单片机时钟芯片DS1302在LCD1602上显示年月日时分秒

1、单片机设计实验 内容摘要：单片机实验是通过Proteus仿真并且与Keil相结合使用控制单片机使其在仿真中完成一系列所设计的程序。我们这个小组所做的实验是仿真一个数字时钟，通过DS1302这个芯片从计算机上读取时间信息，再由51单片机对数据进行处理、分配，将其输出在LCD1602上，实现简单的数字时钟的功能。设计内容及要求：（1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；（2）要求学生掌握单片机的设计内容、方法和步骤；（3）要求会查阅有关参考资料和手册等；（4）要求学会选择有关元件和参数；（5）要求学会绘

2、制有关电路图和设计流程图；（6）要求学会编写设计说明书。系统框图：硬件选择：1、 AT89C51AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C5

3、1是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51外形及引脚排列主要特性：·与MCS-51 兼容 ·4K字节可编程FLASH存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线 ·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式

4、 ·片内振荡器和时钟电路 特性概述:AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每

5、脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流

6、，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）

7、这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字

8、节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/E

9、A保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，

10、但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。  2、DS1302 DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，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2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。 2.1引脚功能及结构DS1302的引脚

11、排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过

12、程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。 下图为DS1302的引脚功能图： 2.2 DS1302封装图DS1302的控制字节 DS1302 的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(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如果为0，则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

13、示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 2.3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。 2.4 DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。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

14、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C0HFDH，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)。3、1602液晶1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CG

15、RAM，显示效果也不好）。 1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 管脚功能 LCD1602引脚图1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地 第2脚：VCC接5V电源正极 第3脚：V0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“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平1

16、时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。 第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。 第714脚：D0D7为8位双向数据端。 第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。电路总图：所用仪器名称清单：DS1302芯片，单片机AT89C51，液晶显示屏LCD1602，晶振，电解电容等。C语言程序：#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include <string.h>#define uint unsigned in

17、t#define uchar unsigned char/定义DS1302与MCU接口sbit IO = P10;/IO接口sbit SCLK = P11;/时钟线引脚sbit RST = P12;/复位线引脚/定义1602与单片机的接口sbit RS = P20;/指令数据选择sbit RW = P21;/接地，执行写操作sbit EN = P22;/信号使能uchar *WEEK= "SUN","MON","TUS","WEN","THU","FRI","SAT

18、"uchar LCD_DSY_BUFFER1="DATE 00-00-00 "uchar LCD_DSY_BUFFER2="TIME 00:00:00 "uchar DateTime7;/*延时i毫秒函数*/void DelayMS(uint ms) uchar i;while(ms-) for(i=0;i<120;i+);/*向DS1302写入1字节数据*/void Write_A_Byte_TO_DS1302(uchar x) uchar i;for(i=0;i<8;i+) IO=x&0x01;SCLK=1;SCLK=0

19、; x>>=1;/x右移1位，高位补0/*从DS1302中读出1字节数据*/uchar Get_A_Byte_FROM_DS1302() uchar i,b=0x00;for(i=0;i<8;i+) b=b|_crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;SCLK=0;return b/16*10+b%16;/*读取DS1302某地址的数据，先写命令字，后读数据*/uchar Read_Data(uchar addr) uchar dat;RST = 0;/复位SCLK=0;/时钟脉冲置0 RST=1;/启动数据传送 Write_A_Byte_TO_DS1302(addr

20、);/写入地址命令字dat = Get_A_Byte_FROM_DS1302();/读出一个字节的数据 SCLK=1;RST=0;return dat;void GetTime() uchar i,addr=0x81;for(i=0;i<7;i+) DateTimei=Read_Data(addr);addr+=2;/*读出LCD状态*/uchar Read_LCD_State() uchar state;RS=0;RW=1;EN=1;DelayMS(1);state=P0;EN = 0;DelayMS(1);return state;/*LCD忙检测*/void LCD_Busy_Wa

21、it() while(Read_LCD_State()&0x80)=0x80);/读取忙标志位BF,BF=1则一直等待DelayMS(5);/*向LCD写数据*/void Write_LCD_Data(uchar dat) LCD_Busy_Wait();/忙检测确保上一指令完成，也可用适当的延时替换此行RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;void Write_LCD_Command(uchar cmd) LCD_Busy_Wait();RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;/*初始化LC

22、D函数*/void Init_LCD() Write_LCD_Command(0x38);/8位数据接口，2行显示，5*7点阵字符DelayMS(1);/延时保证上一指令完成Write_LCD_Command(0x01);/清DDRAM和AC值DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x06);/数据读写操作画面不动，AC自动加1DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x0c);/开显示，关光标和闪烁DelayMS(1);void Set_LCD_POS(uchar p) Write_LCD_Command(p|0x80);void Display_LCD

23、_String(uchar p,uchar *s) uchar i;Set_LCD_POS(p);for(i=0;i<16;i+)Write_LCD_Data(si);DelayMS(1); /*格式化日期时间函数*/void Format_DateTime(uchar d,uchar *a) a0=d/10+'0'a1=d%10+'0'/*主函数*/void main() Init_LCD();/初始化液晶while(1) GetTime();/获得当前时间Format_DateTime(DateTime6,LCD_DSY_BUFFER1+5);/通道号

24、显示Format_DateTime(DateTime4,LCD_DSY_BUFFER1+8);Format_DateTime(DateTime3,LCD_DSY_BUFFER1+11);strcpy(LCD_DSY_BUFFER1+13,WEEKDateTime5);Format_DateTime(DateTime2,LCD_DSY_BUFFER2+5);Format_DateTime(DateTime1,LCD_DSY_BUFFER2+8);Format_DateTime(DateTime0,LCD_DSY_BUFFER2+11);Display_LCD_String(0x00,LCD_DS

25、Y_BUFFER1);/液晶显示Display_LCD_String(0x40,LCD_DSY_BUFFER2);组装调试电路的过程及特点： 任何一个科研成果的出现, 都离不开实验及研究记录, 切不可低估记录的重要作用。在单片机开发过程中，单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。利用仿真器调试与软件调试的方法基本相同，同样可以利用“单步”、“跟踪”、“断点”等手段，对程序进行分段调试或统一调试。不同的是仿真器把软件和硬件结合了起来，使程序在比较真实的系统中运行。 需要指出的是，通过仿真器调试的程序并不是最后使用的程序，它只是更接近了真实运行的程序，要想在真实系统中让程序可靠运行，往往还需要结合真实系统反复进行调试。 合理设置和利用外