电子日历时钟设计

目录

1题目设计的要求 (1)

2 系统硬件设计 (1)

2.1设计原理 (1)

2.2器件的功能与作用 (1)

2.2.1 MCS51单片机AT89C51 (1)

2.2.2 串行时钟日历片DS1302 (2)

2.2.3 液晶显示LCD1602 (3)

3 系统软件设计 (4)

3.1程序流程 (4)

3.2程序代码 (5)

4 系统仿真调试 (12)

4.1仿真原理图设计 (12)

4.2仿真运行过程 (12)

4.3仿真运行结果 (13)

5 总结 (13)

6 参考文献 (13)

1题目设计的要求

通过串行日历时钟芯片DS1302生成当前日期和是时间，通过IO口传输到AT89c52芯片中，然后再将AT89c52接收到的数据输出到LCD上。要求LCD上显示的日期和时间与当前系统时间保持一致。

2 系统硬件设计

2.1 设计原理

图3.1 电路原理图

2.2 器件的功能与作用

2.2.1 MCS51单片机AT89C51

XX AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash 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AT89C51是一种高效微控制器。

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。

2.2.2 串行时钟日历片DS1302

系统的组成与工作原理:

系统由单片机AT89C52，串行日历时钟片DS1302,液晶显示模组LCD1602。

DS1302的CLOCK与AT89C52的P1.6相连，RST与P1.5相连，IO与P1.7相连。

LCD1602的D0~D7与AT89C51的P0.0~P.7相连，并接上拉电阻，RS与P2.0相连，RW与P2.1相连，E与P2.2相连。

DS1302是DALLAS公司拖出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31个季节静态RAM，通过简单地串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24小时或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行方式进行通信，仅需用到RES复位、I/O 数据线、SCLK串行时钟3个口线。对时钟、RAM的读/写，可以改用单字节方式或多达31个字节的字符组方式。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息是功率小于1mW。DS1302广泛应用于电话传真、便携式仪器及电池供电的仪器仪表等产品领域中。

RT-1602 字符型液晶模块是以两行16个子的5*7点阵吐信来显示字符的液晶显示器。

DS1302有8个引脚：

X1、X2：32.768kHz晶振介入引脚。

GND：地。

RST：复位引脚，低电平有效。

I/O：数据输入/输出引脚，具有三态功能。

SCLK：串行时钟输入引脚。

Vcc1：工作电源引脚。

Vcc2：备用电源引脚。

DS1302有一个控制寄存器，12个日历，时钟寄存器和31个RAM。

控制寄存器

控制寄存器用于存放DS1302的控制命令字，DS1302的RST引脚回到高电平后写入的第一个字就为控制命令。它用于对DS1302读写过程进行控制，它的格式如下：

表2.1 控制寄存器的格式

各项功能说明如下。

D7：固定为1

D6：RAM/CK位，片内RAM或日历、时钟寄存器选择位，当RAM/CK=1时，对片内RAM进行读写，当RAM/CK=0时，对日历、时钟寄存器进行读写。

D5~D1：地址位，用于选择进行读写的日历、时钟寄存器或片内RAM。对日历、时钟寄存器或片内RAM的选择。

D0：读写位，当RD/W=1时，对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读操作，当RD/W=0时，对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写操作。

日历、时钟寄存器

DS1302共有12个寄存器，其中有7个与日历、时钟相关，存放的数据为BCD码形式。日历、时钟寄存器的格式。

说明：

数据都以BCD码形式表示。

小时寄存器的D7位为12小时制/24小时制的选择位，当为1时选择12小时制，当为0时选24小时制。当12小时制时，D5位为1是上午，D5位为0是下午，D4位小时的十位。当24小时制时，D5、D4位为小时的十位。

秒寄存器中的CH位为时钟暂停位，当为1时，时钟暂停，为0时，时钟开始启动。

写保护寄存器中的WP为写保护位，WP=1时，写保护，当WP=0时，未写保护，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行写时，WP应清零，当对日历、时钟寄存器或片内RAM进行读时，WP一般置1.

慢充电寄存器的TCS位为控制慢充电的选择，当它为1010时才能是慢充电工作。DS为二极管选择位。DS为01选择一个二极管，DS为10选择两个二极管，DS为11或00充电器被禁止，与TCS 无关。RS用于选择连接在Vcc2与Vcc1之间的电阻，RS为00，充电器被禁止，与TCS无关。

2.2.3 液晶显示LCD1602

RT-1602采用表中的16 脚接口：

第一脚：Vss，电源地。

第二脚：VDD，+5V电源。

第三脚：VL，液晶显示偏压信号。

第四脚：RS，数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。

第五脚：R/W,读/写选择端。

第六脚：E，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。

第七~14脚：D0~D7，为8位双向数据线。

第15脚：BLA，背光源正极。

第16脚：BLK，背光源负极。

3 系统软件设计

3.1 程序流程

图4.1 程序流程图

3.2 程序代码

#include //包含单片机寄存器的头文件

#include //包含_nop_()函数定义的头文件

/*********************************************************************** 以下是DS1302芯片的操作程序

************************************************************************/ unsigned char code digit[10]={"0123456789"}; //定义字符数组显示数字

sbit DATA=P1^7; //位定义1302芯片的接口，数据输出端定义在P1.7引脚

sbit RST=P1^5; //位定义1302芯片的接口，复位端口定义在P1.5引脚

sbit SCLK=P1^6; //位定义1302芯片的接口，时钟输出端口定义在P1.6引脚

/*****************************************************

函数功能：延时若干微秒

入口参数：n

***************************************************/

void delaynus(unsigned char n)

{

unsigned char i;

for(i=0;i

;

}

/*****************************************************

函数功能：向1302写一个字节数据

入口参数：x

***************************************************/

void Write1302(unsigned char dat)

{

unsigned char i;

SCLK=0; //拉低SCLK，为脉冲上升沿写入数据做好准备

delaynus(2); //稍微等待，使硬件做好准备

for(i=0;i<8;i++) //连续写8个二进制位数据

{

DATA=dat&0x01; //取出dat的第0位数据写入1302

delaynus(2); //稍微等待，使硬件做好准备

SCLK=1; //上升沿写入数据

delaynus(2); //稍微等待，使硬件做好准备

SCLK=0; //重新拉低SCLK，形成脉冲

dat>>=1; //将dat的各数据位右移1位，准备写入下一个数据位

}

}

/*****************************************************

函数功能：根据命令字，向1302写一个字节数据

入口参数：Cmd，储存命令字；dat，储存待写的数据

***************************************************/

void WriteSet1302(unsigned char Cmd,unsigned char dat)

{

RST=0; //禁止数据传递

SCLK=0; //确保写数居前SCLK被拉低

RST=1; //启动数据传输

delaynus(2); //稍微等待，使硬件做好准备

Write1302(Cmd); //写入命令字

Write1302(dat); //写数据

SCLK=1; //将时钟电平置于已知状态

RST=0; //禁止数据传递

}

/*****************************************************

函数功能：从1302读一个字节数据

入口参数：x

***************************************************/ unsigned char Read1302(void)

{

unsigned char i,dat;

delaynus(2); //稍微等待，使硬件做好准备

for(i=0;i<8;i++) //连续读8个二进制位数据

{

dat>>=1; //将dat的各数据位右移1位，因为先读出的是字节的最低位if(DATA==1) //如果读出的数据是1

dat|=0x80; //将1取出，写在dat的最高位

SCLK=1; //将SCLK置于高电平，为下降沿读出

delaynus(2); //稍微等待

SCLK=0; //拉低SCLK，形成脉冲下降沿

delaynus(2); //稍微等待

}

return dat; //将读出的数据返回

}

/*****************************************************

函数功能：根据命令字，从1302读取一个字节数据

入口参数：Cmd

***************************************************/ unsigned char ReadSet1302(unsigned char Cmd)

{

unsigned char dat;

RST=0; //拉低RST

SCLK=0; //确保写数居前SCLK被拉低

RST=1; //启动数据传输

Write1302(Cmd); //写入命令字

dat=Read1302(); //读出数据

SCLK=1; //将时钟电平置于已知状态

RST=0; //禁止数据传递

return dat; //将读出的数据返回

}

/******************************************************************************* 以下是对液晶模块的操作程序

*******************************************************************************/ sbit RS=P2^0; //寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚

sbit RW=P2^1; //读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚

sbit E=P2^2; //使能信号位，将E位定义为P2.2引脚

sbit BF=P0^7; //忙碌标志位，，将BF位定义为P0.7引脚

/*****************************************************

函数功能：延时1ms

(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以认为是1毫秒

***************************************************/

void delay1ms()

{

unsigned char i,j;

for(i=0;i<10;i++)

for(j=0;j<33;j++)

;

}

/*****************************************************

函数功能：延时若干毫秒

入口参数：n

***************************************************/

void delaynms(unsigned char n)

{

unsigned char i;

for(i=0;i

delay1ms();

}

/*****************************************************

函数功能：判断液晶模块的忙碌状态

返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙

***************************************************/

bit BusyTest(void)

{

bit result;

RS=0; //根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态

RW=1;

E=1; //E=1，才允许读写

_nop_(); //空操作

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

result=BF; //将忙碌标志电平赋给result

E=0; //将E恢复低电平

return result;

}

/*****************************************************

函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块

入口参数：dictate

***************************************************/

void WriteInstruction (unsigned char dictate)

{

while(BusyTest()==1); //如果忙就等待

RS=0; //根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令

RW=0;

E=0; //E置低电平

// 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"

_nop_();

_nop_(); //空操作两个机器周期，给硬件反应时间

P0=dictate; //将数据送入P0口，即写入指令或地址

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=1; //E置高电平

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令

}

/*****************************************************

函数功能：指定字符显示的实际地址

入口参数：x

***************************************************/

void WriteAddress(unsigned char x)

{

WriteInstruction(x|0x80); //显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x" }

/*****************************************************

函数功能：将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块

入口参数：y(为字符常量)

***************************************************/

void WriteData(unsigned char y)

{

while(BusyTest()==1);

RS=1; //RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据

RW=0;

E=0;

// 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"

P0=y; //将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=1; //E置高电平

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间

E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令

}

/*****************************************************

函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置

***************************************************/

void LcdInitiate(void)

{

delaynms(15); //延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间WriteInstruction(0x38); //显示模式设置：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口delaynms(5); //延时5ms，给硬件一点反应时间

WriteInstruction(0x38);

delaynms(5); //延时5ms，给硬件一点反应时间

WriteInstruction(0x38); //连续三次，确保初始化成功

delaynms(5); //延时5ms，给硬件一点反应时间

WriteInstruction(0x0c); //显示模式设置：显示开，无光标，光标不闪烁delaynms(5); //延时5ms，给硬件一点反应时间

WriteInstruction(0x06); //显示模式设置：光标右移，字符不移

delaynms(5); //延时5ms，给硬件一点反应时间

WriteInstruction(0x01); //清屏幕指令，将以前的显示内容清除

delaynms(5); //延时5ms，给硬件一点反应时间

}

/**************************************************************

以下是1302数据的显示程序

**************************************************************/

void Display(unsigned char x,unsigned char y)

{

unsigned char i,j;

i=x/10;

j=x%10;

WriteAddress(y);

WriteData(digit[i]);

WriteData(digit[j]);

delaynms(50); //延时1ms给硬件一点反应时间

}

/*****************************************************

函数功能：主函数

***************************************************/

void main(void)

{

unsigned char second,minute,hour,day,month,year; //分别储存秒、分、小时，日，月，年unsigned char ReadValue; //储存从1302读取的数据

LcdInitiate(); //将液晶初始化

WriteAddress(0x00); //写Date的显示地址,将在第1行第1列开始显示

WriteData('D'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x01);

WriteData('a'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x02);

WriteData('t'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x03);

WriteData('e'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x04);

WriteData(':'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x08); //写年月分隔符的显示地址，显示在第1行第9列

WriteData('-'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x0b); //写月日分隔符的显示地址，显示在第1行第12列

WriteData('-'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x40);

WriteData('T');

WriteAddress(0x41);

WriteData('i');

WriteAddress(0x42);

WriteData('m');

WriteAddress(0x43);

WriteData('e');

WriteAddress(0x44);

WriteData(':');

WriteAddress(0x48);

WriteData(':'); //将字符常量写入LCD

WriteAddress(0x4b);

WriteData(':'); //将字符常量写入LCD

while(1)

{

ReadValue = ReadSet1302(0x81); //从秒寄存器读数据

second=((ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);//将读出数据转化Display(second,0x4c); //显示秒

ReadValue = ReadSet1302(0x83); //从分寄存器读

minute=((ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); //将读出数据转化Display(minute,0x49); //显示分

ReadValue = ReadSet1302(0x85); //从小时寄存器读

hour=((ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); //将读出数据转化Display(hour,0x46); //显示小时

ReadValue = ReadSet1302(0x87); //从分寄存器读

day=((ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); //将读出数据转化Display(day,0x0c); //显示日

ReadValue = ReadSet1302(0x89); //从分寄存器读

month=((ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); //将读出数据转化Display(month,0x09); //显示月

ReadValue = ReadSet1302(0x8d); //从分寄存器读

year=((ReadValue&0xf0)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F); //将读出数据转化Display(year,0x06); //显示年

}

}

4 系统仿真调试

4.1 仿真原理图设计

图4.1 仿真原理图

4.2 仿真运行过程

在Keil下，将所编制的C语言程序编译后，生成9.HEX文件；再在PROTEUS环境下，将.HEX 文件加到编制的仿真原理图中进行仿真调试，从而生成正确的日期和时间，该日期和时间与当前系统的日期和时间相符。

4.3 仿真运行结果

图4.2 仿真运行结果图

5 总结

回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在几天里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

6 参考文献

1.单片机原理与应用及C51程序设计谢维成、杨加国主编