【正文】 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文題目基于DS1302數(shù)字時鐘電路的設(shè)計(jì)姓 名 石 瑛 所在系部 自動控制系 專業(yè)班級 電氣自動化0741 指導(dǎo)教師 李焦明 2010 年 3 月基于DS1302數(shù)字時鐘電路的設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)選取串行接口時鐘芯片DS1302與單片機(jī)同步通信構(gòu)成數(shù)字時鐘電路。其簡單的三線接口能為單片機(jī)節(jié)省大量資源，DS1302的后背電源及對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力保證電路斷電后仍能保存時間和數(shù)據(jù)信息等。這些優(yōu)點(diǎn)解決了目前常用的實(shí)時時鐘所無法解決的問題。該時鐘電路強(qiáng)大的功能和優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中，尤其是某些自動化控制、長時間無人看守的測控系統(tǒng)等對時鐘精確性和可靠性有較高要求的場合，具有很高的使用價值。關(guān)鍵詞：單片機(jī)。寄存器。可編程目 錄第一章 核心芯片簡介 3 DS1302簡介 3 DS1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3 DS1302的控制字 4 DS1302的復(fù)位引腳 4 DS1302的數(shù)據(jù)輸入輸出 5 DS1302的寄存器 5 AT89S51簡介 6 AT89S51芯片的引腳及特點(diǎn)... 6 AT89S51的主要性能參數(shù)： 10 AT89S51的新功能： 10第二章 方案設(shè)計(jì)與論證 12第三章 軟硬件設(shè)計(jì) 14 硬件電路設(shè)計(jì) 14 單片機(jī)AT89S51外圍電路設(shè)計(jì) 14 DS1302與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 15 顯示設(shè)計(jì) 16 電源設(shè)計(jì) 16 軟件實(shí)現(xiàn) 17結(jié)論 19參考文獻(xiàn) 20謝詞 21附錄 20第一章 核心芯片簡介 DS1302簡介DS1302[1]是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計(jì)時，且具有閏年補(bǔ)償功能，～。時鐘可工作在24小時格式或12小時（AM/PM）格式。 DS1302與單片機(jī)的接口使用同步串行通信，僅用3條線與之相連接?？刹捎靡淮蝹魉鸵粋€字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源／后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 DS1302引腳功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1302的引腳功能如表1所示，外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]：引腳號引腳名稱功能1VCC2主電源3XX2振蕩源，外接32768Hz晶振4GND地線5RST復(fù)位/片選線6I/O串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向）7SCLK串行時鐘輸入端8VCC1后備電源表1 DS1302引腳功能表圖1 DS1302管腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS1302的控制字DS1302的控制字節(jié)如圖2所示： 7 6 5 4 3 2 1 01RAMA4A3A2A1A0RAM 圖2 DS1302控制字節(jié)的含義控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)。位5至位1指示操作單元的地址。最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 DS1302的復(fù)位引腳通過把輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 輸入有兩種功能：首先，接通控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器；其次，提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時，在Vcc≥，必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。 DS1302的數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位至高位7，數(shù)據(jù)讀寫時序如圖3所示：圖3 數(shù)據(jù)讀寫時序 DS1302的寄存器DS1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時間寄存器及其控制字見表2。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器的內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH（寫）、FFH（讀）。寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80H81H0059CH10SECSEC分寄存器82H83H0059010MINMIN時寄存器84H85H0112或002312/24010HRHR日寄存器86H87H0128,29,30,310010DATEDATE月寄存器88H89H011200010MMONTH周寄存器8AH8BH010700000DAY年寄存器8CH8DH009910YEARYEAR表2 DS1302的日歷、時鐘寄存器及其控制字 AT89S51簡介AT89S51[3]美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及AT89C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元。單片機(jī)AT89S51強(qiáng)大的功能可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S51芯片的引腳及特點(diǎn) 圖4 AT89S51引腳圖AT89S51芯片的引腳結(jié)構(gòu)如圖4所示：（1）功能特性概括:AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：40個引腳、4K Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器、128 Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口、5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷、2個數(shù)據(jù)指針、2個16位可編程定時/計(jì)數(shù)器、2個全雙工串行通信口、看門狗（WDT）電路、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。此外，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM、定時/計(jì)數(shù)器、串行通信口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作。掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。（2）管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”時，被定義為高阻輸入。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻。P1口:P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸入口。作輸入口使用時,因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(I)。在Flash編程和程序校驗(yàn)期間,P1接收低8位地址。部分端口還有第二功能,如表3所示:端口引腳第二功能MOSI(用于ISP編程)MISO(用于ISP編程)SCK (用于ISP編程)表3 P1口部分引腳第二功能P2口:P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口, P2口的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸入口。作輸入口使用時,因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(I)。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令)時,P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)寄存器(例如執(zhí)行MOVX@Ri指令)時,P2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中P2寄存器的內(nèi)