单片机应用课程设计基于DS1302电子时钟的设计-报告参考模板

物理与电子工程学院PAGEPAGE2单片机应用课程设计报告（2012~2013学年第2学期）设计题目：基于DS1302电子时钟的设计班别：2010级自动化1班姓名：李永兴贺孝言王永伟指导教师：颜丽娜时间：2013年5月目录1设计任务 32系统总体方案设计 32.1各个模块方案论证 32.1.1时钟芯片的选择 32.1.2显示器的选择 32.2总体方案设计 43硬件电路设计 43.1单片机最小系统 43.21302时钟电路 53.3按键调时电路 64系统软件设计 74.1主程序流程图 74.2子程序流程图 84.2.1DS1302子程序流程图 84.2.21602子程序流程图 94.3按键校正调时程序 95实物调试 105.1实物性能分析 105.2总结 13附录1 15（1）系统总电路图 15（2）系统仿真图 15附录2 17部分程序清单 17图31302时钟电路按键调时电路按键调时电路主要的作用是校正时间，它包含有五个动作：进入(S3)，退出(S6)，加一(S4)，减一(S5)，切换(S2)。要进行校正调时，要首先按启动按钮，启动按键有效之后，其他按键才能被解锁，如果启动按键判断无效，其余按键将被锁定，按退出按键就会退出校正调时状态。按键调时电路如图3所示。图4按键校正调时电路4系统软件设计由于单片机是可编程的控制器，故需要采用C语言对单片机进行程序的编写。主程序主要由DS1302程序、按键调整程序及1602液晶屏程序组成。4.1主程序流程图图5主程序流程图开始时，先对变量进行初始化，然后对DS1302进行处理，使其不具备写保护，这样才能确保单片机与DS1302进行正常的数据交换。给DS1302连续的脉冲，接着向1302内部写入地址，直至写完。最后由单片机与DS1302通信，读取DS1302内部的地址，直至读取完毕，然后单片机把所读到的数据传送给1602，使数据显示在液晶屏上，这样，整个主程序流程图就完成了。主程序流程图如图4所示。4.2子程序流程图4.2.1DS1302子程序流程图DS1302子程序流程图如图5所示。开始开始DS1302初始化DS1302初始化写入数据写入数据计数计数是否校正调时是 是否校正调时读出数据否读出数据图6DS1302子程序流程图图5展示了DS1302的一个工作流程：首先是对DS1302进行初始化，使其不受写保护，方便数据写入，在连续的脉冲作用下，不断有数据写入1302的地址中，直至需要调时，这时改变后的数据就会储存在新的地址上，读取时便可把新的数据传输在1602上，即完成了调时。4.2.21602子程序流程图开始开始1602初始化1602初始化写入数据写入数据是否有写入是否有写入否 是读出数据显示读出数据显示 图71602子程序流程图1602显示器的工作流程图展示了1602的工作流程：启动时，首先对1602进行初始化，然后检测有没有数据写入，当有数据写入时，1602便读出数据并显示，没有数据写入时，1602就一直处于等待中，直至有数据写入。1602子程序流程图如图6所示。4.3按键校正调时程序……………… if(num==1) { enable(0xc0+12); if(jia==0) delay(5); if(jia==0) { while(!jia); sec=bcdtodec(uc_R1302(0x81)&0x7f); sec++; if(sec>59) sec=0; L1602_char(2,12,sec/10+48); L1602_char(2,13,sec%10+48); v_W1302(0x80,dectobcd(sec)|0x80); } if(jian==0) delay(5); if(jian==0) { while(!jian); sec=bcdtodec(uc_R1302(0x81)); sec--; if(sec==-1) sec=59; L1602_char(2,12,sec/10+48); L1602_char(2,13,sec%10+48); v_W1302(0x80,dectobcd(sec)|0x80); } }………………这是整个调时系统的一部分，它实现了时间的调整这一功能。全部程序详见附录。5实物调试5.1实物性能分析用KEIL编写程序软件编写程序、经过Proteus仿真软件仿真调试之后，确认了此系统可正常运行，在这样的前提下，我们利用一个单片机最小系统、一块用万用板焊接的模块和一个1602液晶完成了第一次实物仿真。本次实物如图7所示。虽然本次调试测试没有达到要求，但是为后续工作打下了不可替代的基础。图8万用板实物我们在第一次的尝试之后，发现无较大问题存在，于是就尝试着做出了我们此次课程设计的第一块PCB板，在仔细检查了整个电路无误之后我们就开始了我们的尝试，第一块板的造型是深思熟虑之后才最终定稿的。可能是由于第一次做双面板，技术不熟练，所以打板的时候就难免出现这样那样的问题，我们的第一块板同样出现了问题：液晶显示屏上只显示三个小亮点，不显示数字，实物如图8所示。图9第一块PCB板经过这一次的挫折，我们发现了本来不会出错的地方，无缘无故的出现了好多问题，导致了第一次试验没能成功。但是我们并不气馁，经过细致的检查，我们找到了大部分的问题，最终我们的第二块板也很快做出来了，可是问题又出现了：时钟不走。第二块PCB板如图9所示。图10第二块PCB板因为时间数据一直不走，我们查阅了好多资料，又认真的把相关知识复习了一遍，最终问题解决了：原来是DS1302的两个数据传输线的电流太小，于是我们就在P3.5、P1.6的端口加上了上拉电阻，加大了电流，最终我们完成了设计。完成的实物如图10所示。图11最终设计5.2总结首先，这次设计让我们更加了解了单片机及其运用，让我们受益匪浅，在这次设计中，我们想挑战一下自己，于是就选用了1602液晶屏来显示数字时钟，我们知道这对我们来说还是有难度的，但是我相信我们一定会克服这个困难的，因为我坚信只有给自己真正的压力，自己才会获得真正的知识！在整个方案的探究与决策中，我们自己动手分析设计程序加深了对自己未知知识的理解和对指令的灵活运用。通过对程序的编译和电路的仿真，让我们更加熟悉了仿真软件的应用，最重要的是使我们能够更直观的看到程序运行的结果，这给了我们极大地鼓励与信心！此外，通过这次单片机课程设计，不仅对我们的动手能力有进一步的提高，而且还对我们的性格成长上也产生了很大的影响：设计操作量大，对我们的习惯和技能要求高，对我们的素质发展有着相当重要的作用，要在操作前应该认真学习理论知识，以便更好地指导实践，之后应该继续思考，把理论与实践更好地结合起来，凡事不能操之过急，静下心来，认真的思考，谨慎的处理好动手与动脑的有效结合。这种改变无疑让我们在以后的生活中能获取更多的益处与经验。本次课程设计给我印象最深刻的是它给我们启发：理论和实践是两个不同的过程，理论是不能等于实践，反之也不行，两者是有区别的，有时理论是对的，实践不一定能体现出来。实践出来了，不一定能和理论稳合呼应。比如，我们在仿真的时候，我们电路和程序没有问题，完全正确，实验结果也与我们预期的一样，这是我们产生了“此次设计如此简单，只要把电路图连对就行了”错误想法，结果做出来的实物并没有按照我们的预期展现给我们：又有问题了！经过我们认真仔细的检查，又查阅了众多的资料，把以前的资料又习一遍，最终问题找到了。在找到问题的那一瞬间，我真切的感受到了理论与实际的切切实实的联系，所有的东西并不是理论是正确的，实际也是正确的：我们按照仿真的电路图连结起来的电路在真正做出来时，DS1302的两个数据传输端口因为电流过小而不能工作，我们在P3.5和1.6端口的后面接上了上拉电阻，这样我们的作品才真正的完成了。“读万卷书，不如行万里路”，现在我终于明白这句从古至今都在流传的话了，一句名言存在自有它存在的道理。我们会谨记此次设计带给我们的启发，我们一定会认真的去思，仔细的去体会此次设计的真正意义……参考文献[1]谭浩强主编.C程序设计题解与上机指导（第3版）[M].北京，清华大学出版社，2005.16-24[2]谢维成杨家国董秀成,单片机原理与应用及C51程序设计（第2版）[M],北京，清华大学出版社，2009.7.25-36附录1系统总电路图系统总电路图，如图11所示。图11系统总电路图（2）系统仿真图系统仿真图，如图12所示。图12系统仿真图（3）PCB板设计使用的PCB如图13、14所示图13PCB板正面图14PCB板反面附录2程序清单：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitACC0=ACC^0;sbitACC7=ACC^7;sbitt=P1^0;sbitjia=P1^1;sbitjian=P1^2; sbitm=P1^3;sbitT_CLK=P1^6;sbitT_IO=P3^5;sbitT_RST=P1^7;sbitE=P2^7;//1602sbitRW=P2^6; sbitRS=P2^5; voidv_W1302(ucharucAddr,ucharucDa); ucharuc_R1302(uchar); uchardectobcd(ucharbcd);ucharbcdtodec(uchar);voiddelay(ucharx){uchari;while(x--)for(i=0;i<110;i++);}voidenable(uchardel){RS=0;RW=0;P0=del;E=1;delay(3);E=0;}voidwrite(uchardel){RS=1;RW=0;P0=del;E=1;delay(3);E=0;}voidL1602_init(void){enable(0x01); enable(0x38); enable(0x06); enable(0x0c); E=0;}voidL1602_char(ucharhang,ucharlie,charsign){uchara;//if(hang==1)a=0x80;if(hang==2)a=0xc0;a=a+lie-1;enable(a);write(sign);}voidtimechange(){uchara,num=1;ucharhour,min,sec;while(num){if(t==0) delay(5); if(t==0){num++;//beep();while(!t);} if(m==0) delay(5); if(m==0) num=0; enable(0x0f); a=uc_R1302(0x81)|0x80; v_W1302(0x8e,0); v_W1302(0x80,a); if(num==4) num=1; if(num==1) { enable(0xc0+12); if(jia==0) delay(5); if(jia==0) { while(!jia); sec=bcdtodec(uc_R1302(0x81)&0x7f); sec++; if(sec>59) sec=0; L1602_char(2,12,sec/10/*%10*/+48); L1602_char(2,13,sec%10+48); v_W1302(0x80,dectobcd(sec)|0x80); } if(jian==0) delay(5); if(jian==0) { while(!jian); sec=bcdtodec(uc_R1302(0x81)); sec--; if(sec==-1) sec=59; L1602_char(2,12,sec/10/*%10*/+48); L1602_char(2,13,sec%10+48); v_W1302(0x80,dectobcd(sec)|0x80); } }if(num==2){enable(0xc0+9);if(jia==0)delay(5);if(jia==0){min=bcdtodec(uc_R1302(0x83));min++;while(!jia);if(min>59)min=0;L1602_char(2,9,min/10/*%10*/+48);L1602_char(2,10,min%10+48);v_W1302(0x82,dectobcd(min));}if(jian==0)delay(5);if(jian==0){ min=bcdtodec(uc_R1302(0x83)); min--; while(!jian); if(min==-1) min=59; L1602_char(2,9,min/10/*%10*/+48); L1602_char(2,10,min%10+48); v_W1302(0x82,dectobcd(min));}}if(num==3){ enable(0xc0+6); if(jia==0) delay(5);if(jia==0) { hour=bcdtodec(uc_R1302(0x85)); hour++; while(!jia); if(hour>23) hour=0; L1602_char(2,6,hour/10/*%10*/+48); L1602_char(2,7,hour%10+48); v_W1302(0x84,dectobcd(hour));} if(jian==0) delay(5); if(jian==0) { while(!jian); hour=bcdtodec(uc_R1302(0x85)); hour--; if(hour==-1) hour=23; L1602_char(2,6,hour/10/*%10*/+48); L1602_char(2,7,hour%10+48); v_W1302(0x84,dectobcd(hour)); }}}if(num==0){enable(0x0c);}v_W1302(0x80,uc_R1302(0x81)&0x7f); }voidv_RTInputByte(ucharucDa){uchari;ACC=ucDa;T_RST=1; for(i=8;i>0;i--){T_IO=ACC0;T_CLK=1;T_CLK=0;ACC=ACC>>1; }}ucharuc_RTOutputByte(void){uchari;T_RST=1;for(i=8;i>0;i--){ACC=ACC>>1;ACC7=T_IO;T_CLK=1;T_CLK=0;}return(ACC);}voidv_W1302(ucharucAddr,ucharucDa){T_RST=0;T_CLK=0;T_RST=1;v_RTInputByte(ucAddr); _nop_();_nop_();v_RTInputByte(ucDa); T_CLK=1;T_RST=0;}ucharuc_R1302(ucharucAddr){ucharucDa;T_RST=0;T_CLK=0;T_RST=1;v_RTInputByte(ucAddr);_nop_();_nop_();ucDa=uc_RTOutputByte();T_CLK=1;T_RST=0;return(ucDa);}ucharbcdtodec(ucharbcd){uchardata1;data1=((bcd&0x70)>>4)*10+(bcd&0x0f);returndata1;}uchardectobcd(uchardec){uchardat;dat=((dec/10)<<4|(dec%10));returndat