st century, home electronics products have been developed rapidly. many household appliances have tended to be humane, intelligent, most of which containing cpu controller or microcontroller. in recent years,microcontroller ha

14、s been the rapid development and large-scale promotion with its high reliability, high cost, low voltage, low power consumption and a series of advantages. it has been widely used in industrial control systems, communications equipment, everyday consumer products and toys. in addition it has gone de

15、ep into all aspects of industrial production and every aspect of people's lives, such as plant assembly line control, automation systems, intelligent home appliances (refrigerators, air conditioners, color tv). using a microcontrollercontrolling of small home appliance product has portable pract

16、ical, simple operation characteristic. the paper presents the design of electronic calendar belongs to a small intelligent household electronics.using single-chip microcomputer control, real-time clock chips ds1302 for timing, plus off electricity storage circuit and display circuit,it can realize t

17、he time of adjustment and display.it is not only widely used in household electronic calendar ,but also be used in banking, telecommunications, hotels, hospitals, schools, businesses, shops, halls and other related industries, the unit conference room, concierge and other places. thus, this design h

18、as very important practical significance and practical value.key words: microcontroller; ds1302; intelligent1 緒論1.1 數(shù)字電子鐘的背景 20 世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透 了社會的各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時 也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們 來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的 事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。

19、但是，一旦重要事情，一時的 耽誤可能釀成大禍。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著 cmos 化、低 功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是 單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控 制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn) 在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。 這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制 技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。 單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒 計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械

20、裝置，具有更 更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。1.2 數(shù)字電子鐘的意義數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對.時,分,秒.數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家 庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集 成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用,使得數(shù)字鐘的精度,遠遠生產(chǎn)生活帶超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們來了極大的方便， 而且大大地擴展了鐘表原先的報時 功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉 路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些， 都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。 因此， 研究數(shù)字鐘及擴大其應用，

21、 有著非?，F(xiàn)實的意義。 -3- 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 1.3 數(shù)字電子鐘的應用數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校?必不可少的必需品， 廣泛用于個人家庭以及車站、 碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。 由于數(shù)字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，使數(shù)字鐘具有走時準確、性 能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領域。452 實時日歷電子鐘的總體設計2.1 系統(tǒng)概述按照系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共6個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖2-1所示。主控芯片使用5

22、2系列at89s52單片機，時鐘芯片使用美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘芯片ds1302，存儲模塊采用美國atmel公司生產(chǎn)的低功耗cmos串行eeprom存儲芯片at24c02。ds1302作為主要計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是，ds1302可以在很小電流的后備 （2.55.5v電源，在2.5v時耗電小于300na）下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。人機接口顯示電路軟件控制程序電源電路單片機控制電路圖 2-1 系統(tǒng)框圖2.2 方案選擇由于電子萬年歷的種類比較多，因此方案選擇在設計中是至關重要的。正

23、確地選擇方案可以減小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本，更快地將產(chǎn)品推向市場。2.2.1 方案1基于at89c51單片機的電子萬年歷設計不使用時鐘芯片，而直接用at89s52單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計。at89c51是一種帶8k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能cmos 8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦寫1000余次。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89s52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。若采用單片機計時，利用它的一個16位定時器/計數(shù)器每50ms產(chǎn)生一個中斷信號，中斷20次后產(chǎn)

24、生一個秒信號，然后根據(jù)時間進制關系依次向分、時、日、星期、月、年進位。這樣就實現(xiàn)了直接用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計。用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計，無須外接其他芯片，充分利用了單片機的資源。但是精度不夠高，誤差較大，掉電后丟失所有數(shù)據(jù)，軟件編程較復雜。2.2.2 方案2基于ds1302的電子萬年歷設計在以單片機為核心構成的裝置中，經(jīng)常需要一個實時的時鐘和日歷，以便對一些實時發(fā)生事件記錄時給予時標，實時時鐘芯片便可起到這一作用。過去多用并行接口的時鐘芯片，如mc146818,ds12887等。它們已能完全滿足單片機系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機接口復雜、占用地址, 數(shù)據(jù)總線接線多、芯片

25、體積大占用空間多、近年來串行接口的各種芯片在單片機系統(tǒng)中應用愈來愈多，串行接口的實時時鐘芯片也出現(xiàn)了不少，ds1302是一個綜合性能較好且價格便宜的串行接口實時時鐘芯片。利用單片機進行控制，采用ds1302作為實時時鐘芯片，其三線接口sclk、i/o、/rst與單片機進行同步通信，外加掉電存儲電路、顯示電路、鍵盤電路，即構成一個基本的電子萬年歷系統(tǒng)，若還要添加其他功能，在這基礎上外擴電路即可。由于在系統(tǒng)設計時，需要考慮以下幾點因素：功耗低、精確度高、軟件編程較簡單，芯片的體積小、芯片成本低等，而ds1302芯片有上面所述的諸多優(yōu)點，所以本設計采用方案2。3 系統(tǒng)硬件電路的設計按照系統(tǒng)設計功能的

26、要求，初步確定設計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共6個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖3-1所示。主控芯片使用52系列at89s52單片機，時鐘芯片使用美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘芯片ds1302，存儲模塊采用美國atmel公司生產(chǎn)的低功耗cmos串行eeprom存儲芯片at24c02。ds1302作為主要計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是，ds1302可以在很小電流的后備 （2.55.5v電源，在2.5v時耗電小于300na）下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。（

27、89c51）主控模塊ds1302時鐘電路鍵掃描電路液晶顯示存儲電路鬧鈴電路圖3-1 實時日歷時鐘電路系統(tǒng)構成框圖3.1 系統(tǒng)核心部分閃電存儲型器件at89c513.1.1 at89c51具有下列主要性能： ·8kb可改編程序flash存儲器（可經(jīng)受1000次的寫入/擦除周期） ·全靜態(tài)工作：0hz24mhz·三級程序存儲器保密·128×8字節(jié)內(nèi)部ram·32條可編程i/o線·2個16位定時器/計數(shù)器·6個中斷源·可編程串行通道·片內(nèi)時鐘振蕩器3.1.2 at89c51的引腳及功能：at89s52

28、單片機的管腳說明如圖3-2所示。圖3-2 at89c51的管腳(1) 主要電源引腳 vcc 電源端 gnd 接地端(2) 外接晶體引腳xtal1和xtal2 xtal1 接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是構成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，既把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 xtal2 接外部晶體的另一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，此引腳應懸浮不連接。(3) 控制或與其它電源復用引腳rst、ale/prog、/psen和/ea/vpp rst 復位輸入端。 當振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個

29、機器周期的高電平將使單片機復位。 ale/prog 當訪問外部存儲器時，ale（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。在對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（/prog）。 /psen 程序存儲允許（/psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當at89s52/lv52由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機器周期兩次/psen有效（既輸出2個脈沖）。但在此期間內(nèi)

30、，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp 外部訪問允許端。要使cpu只訪問外部程序存儲器（地址為0000hffffh），則/ea端必須保持低電平（接到gnd端）。當/ea端保持高電平（接vss端）時，cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。(4) 輸入/輸出引腳 p0.0 p0.7、p1.0p1.7、p2.0 p2.7 和p3.0p3.7 p0端口（p0.0 p0.7） p0是一個8位漏極開路型雙向i/o端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個ttl輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。p1端口（p1.0 p1.7） p1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻

31、的8位雙向i/o端口。p1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個ttl輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。作輸入口時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 p2端口 （p2.0p2.7） p2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。p2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個ttl輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。p2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。p3端口（p3.0p3.7） p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸

32、出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89s52的一些特殊功能，這些特殊功能見表3-1。表3-1 p3端口的特殊功能 端口引腳 兼 用 功 能 p3.0rxd （串行輸入口） p3.1txd （串行輸出口） p3.2/int0 （外部中斷0） p3.3/int1 （外部中斷1） p3.4t0 （ 定時器0的外部輸入） p3.5t1 （定時器1的外部輸入） p3.6/wr （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） p3.7/rd （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）3.2 ds1302時鐘電路3.

33、2.1 ds1302芯片介紹低功耗時鐘芯片ds1302可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。ds1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結果的分析以及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義。采用ds1302作為記錄測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設計簡單，時間記錄準確，既避免了連續(xù)記錄的大工作量，又避免了定時記錄的盲目性，給連續(xù)長時間的測量、控制系統(tǒng)的正常運行及檢查都來了很大的方便，可廣泛應用于長時間連續(xù)的測控系統(tǒng)中。在測量控制系統(tǒng)中，特別是長時間無人職守的測控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要記錄

34、某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時間。記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對測控系統(tǒng)的性能分析及正常運行具有重要的意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無法準確記錄其出現(xiàn)的時間；若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且某些測控系統(tǒng)可能不允許。而在系統(tǒng)中采用ds1302則能很好地解決這個問題。（1） ds1302的性能特性·實時時鐘，可對秒、分、時、日、周、月以及帶閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)；·用于高速數(shù)據(jù)暫存的31×8位ram；·最少引腳的串行i/o；

35、·2.55.5v 電壓工作范圍；·2.5v時耗電小于300na；·用于時鐘或ram數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式；·簡單的3線接口；·可選的慢速充電（至vcc1）的能力。ds1302時鐘芯片包括實時時鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)ram。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信。實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。對于小于31天的月和月末的日期自動進行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用24h或帶am（上午）/pm（下午）的12h格式。采用三線接口與cpu進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘

36、信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302有主電源/后備電源雙電源引腳：vcc1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電池備份；vcc2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中，vcc1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。ds1302由vcc1或vcc2中較大者供電。當vcc2大于vcc1+0.2v時，vcc2給ds1302供電；當vcc2小于vcc1時，ds1302由vcc1供電。(2) ds1302數(shù)據(jù)操作原理ds1302在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把rst腳置為高電平，然后把8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在sclk的上升沿被輸入。無論是讀周期還

37、是寫周期，開始8位指定40個寄存器中哪個被訪問到。在開始8個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加字節(jié)數(shù)，最大可達248字節(jié)數(shù)。圖3-3 ds1302管腳圖如果在傳送過程中置rst為低電平，則會終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在vcc >=2.5v之前，rst腳必須保持低電平。只有在sclk為低電平時，才能將rst置為高電平。ds1302的管腳圖如圖3-3所示，內(nèi)部結構圖如圖3-4所示，表3-2為各引腳的功能。圖3-4 ds1302內(nèi)部結構圖表3-2

38、ds1302引腳功能表引腳號引腳名稱功能1vcc2主電源2，3x1，x2振蕩源，外接32768hz晶振4gnd地線5rst復位/片選線6i/o串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7sclk串行數(shù)據(jù)輸入端8vcc1后備電源ds1302的控制字如圖3-5所示。控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1；如果它為邏輯0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到ds1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)；為1表示存取ram數(shù)據(jù)。位51（a4a0）指示操作單元的地址。最低有效位（位0）如為0，表示要進行寫操作；為1表示進行讀操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出。7 6 5 4 3 2 1 01ram cka4a3a2a1

39、a0ram k圖3-5 控制字節(jié)的含義為了提高對32個地址的尋址能力（地址/命令位15邏輯1），可以把時鐘/日歷或ram寄存器規(guī)定為多字節(jié)（burst）方式。位6規(guī)定時鐘或ram，而位0規(guī)定讀或?qū)?。在時鐘/日歷寄存器中的地址931或ram寄存器中的地址31不能存儲數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?的位0開始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?個寄存器。但是，當以多字節(jié)方式寫ram時，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有31字節(jié)。不管是否寫了全部31字節(jié)，所寫的每一字節(jié)都將傳送至ram。數(shù)據(jù)讀寫程序如圖3-6所示。sclkkrsti/o571357210246046r/ca2a3a0a1r/wa41datai/

40、obytedatai/obyte圖3-6 數(shù)據(jù)讀寫程序ds1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字見表3-3，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。表2-3 ds1302的日歷、時鐘寄存器及其控制字寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80h81h00-59ch10secsec分鐘寄存器82h83h00-59010minmin小時寄存器84h85h01- 12或00-2312/24010aphrhr日期寄存器86h87h01-28,29,30,310010datedate月份寄存器88h89h01

41、-12000iommonth周日寄存器8ah8bh01-0700000day年份寄存器8ch8dh00-9910yearyear時鐘暫停：秒寄存器的位7定義位時鐘暫停位。當它為1時，ds1302停止振蕩，進入低功耗的備份方式。通常在對ds1302進行寫操作時（如進入時鐘調(diào)整程序），停止振蕩。當它為0時，時鐘將開始啟動。am-pm/12-24小時方式：小時寄存器的位7定義為12或24小時方式選擇位。它為高電平時，選擇12小時方式。在此方式下，位5是am/pm位，此位是高電平時表示pm，低電平表示am，在24小時方式下，位5為第二個10小時位（2023h）。3.2.2 ds1302 的應用實時時鐘

42、芯片ds1302采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，也可以關閉充電功能，芯片采用32768hz晶振。要特別說明的是，備用電源bt1可以用電池或超級電容（10萬f以上）。雖然ds1302在主電源掉電后耗電很小，但如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池。如果斷電時間較短（幾小時或幾天），可以用漏電較小的普通電解電容代替（100f就可以保證1小時的正常走時）。ds1302在第一次加電后，需進行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間及鬧鈴。ds1302的時鐘電路如圖3-7所示。圖3-7 ds1302時鐘電路3.3 液晶顯示電路液晶顯示電路是由hd44780液晶顯示控制

43、驅(qū)動器組成的lm041l液晶顯示器，下面我們對其分別進行介紹。3.3.1 液晶顯示控制驅(qū)動器hd44780的特點hd44780液晶顯示控制驅(qū)動器是一種帶有驅(qū)動輸出的圖形液晶顯示控制器，它可直接與8位微處理器相連。 hd44780是一種帶有列驅(qū)動輸出的液晶顯示控制器，它可組成液晶顯示驅(qū)動控制系統(tǒng)。hd44780具有以下特點：(1) 具有字符發(fā)生器rom,可顯示192種字符，160個5×7點陣字符合32個5×10點陣字符；(2) 具有64個字節(jié)的自定義ram，可自定義8個5×8點陣字符或4個5×11點陣字符；(3) 具有80個字節(jié)的ram；(4) 標準的接口

44、特性，適配m6800系列mpu的操作時序；(5) 單+5v供電源。3.3.2 液晶顯示控制驅(qū)動器hd44780的引腳功能hd44780的引腳功能如下表3-4所示。表3-4 hd44780的引腳功能引線號符號電平功能1vss0vgnd2vdd5v±10%電源電壓：+5v3v00-5v液晶驅(qū)動電壓4rsh/l寄存器選擇：1.數(shù)據(jù)寄存器；0：指令寄存器5r/wh/l讀、寫操作選擇 1：讀；2：寫6eh,hl使能信號 enable7db0h/l數(shù)據(jù)總線8db1h/l數(shù)據(jù)總線9db2h/l數(shù)據(jù)總線10db3h/l數(shù)據(jù)總線11db4h/l數(shù)據(jù)總線12db5h/l數(shù)據(jù)總線13db6h/l數(shù)據(jù)總線1

45、4db7h/l數(shù)據(jù)總線3.3.3 液晶顯示控制驅(qū)動器hd44780的指令系統(tǒng)hd44780的指令系統(tǒng)比較簡單，總共只有十一種。現(xiàn)分別介紹如下。 (1) 清屏r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db00 0 0 0 0 0 0 0 0 1運行時間（250khz）： 1.64us功能：清ddram和ac值(2) 歸位（返回）r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -運行時間（250khz）： 1.64us功能：ac=0，光標、畫面回home位(3) 輸入方式設置r/w rsdb7 db6 db5

46、 db4 db3 db2 db1 db0 0 0 0 0 0 0 0 1 i/d sh 運行時間（250khz）： 40us功能：設置光標、畫面移動方式。其中：i/d=1：數(shù)據(jù)讀、寫操作后，ac自動增一； i/d=0：數(shù)據(jù)讀、寫操作后，ac自動減一； s=1：數(shù)據(jù)讀、寫操作，畫面平移； s=0：數(shù)據(jù)讀、寫操作，畫面不動。 (4) 顯示開關控制r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 0 0 0 0 0 0 1 d c b運行時間（250khz）： 40us功能：設置顯示、光標及閃爍開關。其中：d表示顯示開關：d=1為開，d=0為關； c表示光標開關：c=1為開

47、，c=0為關； b表示閃爍開關：b=1為開，b=0為關； (5) 光標、畫面位移r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 0 0 0 0 0 1 s/c r/l - -運行時間（250khz）： 40us功能: 光標、畫面移動，不影響ddram。其中：s/c=1：畫面平移一個字符位；s/c=0：畫面平移一個字符位；r/l=1：右移；r/l=0：左移。 (6) 功能設置r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 0 0 0 0 1 dl n f - -運行時間（250khz）： 40us功能：工作方式設置（初始化指令）。其中：dl

48、=1：8位數(shù)據(jù)接口；dl=0:4位數(shù)據(jù)接口； n=1:兩行顯示；n=0：一行顯示； f=1：5×10點陣字符；f=0：5×7點陣字符。 (7) cg ram地址設置r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 0 0 0 1 ac5 ac4 ac3 ac2 ac1 ac0運行時間（250khz）： 40us功能：設置cg ram地址。a5a0=03fh。 (8) dd ram地址設置r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 0 0 0 1 ac5 ac4 ac3 ac2 ac1 ac0運行時間（250khz）：

49、 40us功能：設置dd ram地址： n=0：一行顯示，a6a0=04fh。 n=1：兩行顯示，首行a6a0=00h2fh,次行a6a0=4067h。 (9) 讀bf及ac值r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 1 0bf ac6 ac5 ac4 ac3 ac2 ac1 ac0功能：讀忙bf值和地址計數(shù)器ac值。其中：bf=1:忙；bf=0：準備好。此時ac值意義為最近一次地址設置（cg ram或dd ram）定義。 (10) 寫數(shù)據(jù)r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 0 1d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1

50、 d0 運行時間（250khz）： 40us功能：根據(jù)最近設置的地址性質(zhì)，數(shù)據(jù)寫入dd ram或cg ram內(nèi)。(11) 讀數(shù)據(jù)r/w rsdb7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0 1 1d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 運行時間（250khz）： 40us功能：根據(jù)最近設置的地址性質(zhì)，從dd ram或cg ram數(shù)據(jù)讀出。3.3.4 lm041l的電路結構特點lm041l是使用hd44780作為列驅(qū)動器的液晶模塊。下面主要介紹以下lm041l這個模塊的邏輯電路圖。lm041l共有三片ic和兩片lcd，外加是四根管腳組成，如下圖3-9所示。 圖 3-9 lm

51、041l的邏輯電路圖在lm041l中，vdd接高電平，vss和v0接地，使能端e，讀寫端r/w和復位端接單片機的端口，單片機能對其進行讀寫復位操作，方便簡潔。然后，db0db7是lm041l的數(shù)據(jù)接收端，數(shù)據(jù)直接通過八根數(shù)據(jù)線傳入顯示屏，選用并列傳送。3.3.5 lm041l的應用以下內(nèi)容為以單片機8031為例機的接口電路，電路原理圖如圖3-10所示。控制電路為直接訪問方式的接口電路。圖3-10 8031與液晶的接口電路根據(jù)以上電路原理圖中液晶的各引腳與單片機的接法，可得本設計的液晶模塊電路如圖3-11所示。vss和vee接地；數(shù)字電源vdd接5v；對比度控制電壓v0接電位器，可通過調(diào)節(jié)電位器調(diào)整液晶亮度；數(shù)據(jù)、指令選擇信號rs接單片機p2.0口；讀寫選擇信號r/w接單片機p2.1口；單片機讀、寫選通信號/rd、/wr通過與非門接液晶的讀寫使能信號e接單片機p2.2口；db0db7分別接單片機的p0.0p0.7口； 圖3-11 液晶模塊電路3.4 鍵盤電路本設計共采用按鍵3個，分別與單片機的p3.0、p3.1、p3.2口相連，分別是模式設置，減少和增加的功能。在模式設置中，可調(diào)節(jié)按此按鈕，配合減少、增加功能鍵分別對日期，時間和鬧鐘的進行設置。在設置過程中，顯示器會對應顯示調(diào)節(jié)的項目，