【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(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)姓 名 石 瑛 所在系部 自動(dòng)控制系 專業(yè)班級(jí) 電氣自動(dòng)化0741 指導(dǎo)教師 李焦明 2010 年 3 月基于DS1302數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)選取串行接口時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)同步通信構(gòu)成數(shù)字時(shí)鐘電路。其簡(jiǎn)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(duì)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(shí)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(shí)時(shí)鐘所無(wú)法解決的問(wèn)題。該時(shí)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(dòng)化控制、長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看守的測(cè)控系統(tǒng)等對(duì)時(shí)鐘精確性和可靠性有較高要求的場(chǎng)合，具有很高的使用價(jià)值。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)。寄存器?？删幊?目 錄第一章 核心芯片簡(jiǎn)介 3 DS1302簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)介 DS1302簡(jiǎn)介DS1302[1]是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，～。時(shí)鐘可工作在24小時(shí)格式或12小時(shí)（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。可采用一次傳送一個(gè)字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)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(shí)提供了對(duì)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(hào)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(shí)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(shí)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(kāi)始輸出。 DS1302的復(fù)位引腳通過(guò)把輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)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(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中置為低電平，則會(huì)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(shí)，在Vcc≥，必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，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(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開(kāi)始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位7，數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖3所示：圖3 數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序 DS1302的寄存器DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表2。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)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(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)鐘寄存器及其控制字 AT89S51簡(jiǎn)介AT89S51[3]美國(guó)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(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(jià)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(gè)引腳、4K Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、128 Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口、5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、2個(gè)全雙工串行通信口、看門狗（WDT）電路、片內(nèi)振蕩器及時(shí)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(shí)/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(shí)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(shuō)明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)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(shí)，能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口:P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)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(gè)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(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(I)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令)時(shí),P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)寄存器(例如執(zhí)行MOVX@Ri指令)時(shí),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)