基于51单片机的电子时钟 嵌入式课程设计报告 西安科技大学 网络工程

成绩课程设计：嵌入式系统应用题目名称：电子时钟姓名：学号：班级：网络工程完成时间：2013年12月31日1设计的任务1.1设计内容基于已经焊好的STC89C52RC单片机，以单片机控制技术设计电子时钟。1.2设计目标用LCD上显示相应的时间，实现显示年、月、日、星期、时、分、秒的功能，通过键盘来控制实现年、月、日、星期、时、分、秒校准功能。2设计的过程2.1基本结构2.1.1STC89C52介绍采用STC89C52单片机作为主控制系统;采用DS1302作为时钟芯片;采用1602LCD液晶作为显示器件。STC89C52原理图主要功能：STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。STC89C52主要功能如表所示。主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写FlashROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能STC89C52主要功能表引脚介绍：①主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源GND(Pin20)：接地线②外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端③控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。④可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7STC89C52最小系统:最小系统是指能进行正常工作的最简单电路。STC89C52最小应用系统电路如图2.2所示。它包含五个电路部分：电源电路、时钟电路、复位电路、片内外程序存储器选择电路、输入/输出接口电路。其中电源电路、时钟电路、复位电路是保证单片机系统能够正常工作的最基本的三部分电路，缺一不可。①电源电路芯片引脚VCC一般接上直流稳压电源+5V，引脚GND接电源+5V的负极，电源电压范围在4~5.5之间，可保证单片机系统能正常工作。为提高电路的抗干扰性能，通常在引角Vcc与GND之间接上一个10uF的电解电容和一个0.1uF陶片电容，这样可抑制杂波串扰，从而有效确保电路稳定性。②时钟电路单片机引脚18和引脚19外接晶振及电容，STC89C52芯片的工作频率可在2~33MHz范围之间选，单片机工作频率取决于晶振XT的频率，通常选用11.0592MHz晶振。两个小电容通常取值3pF，以保证振荡器电路的稳定性及快速性。③复位电路一般若在引脚RST上保持24个工作主频周期的高电平，单片机就可以完成复位，但为了保证系统可靠地复位，复位电路应使引脚RST保持10ms以上的高电平。如图复位电路带有上电自动复位功能，当电路上电时，由于C1电容两端电压值不能突变，电源+5V会通过电容向RST提供充电电流，因此在RST引脚上产生一高电平，使单片机进入复位状态。随着电容C1充电，它两端电压上升使得RST电位下降，最终使单片机退出复位状态。正常运行时，可按复位按钮对单片机复位2.1.2DS1302时钟芯片介绍DS1302概述:DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，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。采用双电源供电（主电源和备用电源），同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。采用三线接口与CPU进行同步通信。DS1302Vcc1SCLKVcc2X1X2GNDCEI/O12765438DS1302封装图DS1302引脚介绍:各引脚功能为：Vcc：主电源；Vcc2:备用电源。当Vcc2Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电；当Vcc2Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。SCLK：串行时钟输入端，控制数据的输入与输出I/O：三线接口时的双向数据线CE：输入信号，在读、写数据期间必须为高时钟芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置“0”，接着把RST端置“1”，最后才给予SCLK脉冲；读/写时序如图5所示。表2为DS1302的控制字，此控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0。位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出的。表6为DS1302的日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。“WP”是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。当“WP”为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。DS1302的控制字节：DS1302的控制字如表所示。控制字节最高有效位（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为0，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传输。1RAMA4A3A2A1A0RDCKWRDS1302控制字表数据输入输出（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。其读写时序如图示：DS1302读写时序图DS1302寄存器：DS1302中与时间、日期有关的寄存器共有12个，其中7个存放数据的格式为BCD码格式，其读写地址如下表所示。读寄存器写寄存器Bit7Bit7Bit7Bit7Bit7Bit7Bit7Bit7范围81H80HCH10秒秒00--5983H82H10分分00--5985H84H12010时时0--2324AM/PM1--1287H86H10日日1--3189H88H10月月1--128BH8AH00000周1--78DH8CH10年年00--998FH8EHWP0000000――DS1302时钟寄存器表第一行秒寄存器，CH为时钟暂停标志位，该位为1时时钟停止，该位为0时时钟运行第二行分寄存器，bit0~bit6表示分钟数，因采用BCD编码，所以低四位最大能表示的数字为9，计数满向高三位进1。第三行时寄存器，12/24用来定义DS1302小时的运行模式，12小时模式下bit5为1表示PM下午，bit5为0表示AM上午第八行控制寄存器，bit7是写保护位WP，当WP为1时，写保护位可防止对任一寄存器的写操作，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP位必须为0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C0H～FDH，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)。2.1.31602字符液晶介绍:1602液晶概述：工业字符型液晶，1602是指显示的内容为16*2，能同时显示两行，每行16个字符。常见的1602字符液晶有两种，一种显示绿色背光黑色字体，另一种显示蓝色背光白色字体，目前市面上绝大多数基于HD44780液晶芯片控制，原理是完全相同的。本课题所用1602液晶模块，显示屏是绿色背光黑色字体。12310987654111213141516GNDVCCVOD1D0ER/WRSD2D3D4D5D6D7BLABLKLCD16021602字符液晶图1602引脚介绍：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1GND电源地2VCC电源正极3VO液晶显示对比度调节端4RS数据/命令选择端5R/W读写选择6E使能信号7D0数据口8D1数据口9D2数据口10D3数据口11D4数据口12D5数据口13D6数据口14D7数据口15BLA背光电源正16BLK背光电源负1602字符液晶引脚说明表各个引脚具体功能说明：第1脚：GND为地电源。第2脚：VCC接5V正电源。第3脚：VO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重影，使用一个1K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7~14脚：DB0~DB7为8位双向数据线。第15~16脚：背光灯电源。1602字符液晶使用方法：（1）基本操作时序操作输入输出读状态RS＝L，RW＝H，E＝HD0~D7＝状态字写指令RS＝L，RW＝L，D0~D7＝指令码，E＝高脉冲无读数据RS＝H，RW＝H，E＝HD0~D7＝数据写数据RS＝H，RW＝L，D0~D7＝数据，E＝高脉冲无1602字符液晶读写状态表表1602液晶写时序图1602液晶读时序图（2）RAM1602液晶控制器芯片内部带有80个8位的RAM缓冲区，其地址和屏幕的对应关系如下图示（3）1602字符液晶字库1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如下表所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。高位低位0000001000110100010101100111101010111100110111101111XXXX0000⑴0@P\p-タミαPXXXX0001⑵!1AQaq□アチムäqXXXX0010⑶“2BRbr┌イツメβθXXXX0011⑷#3CScs┘ゥテモε∞XXXX0100⑸$4DTdt\ェトャμΩXXXX0101⑹%5EUeuロォナュσoXXXX0110⑺&6FVfvテカニョρ∑XXXX0111⑻’7GWgwアキヌラζⅹXXXX1000⑴(8HXhxィクネリfXXXXX1001⑵)9IYiyウケノル-1yXXXX1010⑶*：JZjzエコハレј千XXXX1011⑷+；K[k{オサヒロҳ万XXXX1100⑸,L¥l|セシフヮℓΠXXXX1101⑹--=M]m}ユスヘソŧ÷XXXX1110⑺。N^n→ヨセホハñXXXX1111⑻/?O-o←ツソマロö1602字符液晶字库表2.1.4键盘介绍:使用三个按键负责菜单,加一和减一的功能。2.2软件设计过程2.2.1系统软件概述所有的程序都在文件里写好,主程序只需调用几个函数即可实现整体功能。系统流程图：系统子程序流程调节时分秒日期都与上面流程相似，此处便不再赘述。init()