1、 課 程 設(shè) 計 設(shè)計題目： 基于DS1302的實時時鐘設(shè)計 學(xué)生姓名： 黃 景 軍 指導(dǎo)教師： 高 峰 二級學(xué)院： 龍 蟠 學(xué) 院 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 班級：M11電氣工程及其自動化學(xué)號： 摘 要 近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來越廣泛地應(yīng)用。本設(shè)計采用實時時鐘芯片DS1302，基于AT89C51單片機的設(shè)計制作了具有紅外遙控、LED顯示、可設(shè)定時的電子時鐘，達(dá)到制作的目的，并用protuse和medwin進(jìn)行模擬實驗。本報

2、告中主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，并用八位共陽極LED數(shù)碼管，采用查詢法查鍵實現(xiàn)。關(guān)鍵詞 ： 單片機 DS1302 AT89C51 共陽極LED數(shù)碼顯示器 目 錄設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求31.1 設(shè)計任務(wù)3 1.2 主要技術(shù)指標(biāo)和要求3二、引言3三、核心芯片簡介4 3.1 DS1302簡介 5 3.1.1 DS1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)5 3.1.2 DS1302的寄存器5 3.2 AT89C52簡介6四、方案設(shè)計和論證6五、軟硬件設(shè)計7 5.1硬件電路設(shè)計7 5.2軟件實現(xiàn)8 5.2.1主程序8 5.2.2時鐘讀出程序設(shè)計12 5.2.3時鐘調(diào)整程序設(shè)計13六、系統(tǒng)調(diào)試13七、總結(jié)

3、14八、參考文獻(xiàn)14 一、設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求 1.1 設(shè)計任務(wù)：用DS1302時鐘芯片設(shè)計實時時鐘。 1.2 主要技術(shù)指標(biāo)和要求： （1）通過程序直接對實時時鐘時間進(jìn)行設(shè)置，啟動時鐘運行。用8位數(shù)碼管顯示。 （2）通過按鈕對實時時鐘時間進(jìn)行設(shè)置，使時鐘能正常運行。 （3）其他發(fā)揮功能。 二、引言 從古代的滴漏更鼓到近代的機械鐘，從電子表到目前的數(shù)字時鐘，為了準(zhǔn)確的測量和記錄時間，人們一直在努力改進(jìn)著計時工具。鐘表的數(shù)字化，大力推動了計時的精確性和可靠性。在單片機構(gòu)成的裝置中，實時時鐘是必不可少的部件。目前常用的實時時鐘，很多采用單片機的中斷服務(wù)來實現(xiàn)，這種方式一方面需要采用計數(shù)器，占

4、用硬件資源，另一方面需要設(shè)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；有的則使用并行接口的時鐘芯片，如MC、DS12887等，它們雖然能滿足單片機系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機接口復(fù)雜，占用地址、數(shù)據(jù)總線多，芯片體積大，占用空間多，給其它設(shè)計帶來諸多不便。本設(shè)計選取串行接口時鐘芯片DS1302與單片機同步通信構(gòu)成數(shù)字時鐘電路。其簡單的三線接口能為單片機節(jié)省大量資源，DS1302的后背電源及對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力保證電路斷電后仍能保存時間和數(shù)據(jù)信息等。這些優(yōu)點解決了目前常用的實時時鐘所無法解決的問題。該時鐘電路強大的功能和優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中

5、，尤其是某些自動化控制、長時間無人看守的測控系統(tǒng)等對時鐘精確性和可靠性有較高要求的場合，具有很高的使用價值。三、核心芯片簡介3.1 DS1302簡介 DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達(dá)2.55.5V。時鐘可工作在24小時格式或12小時（AM/PM）格式。 DS1302與單片機的接口使用同步串行通信，僅用3條線與之相連接?？刹捎靡淮蝹魉鸵粋€字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是

6、DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。3.1.1 DS1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1302的引腳功能如表1所示，外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示： 表1 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(fù)位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7SCLK串行時鐘輸入端8VCC1后備電源3.1.2 DS1302的寄存器 圖1 DS1302管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS1302共有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

7、碼形式。其時間寄存器及其控制字見表2。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的內(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C0H-FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(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FEH（寫）、FFH（讀）。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

8、寄存器82H83H00-59010MINMIN時寄存器84H85H01-12或00-2312/24010HRHR表2 DS1302的時鐘寄存器及其控制字3.2 AT89C52簡介圖2 AT89S51引腳圖功能特性概括:AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：40個引腳、4K Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器、128 Bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口、5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷、2個數(shù)據(jù)指針、2個16位可編程定時/計數(shù)器、2個全雙工串行通信口、看門狗（WDT）電路、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。四、方案設(shè)計和論證使用串行接口時鐘芯片DS1302設(shè)計時鐘電路。

9、該設(shè)計方案以單片機AT89C52為主控芯片，以串行時鐘芯片DS1302為核心計時芯片，組成數(shù)字時鐘電路。該電路不但能準(zhǔn)確地計時、附加其它功能，而且，其三線接口可以節(jié)省接口資源，在斷電后不丟失時間和數(shù)據(jù)信息。設(shè)計方案接口簡單,計時可靠,綜合性能良好。DS1302時鐘電路（AT89C52）主控模塊鍵掃描電路八位LED數(shù)碼管顯示電路 圖3 時鐘芯片DS1302設(shè)計時鐘五、軟硬件設(shè)計5.1硬件電路設(shè)計LED數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式顯示，P0口為段碼輸出口，P2口為掃描驅(qū)動口，掃描驅(qū)動信號經(jīng)74HC224功率放大來低點亮電源。計時按鍵設(shè)計了2個，分別接在P3.5,P3.6口，用于設(shè)定與加一調(diào)整。DS130

10、2時鐘芯片的晶掙頻率為32.78KHz。秒表/時鐘計時器的硬件電路如圖，采用32.768KHz晶振可有利于提高秒計時的精確性。圖4 DS1302實時時鐘硬件仿真電路5.2軟件實現(xiàn)5.2.1匯編的主程序#include /#define uchar unsigned char#define unit unsigned int#define ulong unsigned longsbit BUZZ=p37;sbit KEY1=p10;sbit KEY2=p11;uchar hour_reg,minute_reg,second_reg;void delay(uint);void display(uc

11、har*);void time2str(uchar*);void time_set(void);void main(void)uchar dispram9;TMOD=0x11;IE=0x82;TR0=1;while(1) time2str(dispram); display(dispram); if (KEY1=0) time_set(); void time2str(uchar*ch)ch0=hour_reg/10;ch1=hour_reg%10;ch2=16;ch3=minute_reg/10;ch4=minute_reg%10;ch5=16;ch6=second_reg/10;ch7=s

12、econd_reg%10;void time_set(void)uchar ch8;uchar i,c;TR0=0;second_reg=0;time2str(ch);do display(ch); while(KEY1=0);C=2;while(c) time2str(ch); if(c=2) ch0|=0x80;ch1|=0x80; else ch3|=0x80;ch4|=0x80; display(ch); if(KEY1=0); c-; do display(ch); while (KEY1=0); if(KEY2=0) if(c=2) hour_reg=(hour_reg+1)%24

13、; else minute_reg=(minute_re+1)%60; for(i=0;i50;i+) display(ch); TR0=1;void delay(unsigned int dt)register unsigned char bt,ct;for(;dt;dt-) for(ct=2;ct;ct-) for(bt=250;-bt;);void display(uchar*disp_ram)static uchar disp_count;unsigned char i,j;unsigned char code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0

14、x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf,0xff;disp_count=(disp_count+1)&0x7f;for(i=0;i32)? tablej&0x7f:0xff; else p0=tablej; p2=0x01=20) ( T0_count=0; second_reg+; if(second_reg=60) second_reg=0; minute_reg+; if (minute_reg=60) minute_reg=0; hour_reg=(hour_reg+1)%24; 5.2.2時鐘讀出程序設(shè)計開始初始化D

15、S1302DS1302開始振蕩從1302中讀出時、份、秒結(jié)束時分秒數(shù)據(jù)處理后送顯示緩沖單元 圖5 時鐘讀出程序流程 5.2.3時鐘調(diào)整程序設(shè)計設(shè)定鍵有效，進(jìn)入小時調(diào)整程序設(shè)定按鍵有效 ？進(jìn)入分鐘調(diào)整程序設(shè)定按鍵有效?加1鍵有效？加1鍵有效?NNNYYYYN小時加1推出時間調(diào)整程序，進(jìn)入主程序循環(huán)分鐘加1圖6 時鐘調(diào)整程序流程六、系統(tǒng)調(diào)試 當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒，開始調(diào)試。先進(jìn)行硬件調(diào)試，檢查各個借口是否完美的接好。然后進(jìn)行軟件與硬件結(jié)合調(diào)試，因為整個系統(tǒng)含有很多個子程序，所以調(diào)試時把各個子程序分別調(diào)試，成功后進(jìn)行整體調(diào)試。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)了一些錯誤，加了修改。比如：在中斷服務(wù)程序中必須將與主函數(shù)中共用的變量進(jìn)行堆棧，如果不堆棧程序執(zhí)行結(jié)果將無法想象。七、總結(jié) 通過這一周的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過這次課程設(shè)計使自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實際，使理論與實際相結(jié)合，加深自己對課本知識的更好理解，同時也段練了自己的動手能力：能夠充分利用電腦去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。更加了解了單片機原理及應(yīng)用。增加了對DS1302和AT89C52芯片引腳結(jié)構(gòu)和功能的理