《微机与单片机综合课程设计说明书》模板蔡才华

《微机与单片机综合课程设计》

说明书

课题名称：基于单片机和DS1302的时钟设计

学号： 02

班级： 13级过程自动化3班

姓名：蔡才华

成绩：

指导教师：陈裕国

课题工作时间： 2016-1-4 至 2016-1-15

武汉工程大学电气信息学院

目录

1.系统分析

ds1302芯片 (6)

引脚图及寄存器 (6)

读写时序说明 (8)

内部电路图 (9)

数码管显示原理 (10)

2.程序设计

总体设计 (11)

分块程序设计 (12)

ds1302初始化模块 (13)

数码管显示模块 (16)

主函数模块 (17)

仿真

电路图的搭建 (18)

元件库的选择 (18)

元件的布局 (19)

仿真运行 (21)

keil软件的使用 (21)

proteus运行效果图 (23)

4.总结 (24)

参考资料 (24)

附录一源程序清单 (25)

附录二电路原理图 (30)

1.系统分析

DS1302时钟芯片

DS1302时钟芯片，该芯片是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI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和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达～。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。

引脚图及寄存器

内部电路：

各引脚的功能为：

V cc1：主电源；Vcc2：备份电源。当V cc2>Vcc1+ 时，由V cc2向DS1302供电，当V cc2< Vcc1时，由V cc1向D S1302供电。

SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；

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，必须为高。该引脚有两个功能：第一，CE 开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE 提供结束单字节或多字节数据传输的方法；

DS1302有下列几组寄存器：

①D S1302有关日历、时间的寄存器共有12个，其中有7个寄存器

（读时81h～8Dh，写时80h～8Ch），存放的数据格式为BCD 码形式，如图所示。

DS1302有关日历、时间的寄存器小时寄存器（85h、84h）的位7用于定义D S1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高时，选择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是第二个10小时位。

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，时钟开始运行。控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是写保护位（WP），其它7位均置

为0。在任何的对时钟和R AM 的写操作之前，WP 位必须为0。当

WP 位为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。

②DS1302有关R AM 的地址

DS1302中附加31字节静态R AM 的地址如图所示。

③D S1302的工作模式寄存器

所谓突发模式是指一次传送多个字节的时钟信号和R AM 数据。突发

模式寄存器如图所示。

读写时序说明

DS1302是S PI 总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。

要想与D S1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302

的控制字如图

控

制

字

的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到

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R AM 数据；

位5至位1（A4～A0）：指示操作单元的地址；

位0（最低有效位）：如为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作。

控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个

SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入D S1302，数据输入从最低位（0 位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个S CLK 脉冲的下降沿，读出D S1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。数据读写时序如图。

电路原理图:

电路原理图如图8，DS1302与单片机的连接也仅需要3条线：CE 引脚、SCLK 串行时钟引脚、I/O 串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接晶振，为芯片提供计时脉冲。

数码管显示原理

我们最常用的是七段式和八段式LED数码管，八段比七段多了一个小数点，其他的基本相同。所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。其原理图如下。

其中引脚图的两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接正5伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线（即a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位，dp对应最高位。所以如果想让数码管显示数字0，那么共阴数码管的字

符编码为00111111，即0x3f；共阳数码管的字符编码为，即0xc0。可以看出两个编码的各位正好相反。如下图。

2 程序设计

总体设计

在设计程序之前我们已经对ds1302和c51CPU之间的通信原理很清楚了。我们设计简易时钟时，先把主函数设计好。那么如何设计主函数主函数是实现该功能的主要部分，主函数实现将ds1302的时钟信号准确无误的传给CPU，在传递过程中要明确地址和数据传送时的区别，时钟信号线I/O是分时复用的。

这里我们写了一个数据读取函数DS1302ReadCmd ()，将地址中的数据传递给单片机，因为ds1302和单片机不能直接通信，所以在子程序DS1302ReadCmd ()中还要嵌套一个DS1302写字节函数---DS1302WriteByte(uchar dat)，这个写字节函数的主要功能是把，ds1302时分秒寄存器地址告诉1302芯片，ds1302在接受到地址值后自动将该地址下的数据传给CPU，最后加一个数码管显示模块就可以完成上述功能。

具体实现的方法如下所示：

分块程序设计

为了理解方便，将本课程设计软件部分分为如下模块:

Ds1302初始化模块，数码管显示模块，主函数模块。（模块之间有交叉，分模块是为了说明方便）

Ds1302初始化模块：

1)写字节函数:

将要写入的数据dat赋值给单片机中间变量temp，将temp数据的八位由低到高依次传递到ds1302的I/O口。其中每传递一位，给SLK端口一个上升沿（这是由ds1302的工作时序决定的)。

徐爱钧，徐阳 编著。《单片机点击需要标号的引脚，改成对应的编号 再建

文件

先建工程

原理与应用—基于Proteus虚拟仿真技术（第2版）》，机械工业出版社。2014年7月

2. 赵广元编著。《proteus辅助的单片机原理实践—基础设计、课

程设计、毕业设计》，北京航空航天大学出版社。2013年9月

附录一：完整的源程序代码

#include<>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

Uchar code

table[]={0x3F,0X30,0X5b,0X4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00, 0x40};//共阴数码管"0-9","灭","-"编码

uchar code Seg[]={0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87};//位选编码

uchar data DisplayBuf[]={0,0,11,0,0,11,0,0};//时分秒显示缓冲区uchar data TimeBuf[]={0,0,0};//时分秒值

sbit ACC_7 = ACC^7; //位寻址寄存器定义

sbit SCLK = P1^1; // DS1302时钟信号 7脚

sbit DIO= P1^0; // DS1302数据信号 6脚

sbit CE = P1^2; // DS1302片选 5脚

// 延时函数

void delay(uint i)

{

uint j;

for(i; i > 0; i--)

for(j = 110; j > 0; j--);

}

// DS1302写字节函数

void DS1302WriteByte(uchar dat)

{

uchar i = 0,temp = 0;

CE = 0; //CE引脚为低，数据传送中止SCLK = 0; //清零时钟总线

CE = 1; //CE引脚为高，逻辑控制有效for (i=8; i>0; i-- ) //循环8次移位

{

SCLK = 0;

temp = dat;

DIO = (bit)(temp&0x01); //每次传输低字节

dat >>= 1; //右移一位

SCLK = 1;

}

}

// DS1302读字节函数

uchar DS1302ReadByte()

{

uchar i,dat1,dat2;

CE = 1;

for (i=8; i>0; i--)

{

ACC_7 = DIO;

SCLK = 1;

ACC >>= 1;

SCLK = 0;

}

CE=0;

dat1=ACC;

dat2=dat1/16; //数据进制转换,十六进制转换成十进制dat1=dat1%16;

dat1=dat2*10+dat1;

return dat1;

}

// 地址、数据发送函数

void DS1302WriteCmd (uchar addr,uchar dat)

{

DS1302WriteByte(addr); //发送地址

DS1302WriteByte(dat); //发送数据

}

// 数据读取函数

uchar DS1302ReadCmd (uchar addr) //数据读取子程序{

DS1302WriteByte(addr); //发送地址

return (DS1302ReadByte()); //接收数据

}

// DS1302初始化函数

void DS1302Init(void) //初始化DS1302

{

DS1302WriteCmd (0x8E,0x00); //禁止写保护DS1302WriteCmd (0x80,0x00); //秒位初始化DS1302WriteCmd (0x82,0x00); //分钟初始化DS1302WriteCmd (0x84,0x20); //小时初始化DS1302WriteCmd (0x86,0x01); //日初始化DS1302WriteCmd (0x88,0x01); //月初始化DS1302WriteCmd (0x8c,0x12); //年初始化DS1302WriteCmd (0x8E,0x80); //允许写保护}

// 数码管显示函数

void LEDDisplay()

{

uchar i;

DisplayBuf[7] = TimeBuf[2]%10;

DisplayBuf[6] = TimeBuf[2]/10;

DisplayBuf[4] = TimeBuf[1]%10;

DisplayBuf[3] = TimeBuf[1]/10;

DisplayBuf[1] = TimeBuf[0]%10;

DisplayBuf[0] = TimeBuf[0]/10;

for(i = 0 ; i < 8; i++) //数码管动态显示

{

P3 = Seg[i];

P2 = table[DisplayBuf[i]];

delay(1); //延时1ms让数码管正常显示出来}

}

// 主函数

void main()

{

DS1302Init();

while(1)

{

TimeBuf[2]=DS1302ReadCmd(0x81); //0x81,0x83,0x85分别为秒，分，时读地址位

TimeBuf[1]=DS1302ReadCmd(0x83);

TimeBuf[0]=DS1302ReadCmd(0x85);

// TimeBuf[2]=DS1302ReadCmd(0x87); //0x87,0x89,0x8b分别为年，

月，日读地址位

// TimeBuf[1]=DS1302ReadCmd(0x89); // TimeBuf[0]=DS1302ReadCmd(0x8d);

LEDDisplay();

}

}

附录二：系统硬件原理图: