2022年基于AT89C51单片机的LCD电子时钟方案设计书.docx
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1、精品学习资源YanCheng Institute of Technology课程设计说明书完 成 日 期2021/12/3 2021/12/15课程名称单片机应用设计设专计题目业基于单片机的时钟设计(工业)自动化学班学生姓名级号盐城工学院电气学院盐城工学院电气学院课程设计任务书欢迎下载精品学习资源姓名:院 (系):自动化专业: (工业)自动化班号: BM 自动化 091任务起至日期:2021 年 12 月 3 日至 2021年 12 月 15 日课程设计题目:基于单片机的时钟设计已知技术参数和设计要求:(1) AT89C51 单片机(2) DS1302 定时器(3) DS1232 看门狗(4)
2、 LCD1602 液晶显示(5) 8*10K 上拉电阻(6) Altium 软件预期设计成效:设计一个基于单片机的电子时钟,要求能够实现时、分、秒;欢迎下载精品学习资源工作方案支配:2021 年 12 月 3 日-6 日:收集和课程设计有关的资料,熟识课题任务何要求2021 年 12 月 7 日-10 日:总体方案设计2021 年 12 月 11 日-14 日:硬件电路设计2021 年 12 月 15 日:软件设计2021 年 12 月 16 日:整理书写设计说明书2021 年 12 月 17 日:答辩同组设计者及分工: 独立完成!成果评定:指导老师签字:2021 年 12 月 17 日欢迎下
3、载精品学习资源第 1 章 电子时钟的工作原理本次设计时钟电路,使用了AT89C51 单片机芯片掌握电路,单片机掌握电路简洁且省去了许多复杂的线路,使得电路简明易懂,用C 语言程序来掌握整个时钟的显示,使得编程变得更简洁,这样通过五个模块:芯片、显示屏、看门狗、电源、时钟即可满意设计要求;此设计原理图框图如图1-1 所示,此电路包括以下五个部分:单片机、时钟电路、看门狗、液晶屏、电源模块、时钟振荡电路;DS1232时钟电路DS1232 看门狗AT89C51主控模块LCD1602 显示模块时钟振荡模块电源模块图 1-1 主电路设计框图本设计采纳 C 语言程序设计,使单片机掌握数码管显示年、月、日、
4、时、分、秒,当秒计数满60 时就向分进位,分计数器计满60 后向时计数器进位,小时计数器按 “23翻 0”规律计数;时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示;当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正;设计采纳的是时、分、秒显示, 单片机对数据进行处理同时在LCD 上显示;欢迎下载精品学习资源第 2 章 系统硬件电路设计及元件2.1 AT89C51 芯片AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的 8 位Flash ROM单片机;其最突出的优点是 片内 ROM为Flash ROM ,可擦写 1000 次以上,应用并不复杂的通用ROM写入器就能便利的擦写,读取也很便利,价格低廉,具有
5、片程序ROM 二级保密系统;因此可敏捷应用于各种掌握领域;AT89C51 包含以下一些功能部件:( 1)一个 8 位 CPU ;( 2)一个片内振荡器和时钟电路;( 3) 4KB Flash ROM;( 4) 128B 内 RAM ;( 5)可寻址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 掌握电路;( 6)两个 16 位定时 /计数器;( 7) 21 个特别功能寄存器;( 8) 4 个 8 位并行 I/O 口;( 9)一个可编程全双工串行口;( 10)5 个中断源,可设置成2 个优先级;AT89C51 单片机一般采纳双列直插DIP 封装,共 40 个引脚,图 2-1 为其引脚排列图; 40 个引
6、脚大致可分为4 类:电源、时钟、掌握各I/O 引脚;图 2-1 AT89C51 引脚图2.1.1 电源Vcc 芯片电源,接 +5V ;GND 接地端;2.1.2 时钟XTAL1 、XTAL2 晶体振荡电路反相输入端和输出端;2.1.3 掌握线掌握线共有 4 根,其中 3 根是复用线;所谓复用线是指具有两种功能,正常使用时是一种功能,在某种条件下是另一种功能;1、ALE/ PROG 地址锁存答应 /片内 EPROM 编程脉冲;( 1)ALE 功能:用来锁存 P0 口送出的低八位地址;欢迎下载精品学习资源AT89C51 在并行扩展外储备器时,P0 口用于分时传送低8 位地址和数据信号, 且均为二进
7、制数;当ALE信号有效时, P0 口传送的是低8 位地址信号; ALE信号无效时, P0 口传送的是低 8 位地址信号;在 ALE信号的下降沿,锁定P0 口传送的内容,即低 8 位地址信号;需要指出的是,当CPU 不执行拜访外 RAM指令, ALE以时钟振荡频率 1/6 的固定频率输出,因此ALE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要;但是,当CPU 执行 MOVX指令时, ALE 将跳过一个 ALE 脉冲;(2)PROG 功能:片内 EPROM 的芯片,在 EPROM 编程期间,此引脚输入编程脉冲;2、PSEN 外 ROM 读选通信号;89C51 读外 ROM时,每个机器周期内PSEN 两
8、次有效输出; PSEN 可作为外ROM 芯片输出答应OE 的选通信号;在读内ROM 或读外 RAM 时, PSEN 无效;3、RST/VPD 复位 /备用电源;( 1)正常工作时, RST 端为复位信号输入端,只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平, AT89C51 芯片即实现复位操作,复位后一切从头开头,CPU 从0000H 开头执行指令;( 2)VPD 功能:在 VCC 掉电情形下,该引脚可接上备用电源,由VPD 向片内RAM 供电,以保持片内RAM 中的数据不丢失;4、EA /VPP 内外 ROM 挑选 /片内 EPROM 编程电源;( 1) EA 功能:正常工作时,EA 为内外
9、ROM 挑选端; AT89C51 单片机 ROM 寻址范畴为 64KB ,其中 4KB 在片内, 60KB 在片外;当 EA 保持高电平常,先拜访内 ROM ,但当 PC 值超过 4KB 时,将自动转向执行外ROM 中的程序;当EA 保持低电平常,就只拜访外ROM ,不管芯片内有否内ROM ;( 2)VPP 功能:片内有 EPROM 的芯片,在 EPROM 编程期间,此引脚用于施加编程电源;2.1.4 I/O 引脚AT89C51 有 P0、P1、 P2、P3 4 个 8 位并行 I/O 端口,共 32 个引脚;P0 口是一组 8 位漏级开路型双向I/O 口,也即地址 /数据总线复用口;作为输出
10、口用时,每位能以吸取电流的方式驱动8 个 TTL 规律门电路,对端口写1 时,又可作高阻抗输入端用;在拜访外部程序和数据储备器时,它是分时多路转换的地址(低 8 位) /数据总线,在拜访期间激活了内部的上拉电阻;在Flash 编程时, P0 端口接收指令字节;而在验证程序时,就输出指令字节;验证时,要求外接上拉电阻;P1 口是带内部上拉电阻的双向 I/O 口,向 P1 口写入 1 时 P1 口被内部上拉为高电平,可用作输入口;当作为输入脚时被外部信号拉低的 P1 口会由于内部上拉而输出一个电流; Flash 编程和程序校验期间, P1 接收低 8 位地址;P2 口是带内部上拉电阻的双向I/O
11、口,向 P2 口写入 1 时 P2 口被内部上拉为高电平可用作输入口,当作为输入脚时被外部拉低的P2 口会由于内部上拉而输出电流;在拜访外部程序储备器或16 位地址的外部数据储备器例如执行 MOVX DPTR 指令 时, P2 口送出高 8 位地址数据,当使用8 位寻址方式 MOVXRI拜访外部数欢迎下载精品学习资源据储备器时, P2 口发送 P2 特别功能寄存器的内容,在整个拜访期间不转变;Flash编程和程序校验时, P2 也接收高位地址和一些掌握信号;P3 口是带内部上拉电阻的双向I/O 口,向 P3 口写入 1 时 P3 口被内部上拉为高电平可用作输入口,当作为输入脚时被外部拉低的P3
12、 口会由于内部上拉而输出电流; P3 口除了作为一般的I/O 口线外,更重要的是它的其次功能,如表2-1 所示:表 2-1 P3 端口的特别功能端口引脚兼用 功能P3.0 RXDP3.1 TXD P3.2 /INT0P3.3 /INT1串行输入口串行输出口外部中断 0外部中断 1P3.4 T0P3.5 T1P3.6 /WRP3.7 /RD定时器 0 的外部输入定时器 1 的外部输入外部数据储备器写选通外部数据储备器读选通2.2 DS1302 芯片DS1302 是美国 DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片,附加 31 字节静态 RAM ,采纳 SPI 三线接口与 CPU 进
13、行同步通信,并可采纳突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据;实时时钟可供应秒、分、时、日、星期、月和年,一个月小于31 天时可以自动调整,且具有闰年补偿功能;工作电压宽达 2.55.5V ;采纳双电源供电(主电源和备用电源),可设置备用电源充电方式,供应了对后备电源进行涓细电流充电的才能;有主电源和备份电源双引脚,而且备份电源可由大容量电容(1F)来替代;需要强调的是,DS1302 需要使用32.768KHz 的晶振;DS1302 包含以下一些功能部件:( 1)实时时钟,可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数;( 2)用于高速数据暂存的318 位 RAM ;( 3)最少引
14、脚的串行I/O ;( 4) 2.5 5.5V 电压工作范畴;( 5) 2.5V 时耗电小于 300nA ;( 6)用于时钟或RAM数据读 /写的单字节或多字节(脉冲方式)数据传送方式;( 7)简洁的 3 线接口;( 8)可选的慢速充电(至VCC1 )的才能;2.2.1 DS1302 数据操作原理DS1302 在任何数据传送时必需先初始化,把RST 脚置为高电平,然后把8 位地址和命令字装入移位寄存器,数据在SCLK 的上升沿被输入;无论是读周期仍是写欢迎下载精品学习资源周期,开头8 位指定 40 个寄存器中哪个被拜访到;在开头8 个时钟周期,把命令字节装入移位寄存器之后,另外的时钟周期在读操作
15、时输出数据,在写操作时写入数据;时钟脉冲的个数在单字节方式下为8 加 8,在多字节方式下为8 加字节数,最大可达 248 字节数; DS1302 的内部结构图如图2-2 所示;欢迎下载精品学习资源VCC1 VCC2 GNDI/OSCL K RST电源掌握输入移位寄存器实时时钟DATA BUS命令与掌握规律AD BUS32.768kHz X1X2振荡器与分频器318RAM欢迎下载精品学习资源图 2-2 DS1302 内部结构图2.2.2 DS1302 的引脚图及功能DS1302 的引脚图如图2-3 所示;图 2-3 DS1302 引脚图DS1302 各引脚功能:Vcc1 :主电源;Vcc2 :备
16、份电源;当Vcc2Vcc1+0.2V时,由 Vcc2 向 DS1302 供电,当 Vcc2 Vcc1 时,由 Vcc1 向 DS1302 供电;SCLK :串行时钟,输入,掌握数据的输入与输出;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,必需为高;该引脚有两个功能:第一,CE 开头掌握字拜访移位寄存器的掌握规律;其次CE 供应终止单字节或多字节数据传输的方法;引脚功能如表2-2 所示:表 2-2DS1302 引脚功能说明引脚号名称功能欢迎下载精品学习资源1VCC1备份电源输入2X132.768KHz 晶振输入3X232.768KHz 晶振输出4GND地5RST掌握移位
17、寄存器 /复位6I/O数据输入 /输出7SCLK串行时钟8VCC2主电源输入2.2.3 DS1302 的寄存器1、DS1302 有关日历、时间的寄存器共有12 个,其中有 7 个寄存器(读时81h8Dh ,写时 80h8Ch ),存放的数据格式为BCD 码形式,如表2-3 所示: 表 2-3 DS1302 的日历、时钟寄存器及其掌握字寄存器命令字取值范畴各位内容名写操作读操作76543210欢迎下载精品学习资源秒寄存器分寄存器80H81H00-59CH10SECSEC82H83H00-59010MINMIN欢迎下载精品学习资源时寄存器84H85H01-12 或 00-2312/24010HRH
18、R欢迎下载精品学习资源日寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDA TE欢迎下载精品学习资源月寄存器88H89H01-1200010MMONTH欢迎下载精品学习资源周寄存器年寄存器8AH8BH01-0700000DAY8CH8DH00-9910YEARYEAR欢迎下载精品学习资源掌握8EH8FH-WP0000000秒寄存器( 81h、80h)的位 7 定义为时钟暂停标志( CH );当该位置为1 时, 时钟振荡器停止, DS1302 处于低功耗状态;当该位置为0 时,时钟开头运行;小时寄存器( 85h、84h)的位 7 用于定义 DS1302 是运行于 12 小时模式仍
19、是 24小时模式;当为高时,挑选12 小时模式;在 12 小时模式时,位5 是 ,当为 1 时, 表示 PM ;在 24 小时模式时,位 5 是其次个 10 小时位;掌握寄存器( 8Fh、8Eh)的位 7 是写爱护位( WP),其它 7 位均置为 0;在任何的对时钟和 RAM 的写操作之前, WP 位必需为 0;当 WP 位为 1 时,写爱护位防止对任一寄存器的写操作;2、DS1302 的工作模式寄存器欢迎下载精品学习资源所谓突发模式是指一次传送多个字节的时钟信号和RAM 数据;突发模式寄存器如表 2-4 所示:表 2-4 突发模式寄存器工作模式寄存器时钟突发模式RAM 突发模式CLOCK B
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