《单片机原理与应用及上机指导》.ppt

单片机原理与应用及上机指导http:/教学提示和教学目标教学提示和教学目标n教学提示：本章主要介绍了电子万年历制作的一般流程教学提示：本章主要介绍了电子万年历制作的一般流程和方法，同时还详细地介绍了摩托罗拉公司生产的和方法，同时还详细地介绍了摩托罗拉公司生产的MC146818时钟芯片的基本结构、引脚功能、工作时时钟芯片的基本结构、引脚功能、工作时序及结构框图，最后重点介绍了利用序及结构框图，最后重点介绍了利用MC146818时钟时钟芯片实现的电子万年历。芯片实现的电子万年历。n教学目标：了解教学目标：了解MC146818时钟芯片基本结构、引脚时钟芯片基本结构、引脚功能、工作时序及结构框图；熟悉利用功能、工作时序及结构框图；熟悉利用MC146818时时钟芯片制作电子万年历的一般方法；掌握电子万年历制钟芯片制作电子万年历的一般方法；掌握电子万年历制作的普遍规律和一般流程。作的普遍规律和一般流程。http:/http:/http:/http:/13.2.2 由由MC146818芯片获取时间信息芯片获取时间信息nMC146818芯片的内部带有时钟、星期和日期等信息寄芯片的内部带有时钟、星期和日期等信息寄存器，实时时间信息就存放在这些非易失性寄存器中，那存器，实时时间信息就存放在这些非易失性寄存器中，那么单片机如何去获取这些信息资源呢？么单片机如何去获取这些信息资源呢？n和和51单片机一样，单片机一样，MC146818采用的也是采用的也是8位地址位地址/数据数据复用的总线方式，它同样具有一个锁存引脚，通过读、写、复用的总线方式，它同样具有一个锁存引脚，通过读、写、锁存信号的配合，可以实现数据的输入锁存信号的配合，可以实现数据的输入/输出；控制输出；控制MC146818内部空间都有相应的固定地址，因此，单片内部空间都有相应的固定地址，因此，单片机通过正确的寻址和寄存器操作就可以获取所需要的时间机通过正确的寻址和寄存器操作就可以获取所需要的时间信息。信息。http:/13.3 硬件电路设计硬件电路设计n本例的硬件电路设计主要是围绕日历时钟芯片本例的硬件电路设计主要是围绕日历时钟芯片MC146818的使用进行的。的使用进行的。n13.3.1 结构框图结构框图n13.3.2 主要器件主要器件n13.3.3 地址分配表地址分配表n13.3.4 电路原理图及说明电路原理图及说明http:/13.3.1 结构框图结构框图n本例的硬件电路包括串行通信接口电路、单片机电路、实时时本例的硬件电路包括串行通信接口电路、单片机电路、实时时钟芯片电路和显示输出电路，其结构框图如图钟芯片电路和显示输出电路，其结构框图如图13.1所示。所示。http:/13.3.2 主要器件主要器件n本系统的主要器件是单片机本系统的主要器件是单片机和日历时钟芯片。和日历时钟芯片。n单片机选用单片机选用Atmel公司的公司的51单片机芯片单片机芯片AT89C51，它完全可以满足本系统的功它完全可以满足本系统的功能需求，而且价格便宜，获能需求，而且价格便宜，获取方便。取方便。n日历时钟芯片选用日历时钟芯片选用MC146818。nMC146818引脚排列如图引脚排列如图13.2所示。所示。http:/13.3.3 地址分配表地址分配表nMC146818的地址分配如表的地址分配如表13.3所示。所示。http:/13.3.4 电路原理图及说明电路原理图及说明n1.相应功能说明相应功能说明n2.硬件电路说明硬件电路说明 n3.读取读取MC146818的时钟值的时钟值n4.采用更新周期结束中断的步骤采用更新周期结束中断的步骤n5.RTC与与LCD地址设置地址设置n6.日历时钟芯片部分的电路原理图日历时钟芯片部分的电路原理图http:/1.相应功能说明相应功能说明n内定时间为内定时间为2008年，年，1月月1日日12点点00分分00秒，提供给新产品或电池使秒，提供给新产品或电池使用。如果没有内定时间，在首次开机时，会造成时间乱码。至于开机用。如果没有内定时间，在首次开机时，会造成时间乱码。至于开机时是使用内定时间还是时是使用内定时间还是RTC内部时间，由内部时间，由RTC使用者使用者RAM OE 地址的地址的内容来决定，其内容为内容来决定，其内容为1表示表示RTC内部已有时间值，读取内部已有时间值，读取RTC内部时间内部时间显示；非显示；非1则表示则表示RTC内部尚无时间值，写入内定时间并显示。内部尚无时间值，写入内定时间并显示。n时间调整：开机时，光标停在时间调整：开机时，光标停在“年年”，移动光标依次修改年、月、日、，移动光标依次修改年、月、日、时、分、秒。时、分、秒。n每按每按P1.0 一次，光标依年、月、日、时、分、秒顺序一步移动。一次，光标依年、月、日、时、分、秒顺序一步移动。n每按每按P1.1一次，光标所在位置的值加一次，光标所在位置的值加1。n每按每按P1.2一次，光标所在位置的值减一次，光标所在位置的值减1。n本例采用更新周期结束中断时，约有本例采用更新周期结束中断时，约有1s的时间可读的时间可读MC146818的时间的时间值。值。http:/2.硬件电路说明硬件电路说明 n(1)8054ALR为电位检测器，引脚为电位检测器，引脚1OUT，引脚，引脚2VCC，引脚，引脚3GND，当，当VCC 4.5V时，时，OUT为为HI，当，当VCC4.5时为时为LO。n(2)当外部电源存在时，当外部电源存在时，3906三极管饱和，使三极管饱和，使VB+5V，8054ALR的的OUT脚为脚为HI，由，由8051的的P2.0控制控制MC146818的的 脚，脚，P2.0=0时使能，可进行存取。时使能，可进行存取。n(3)当外部电源消失时，当外部电源消失时，3906三极管截止，使三极管截止，使VB由镍镉电池提供约由镍镉电池提供约为为3.6V，使，使8045ALR的的OUT脚为脚为LO，此时，此时MC146818的的 必为必为HI，只进行时钟计时功能及保留其内部只进行时钟计时功能及保留其内部RAM的数据。的数据。n(4)本电路本电路MC146818的的OSC1、OSC2时基脉冲输入方式与时基脉冲输入方式与PC相同，相同，采用外部时基脉冲输入，由采用外部时基脉冲输入，由4069，32.768MHz 10P 2MN组成时钟组成时钟输入输入OSC1(OSC2开路开路)。n(5)显示时、分、秒，由显示时、分、秒，由TIMER1每每3ms中断一次，执行扫描显示工中断一次，执行扫描显示工作。作。n(6)7404 7400 LCD RS，E，R/W。http:/3.读取读取MC146818的时钟值的时钟值n读取读取MC146818的时钟值有下列的时钟值有下列3种方法：种方法：n(1)检查检查A寄存器的寄存器的UIP=0，表示未进行周期更新，至少，表示未进行周期更新，至少有有244s的时间可读取。的时间可读取。n(2)更新周期结束中断更新周期结束中断(设定设定B寄存器寄存器UIE=1)，约有，约有1s时时间可读取。间可读取。n(3)周期性中断法周期性中断法(设定设定B寄存器寄存器PIE=1)约有约有1984+244s的时间可读。的时间可读。http:/4.采用更新周期结束中断的步骤采用更新周期结束中断的步骤n采用更新周期结束中断时，约有采用更新周期结束中断时，约有1s的时间可读的时间可读MC146818的时间值，其步骤如下。的时间值，其步骤如下。n(1)MC146818的的IRQ接接8051 INT1，当更新周期结束时，当更新周期结束时，由由 产生低电平，对产生低电平，对8051 INT1产生中断。产生中断。n(2)设定设定MC146818寄存器的寄存器的UIE=1，即更新周期结束中，即更新周期结束中断使能位，中断时断使能位，中断时 输出低电平。输出低电平。n(3)产生中断后，须读取产生中断后，须读取MC146818寄存器一次，将寄存器一次，将 清清0，否则会产生中断错误。，否则会产生中断错误。http:/5.RTC与与LCD地址设置地址设置nP20控制控制RT/CE引脚引脚nP21控制控制LCD使能信号使能信号EnP22控制控制LCD RS 引脚选择指令引脚选择指令/数据寄存器数据寄存器n P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P20 P07P00nRTC 0 0 0 0 0 0 1 0 00 MC146818起始地址起始地址(秒秒)nLCDIR 0 0 0 0 0 0 0 1 LCD指令寄存器地址指令寄存器地址nLCDDR 0 0 0 0 0 1 0 1 00 LCD数据寄存器地址数据寄存器地址nRTC EQU 0200H MC146818 起始地址起始地址(秒秒)nLCDIR EQU 0100H 指令寄存器地址指令寄存器地址nLCDDR RQU 0500H 数据寄存器地址数据寄存器地址http:/6.日历时钟芯片部分的电路原理图日历时钟芯片部分的电路原理图n日历时钟芯片部分的电路原理如图日历时钟芯片部分的电路原理如图13.5所示。所示。http:/13.4 软软 件件 设设 计计n软件设计的重点在于单片机如何控制日历时钟芯软件设计的重点在于单片机如何控制日历时钟芯片片MC146818，如何通过寄存器的操作设置或，如何通过寄存器的操作设置或读取时间信息。读取时间信息。n13.4.1 MC146818的内存空间的内存空间n13.4.2 程序流程图程序流程图n13.4.3 汇编程序清单汇编程序清单http:/13.4.1 MC146818的内存空间的内存空间nA 寄存器各位的定义如下：寄存器各位的定义如下：n(1)UIP更新周期进行中更新周期进行中(Update In Progress)的提示位。的提示位。UIP=1，表示更新周期正在进行或即将开始；，表示更新周期正在进行或即将开始；UIP=0，表示没有更新周期，表示没有更新周期，至少在至少在244的时间内不会更新周期，即时钟值不会改变，此位为只读。的时间内不会更新周期，即时钟值不会改变，此位为只读。UIP位的含义位的含义如表如表13.5所示。所示。n(2)DV2、DV1、DV0选择使用时基脉冲的频率，分频器设定此选择使用时基脉冲的频率，分频器设定此3个个位不受位不受RESET的的n影响。影响。DV2、DV1、DV0的用途的用途如表如表13.6所示。所示。n(3)RS3、RS2、RS1、RS0设定方波输出频率及周期中断时间，这设定方波输出频率及周期中断时间，这4个位不受个位不受RESETn的影响。的影响。RS3、RS2、RS1和和RS0的用途的用途如表如表13.7所示。所示。http:/表表13.5 UIP 位的含义位的含义http:/表表13.6 DV2、DV1、DV0的用途的用途http:/表表13.7 RS3、RS2、RS1和和RS0的用途的用途http:/13.4.2 程序流程图程序流程图http:/13.4.3汇编程序清单汇编程序清单n附程序清单如下：附程序清单如下：nRTC EQU0200H;定义定义MC146818起始地址起始地址=秒地址秒地址nLCDIREQU0100H;指令寄存器地址指令寄存器地址nLCDIREQU0500H;数据寄存器地址数据寄存器地址nRAMEQU20H;寄存器寄存器RAM 20HnPTR EQU28H;年、月、日、时、分、秒位置的指针年、月、日、时、分、秒位置的指针05nORG00HnJMPSTARTnORG13H nJMPEXT1;INT1中断子程序中断子程序http:/13.5 总总 结结n本章着重介绍日历时钟芯片本章着重介绍日历时钟芯片MC146818在单片机系统中的应用。在单片机系统中的应用。nMC146818可以提供从年、月、日、星期到时、分、秒的完整时可以提供从年、月、日、星期到时、分、秒的完整时间信息，在需要获取显示实时日历时钟信息的单片机系统中有着间信息，在需要获取显示实时日历时钟信息的单片机系统中有着广泛应用。广泛应用。n在本例的软、硬件设计过程中，需着重把握以下两点：在本例的软、硬件设计过程中，需着重把握以下两点：n(1)MC146818芯片与芯片与51单片机的接口电路设计。由于单片机的接口电路设计。由于MC146818可以设置为可以设置为Intel总线时序模式，而且它也采用总线时序模式，而且它也采用8位地位地址址/数据总线复用，因此它和数据总线复用，因此它和51单片机的接口极为简洁。单片机的接口极为简洁。n(2)MC146818芯片的内存空间分配。对芯片的内存空间分配。对MC146818内部专用内部专用寄存器的使用是本软件设计的关键，所有寄存器都能够正确寻址，寄存器的使用是本软件设计的关键，所有寄存器都能够正确寻址，并且要掌握它们的功能并且要掌握它们的功能(对控制寄存器对控制寄存器A、B、C、D，要学会其中，要学会其中每一位的功能每一位的功能)。http:/13.6 上上 机机 指指 导导n1.上机目的上机目的n(1)掌握掌握MC146818时钟芯片的一般功能和基本用法。时钟芯片的一般功能和基本用法。n(2)掌握利用单片机实现的语音录放系统。掌握利用单片机实现的语音录放系统。n2.实验器材实验器材n(1)计算机一台。计算机一台。n(2)万用表一块。万用表一块。n(3)示波器一台。示波器一台。n(4)实验台一套。实验台一套。n(5)仿真器一个。仿真器一个。n3.调试说明调试说明n系统运行后，系统有初始显示时间：系统运行后，系统有初始显示时间：08年年1月月1日，按设定键，光标闪动，通过按日，按设定键，光标闪动，通过按+或或-键进行数键进行数据的修改。如果要修改其他位，按一下移位键，光标移动一位，且光标闪动。当修改完后，再按据的修改。如果要修改其他位，按一下移位键，光标移动一位，且光标闪动。当修改完后，再按设定键确认即可。设定键确认即可。n4.预习要求预习要求n(1)熟悉单片机的各引脚功能和熟悉单片机的各引脚功能和MC146818时钟芯片的基本用法。时钟芯片的基本用法。n(2)熟悉本次上机内容和步骤。熟悉本次上机内容和步骤。n5.实验内容和步骤实验内容和步骤n(1)设计并画出电子万年历系统的原理图，从而画出设计并画出电子万年历系统的原理图，从而画出PCB板图。板图。n(2)测试各外围元件，组成单片机电子万年历系统。测试各外围元件，组成单片机电子万年历系统。n(3)编写出相应的软件。编写出相应的软件。n(4)软件、硬件统调，测试系统功能。软件、硬件统调，测试系统功能。此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!