【正文】 基于 AT89C51 單片機的 LCD 電子時鐘設計 課程設計說明書 課程名稱 單片機應用設計 設計題目 基于單片機的時鐘設計 專業(yè) 學生姓名 班級 學號 完成日期 圖 11 主電路設計框圖 本設計采用 C 語言程序設計使單片機控制數(shù)碼管顯示年月日時分秒當秒計數(shù)滿 60 時就向分進位分計數(shù)器計滿 60 后向時計數(shù)器進位小時計數(shù)器按 23 翻 0規(guī)律計數(shù)時分秒的計數(shù)結果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示當計時發(fā)生誤差的時候可以用校時電路進行校正設計采用的是時分秒顯示單片 機對數(shù)據(jù)進行處理同時在 LCD 上顯示 第 2 章 系統(tǒng)硬件電路設計及元件 21 AT89C51 芯片 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位 Flash ROM 單片機其最突出的優(yōu)點是片內(nèi) ROM 為 Flash ROM 可擦寫 1000 次以上應用并不復雜的通用 ROM 寫入器就能方便的擦寫讀取也很方便價格低廉具有片程序 ROM 二級保密系統(tǒng)因此可靈活應用于各種控制領域 AT89C51 包含以下一些功能部件 1 一個 8 位 CPU 2 一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 34KB Flash ROM 4128B 內(nèi) RAM 5 可尋址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制電路 6 兩個 16 位定時計數(shù)器 721 個特殊功能寄存器 84 個 8 位并行 IO 口 9 一個可編程全雙工串行口 105 個中斷源可設置成 2 個優(yōu)先級 AT89C51 單片機一般采用雙列直插 DIP 封裝共 40 個引腳圖 21 為其引腳排列圖 40 個引腳大致可分為 4 類電源時鐘控制各 IO 引腳 圖 21 AT89C51 引腳圖 電源 Vcc 芯片電源接 5VGND 接地端 時鐘 XTAL1XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端 控制線 控制線共有 4 根其中 3 根是復用線所謂復用線是指具有兩種功能正常使用時是一種功能在某種條件下是另一種功能 1ALE PROG 地址鎖存允許片內(nèi) EPROM 編程脈沖 1ALE 功能用來鎖存 P0 口送出的低八位地址 AT89C51 在并行擴展外存儲器時 P0 口用于分時傳送低 8 位地址和數(shù)據(jù)信號且均為二進制數(shù)當 ALE 信號有效時 P0 口傳送的是低 8 位地址信號 ALE 信號無效時 P0 口傳送的是低 8 位地址信號在 ALE 信號的下降沿鎖定 P0 口傳送的內(nèi)容即低 8 位地址信號 需要指出的是當 CPU 不執(zhí)行訪問外 RAM 指令 ALE 以時鐘振蕩頻率 16 的固定頻率輸出因此 ALE 信號也可作為外部芯片 CLK 時鐘或其他需要但是當CPU 執(zhí)行 MOVX 指令時 ALE 將跳過一個 ALE 脈沖 PROG 功能片內(nèi) EPROM 的芯片在 EPROM 編程期間此引腳輸入編程脈沖 PSEN 外 ROM 讀選通信號 89C51 讀外 ROM 時每個機器周期內(nèi) PSEN 兩次有效輸出 PSEN 可作為外ROM 芯片輸出允許 OE 的選通信號在讀內(nèi) ROM 或讀外 RAM 時 PSEN 無效 3RSTVPD 復位備用電源 1 正常工作時 RST 端為復位信號輸入端只要在該引腳上連續(xù)保持兩個機器周期以上高電平 AT89C51 芯片即實現(xiàn)復位操作復位后一切從頭開始 CPU 從0000H 開始執(zhí)行指令 2VPD 功能在 VCC 掉電情況下該引腳可接上備用電源由 VPD 向片內(nèi) RAM供電以保持片內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失 4EA VPP 內(nèi)外 ROM 選擇片內(nèi) EPROM 編程電源 1 EA 功能正常工作時 EA 為內(nèi)外 ROM 選擇端 AT89C51 單片機 ROM 尋址范圍為 64KB 其中 4KB 在片內(nèi) 60KB 在片外當 EA 保持高電平時先訪問內(nèi) ROM但當 PC 值超過 4KB 時將自動轉向執(zhí)行外 ROM 中的程序當 EA 保持低電平時則只訪問外 ROM 不管芯片內(nèi)有否內(nèi) ROM 2VPP 功能片內(nèi)有 EPROM 的芯片在 EPROM 編程期間此引腳用于施加編程電源 IO 引腳 AT89C51 有 P0P1P2P3 4 個 8 位并行 IO 端口共 32 個引腳 P0 口是一組 8 位漏級開路型雙向 IO 口也即地址數(shù)據(jù)總線復用口作為輸出口用時每位能以吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路對端口 寫 1 時又可作高阻抗輸入端用在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時它是分時多路轉換的地址低 8 位數(shù)據(jù)總線在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻在 Flash 編程時 P0 端口接收指令字節(jié)而在驗證程序時則輸出指令字節(jié)驗證時要求外接上拉電阻 P1 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 IO口向 P1口寫入 1時 P1口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口當作為輸入腳時被外部信號拉低的 P1 口會因為內(nèi)部上拉而輸出一個電流 Flash 編程和程序校驗期間 P1 接收低 8 位地址 P2 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 IO口向 P2口寫入 1時 P2口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入 口當作為輸入腳時被外部拉低的 P2 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流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)當使用 8 位尋址方式 MOVXRI 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 P2口發(fā)送 P2特殊功能寄存器的內(nèi)容在整個訪問期間不改變 Flash編程和程序校驗時 P2 也接收高位地址和一些控制信號 P3 口是帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 IO口向 P3口寫入 1時 P3口被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口當作為輸入腳時被外部拉低的 P3 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 P3 口除了作為一般的 IO 口線外 更重要的是它的第二功能如表 21 所示 表 21 P3 端口的特殊功能 端口引腳 兼 用 功 能 P30RXD 串行輸入口 P31TXD 串行輸出口 P32INT0 外部中斷 0 P33INT1 外部中斷 1 P34T0 定時器 0的外部輸入 P35T1 定時器 1 的外部輸入 P36WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P37RD 外部 數(shù)據(jù)存儲器讀選通 22 DS1302 芯片 DS1302是美國 DALLAS公司推出的一種高性能低功耗的實時時鐘日歷芯片附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 采用 SPI 三線接口與 CPU 進行同步通信并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和 RAM 數(shù)據(jù)實時時鐘可提供秒分時日星期月和年一個月小于 31 天時可以自動調(diào)整且具有閏年補償功能工作電壓寬達 25～ 55V采用雙電源供電主電源和備用電源可設置備用電源充電方式提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力有主電源和備份電源雙引腳而且備份電源可由大容量電容＞ 1F 來替代需要強調(diào) 的是 DS1302 需要使用 32768KHz 的晶振 DS1302 包含以下一些功能部件 1 實時時鐘可對秒分時日周月以及帶閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù) 2 用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31 8 位 RAM 3 最少引腳的串行 IO 425～ 55V 電壓工作范圍 525V 時耗電小于 300nA 6 用于時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)讀寫的單字節(jié)或多字節(jié)脈沖方式數(shù)據(jù)傳送方式 7 簡單的 3 線接口 8 可選的慢速充電至 VCC1 的能力 DS1302 數(shù)據(jù)操作原理 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化把 RST 腳置為高電平 然后把 8位地址和命令字裝入移位寄存器數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸入無論是讀周期還是寫周期開始 8 位指定 40 個寄存器中哪個被訪問到在開始 8 個時鐘周期把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后另外的時鐘周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)在寫操作時寫入數(shù)據(jù)時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8加 8在多字節(jié)方式下為 8加字節(jié)數(shù)最大可達 248 字節(jié)數(shù) DS1302 的內(nèi)部結構圖如圖 22 所示 圖 22 DS1302 內(nèi)部結構圖 DS1302 的引腳圖及功能 DS1302 的引腳圖如圖 23 所示 圖 23 DS1302 引腳圖 DS1302 各引 腳功能 Vcc1 主電源 Vcc2 備份電源當 Vcc2 Vcc102V 時由 Vcc2 向 DS1302 供電當 Vcc2 Vcc1時由 Vcc1 向 DS1302 供電 SCLK 串行時鐘輸入控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出 IO 三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線 CE輸入信號在讀寫數(shù)據(jù)期間必須為高該引腳有兩個功能第一 CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯其次 CE 提供結束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄒ_功能如表 22 所示 表 22 DS1302 引腳功能說明 引腳號 名稱 功能 1 VCC1 備份電源輸入 2 X1 32768KHz 晶振輸入 3 X2 32768KHz 晶振輸出 4 GND 地 5 RST