單片機時鐘芯片DS1302在LCD1602上顯示年月日時分秒..

1、單片機設(shè)計實驗內(nèi)容摘要：單片機實驗是通過Proteus仿真并且與Keil相結(jié)合使用控制單片機使其在仿真中完成一系列所設(shè)計的程序。我們這個小組所做的實驗是仿真一個數(shù)字時鐘，通過DS1302這個芯片從計算機上讀取時間信息，再由51單片機對數(shù)據(jù)進行處理、分配，將其輸出在LCD1602上，實現(xiàn)簡單的數(shù)字時鐘的功能。設(shè)計內(nèi)容及要求：（1）根據(jù)設(shè)計課題的技術(shù)指標和給定條件，在教師指導下，能夠獨立而正確地進行方案論證和設(shè)計計算，要求概念清楚、方案合理、方法正確、步驟完整；（2）要求學生掌握單片機的設(shè)計內(nèi)容、方法和步驟；（3）要求會查閱有關(guān)參考資料和手冊等；（4）要求學會選擇有關(guān)元件和參數(shù)；（5）要求學會繪制

2、有關(guān)電路圖和設(shè)計流程圖；（6）要求學會編寫設(shè)計說明書。系統(tǒng)框圖：硬件選擇:1、AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器(FPEROMFlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。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AT89C51是一種高效微控制

3、器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機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。AT89C51外形及引腳排列主要特性：與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級程序存儲器鎖定 128X8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路特性概述:AT89C51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行

4、通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至OHz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部

5、必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出

6、地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：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（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管腳備選功能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（記時器0外部

7、輸入）P3.5T1（記時器1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）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0

8、。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)

9、部時鐘工作電路的輸入。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2、DS1302DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。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

10、節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31X8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。2.1引腳功能及結(jié)構(gòu)DS1302的引腳排列，其中Vccl為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vccl或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+0.2V時,Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vccl時，DS1302由Vccl供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線

11、，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc>2.0V之前，RST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。1/0為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端（雙向），后面有詳細說明。SCLK為時鐘輸入端。下圖為DS1302的引腳功能圖：VCC2X12了3643X2匚GND匚Vcci

12、SCLKIQR§T2.2DS1302封裝圖DS1302的控制字節(jié)DS1302的控制字如圖2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0,則不能把數(shù)據(jù)寫入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5至位1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，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。1AA3A12.3數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀

13、出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。2.4DS1302的寄存器DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，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1。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH,其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FE

14、H（寫）、FFH（讀）。3、1602液晶1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部

15、分的字符型液晶。管腳功能®匸宜=rq叫吞l-5辻1=1-|'-r丁11rjBd*!LCD1602引腳圖1602采用標準的16腳接口，其中:第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平（1）時進行讀操作，低電平（0）時進行寫操作。第6腳：E（或EN）端為使能（enable）端。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端

16、。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。電路總圖：4z.zzand+'ff?LCD1U.D16L-=TE<R-nrZZPFJ1oX119hXTALipnn'ADnP口.KAD1Pna'ADZXTAL2PDADlPD.AD*PDfVAD13LI1ZIZZpF=TE：CR-F口砂四RETPD.7AD711S«-<7f1a匸:尹P2n'HEL-PZZN陽口P3EMPZa'AllALEF2.4/A1Z百IIjs1DjFTJE護1PSJffAUP3.7W15LJ2LTia1P1HP3IVRXDP11P3.irrxipi

17、2PMwnrmP1JIP33TNTTP1.+F3.<rraP1SF3ST1P1JSpIjSWITSCLK?25o?*HZ?田HIAsWC212Ki37S門亍n.TiinrBl11.-'B1H.TEEi：S1.dT3,dZ4-.n5.n4-h?.as3.HTBdo所用儀器名稱清單：DS1302芯片，單片機AT89C51,液晶顯示屏LCD1602,晶振，電解電容等。C語言程序：#includereg52.h#includeintrins.h#includestring.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar/定義DS1302與M

18、CU接口sbitIO=PO;/IO接口sbitSCLK=P1;/時鐘線引腳sbitRST=P2;/復位線引腳/定義1602與單片機的接口sbitRS=P2"0;/指令數(shù)據(jù)選擇sbitRW=P2"l;/接地，執(zhí)行寫操作sbitEN=P2"2;/信號使能uchar*WEEK="SUN","MON","TUS","WEN","THU","FRI","SAT"ucharLCD_DSY_BUFFER1="DATE00-00-0

19、0"ucharLCD_DSY_BUFFER2="TIME00:00:00"ucharDateTime7;/*延時i毫秒函數(shù)*/voidDelayMS(uintms)uchari;while(ms-)for(i=0;i<120;i+);/*向DS1302寫入1字節(jié)數(shù)據(jù)*/voidWrite_A_Byte_TO_DS1302(ucharx)uchari;for(i=0;i<8;i+)IO=x&0x01;SCLK=1;SCLK=0;x=1;/x右移1位，高位補0/*從DS1302中讀出1字節(jié)數(shù)據(jù)*/ucharGet_A_Byte_FROM_DS130

20、2()uchari,b=0x00;for(i=0;i<8;i+)b=b|_crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;SCLK=0;returnb/16*10+b%16;/*讀取DS1302某地址的數(shù)據(jù)，先寫命令字，后讀數(shù)據(jù)*/ucharRead_Data(ucharaddr)uchardat;RST=0;/復位SCLK=O;/時鐘脈沖置0RST=1;/啟動數(shù)據(jù)傳送Write_A_Byte_T0_DS1302(addr);/寫入地址命令字dat=Get_A_Byte_FR0M_DS1302();/讀出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)SCLK=1;RST=0;returndat;voidGetTime

21、()uchari,addr=0x81;for(i=0;i<7;i+)DateTimei=Read_Data(addr);addr+=2;/*讀出LCD狀態(tài)*/ucharRead_LCD_State()ucharstate;RS=0;RW=1;EN=1;DelayMS(1);state=P0;EN=0;DelayMS(1);returnstate;/*lcd忙檢測*/voidLCD_Busy_Wait()while(Read_LCD_State()&0x80)=0x80);/讀取忙標志位BF,BF=1則一直等待DelayMS(5);/*向LCD寫數(shù)據(jù)*/voidWrite_LCD_

22、Data(uchardat)LCD_Busy_Wait();/忙檢測確保上一指令完成，也可用適當?shù)难訒r替換此行RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;voidWrite_LCD_Command(ucharcmd)LCD_Busy_Wait();RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;/*初始化LCD函數(shù)*/voidInit_LCD()Write_LCD_Command(0x38);/8位數(shù)據(jù)接口，2行顯示，5*7點陣字符DelayMS(1);/延時保證上一指令完成Write_LCD_Command(0x

23、01);/清DDRAM和AC值DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x06);/數(shù)據(jù)讀寫操作畫面不動，AC自動加1DelayMS(1);Write_LCD_Command(OxOc);/開顯示，關(guān)光標和閃爍DelayMS(1);voidSet_LCD_POS(ucharp)Write_LCD_Command(p|0x80);voidDisplay_LCD_String(ucharp,uchar*s)uchari;Set_LCD_POS(p);for(i=0;i<16;i+)Write_LCD_Data(si);DelayMS(1);/*格式化日期時間函數(shù)*/void

24、Format_DateTime(uchard,uchar*a)a0=d/10+'0'a1=d%10+'0'/*主函數(shù)*/voidmain()Init_LCD();/初始化液晶while(1)GetTime();/獲得當前時間Format_DateTime(DateTime6,LCD_DSY_BUFFERl+5);/通道號顯示Format_DateTime(DateTime4,LCD_DSY_BUFFER1+8);Format_DateTime(DateTime3,LCD_DSY_BUFFER1+11);strcpy(LCD_DSY_BUFFER1+13,WEEK

25、DateTime5);Format_DateTime(DateTime2,LCD_DSY_BUFFER2+5);Format_DateTime(DateTime1,LCD_DSY_BUFFER2+8);Format_DateTime(DateTime0,LCD_DSY_BUFFER2+11);Display_LCD_String(OxOO,LCD_DSY_BUFFERl);/液晶顯示Display_LCD_String(0x40,LCD_DSY_BUFFER2);組裝調(diào)試電路的過程及特點：任何一個科研成果的出現(xiàn),都離不開實驗及研究記錄,切不可低估記錄的重要作用。在單片機開發(fā)過程中，單片機系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的，許多硬件錯誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進一步排除故障?？梢娪布恼{(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過，軟件設(shè)計則是無從做起。利用仿真器調(diào)試與軟件調(diào)試的方法基本相同，同樣可以利用“單步”、“跟蹤”、“斷點”等手段，對程序進行分段調(diào)試或統(tǒng)一調(diào)試。不同的是仿真器把軟件和硬件結(jié)合了起來，使程序在比較真實的系統(tǒng)中運行。需要指出的是，通過仿真器調(diào)試的程序并不是最后使用的程序，它只是更接近了真實運行的程序，要想在真實系統(tǒng)中讓程序可靠運行，往往還