課程設(shè)計(jì)--實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示例程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： </p><p>　　題 目: 實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示例程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　初始條件：</b&

2、gt;</p><p>　　課程設(shè)計(jì)使用ZG211硬件綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（8051單片機(jī)），配有課程設(shè)計(jì)接口芯片和輔助芯片以及器件；</p><p>　　ZG211有程序設(shè)計(jì)集成開發(fā)環(huán)境，程序設(shè)計(jì)語言為C語言；</p><p>　　ZG211硬件綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用說明書；</p><p>　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，撰

3、寫說明書具體要求）</p><p>　　學(xué)習(xí)使用ZG211硬件綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，程序設(shè)計(jì)集成開發(fā)環(huán)境；</p><p>　　根據(jù)課程設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行需求分析，搞清楚課程設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)需求和需要解決的設(shè)計(jì)內(nèi)容。</p><p>　　查閱和學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)題目需要的接口芯片資料，掌握接口芯片的使用方法和編程要領(lǐng)。查閱和學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)題目需要的輔助芯片以及器件資料。</p>

4、<p>　　設(shè)計(jì)接口芯片和輔助芯片以及器件與8051單片機(jī)連接硬件電路原理圖。</p><p>　　設(shè)計(jì)與硬件電路原理圖對(duì)應(yīng)的C語言程序（或8051匯編語言）。給出程序流程圖。在集成開發(fā)環(huán)境中調(diào)試程序。給出程序的詳細(xì)注釋。能夠解釋使用程序模擬電路時(shí)序信號(hào)和數(shù)據(jù)。</p><p>　　撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，1）詳細(xì)陳述以上的設(shè)計(jì)過程；2）詳細(xì)陳述電路的調(diào)試過程。</p>

5、<p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p><b>　　第17周：</b></p><p>　　熟悉ZG211硬件綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，KEILC UVISION2 集成開發(fā)環(huán)境；查閱接口芯片資料，熟悉接口芯片和它的使用方法。</p><p>　　設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，。</p><p&

6、gt;<b>　　第18周：</b></p><p>　　使用C語言或匯編語言設(shè)計(jì)和調(diào)試接口程序。</p><p>　　撰寫計(jì)算機(jī)硬件綜合設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名：

7、 年 月 日</p><p>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示例程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的與要求</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p><b>　　掌握IO 口操作；</b></p><p>　

8、　掌握顯示及鍵盤芯片的運(yùn)用；</p><p><b>　　了解中斷的運(yùn)用；</b></p><p>　　了解I2C 總線操作。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　能正常操作LED 數(shù)碼顯示；</p><p>　　能通過中斷方式接收按鍵

9、信息；</p><p>　　能通過I2C 總線方式與PCF8563 芯片交換數(shù)據(jù)；</p><p>　　能正確解釋并顯示從PCF8563 芯片取出的日期和時(shí)間數(shù)據(jù) 。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)成果的標(biāo)志</b></p><p>　　按下1 號(hào)按鍵，顯示測(cè)量得到的日期；</p><p>　　

10、按下2 號(hào)按鍵，顯示測(cè)量得到的時(shí)間；</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)，一般都由專門的時(shí)鐘芯片來提供，單片機(jī)只需要定期讀取時(shí)鐘芯片中固定地址中的時(shí)鐘信息即可。本實(shí)驗(yàn)板采用的是PCF8563 時(shí)鐘芯片。PCF8563 芯片的引腳說明見表2-7。</p><p>　　該芯片有16

11、 個(gè)８位寄存器：一個(gè)可自動(dòng)增量的地址寄存器，一個(gè)內(nèi)置32.768KHZ 的振蕩器（帶有一個(gè)內(nèi)部集成的電容），一個(gè)分頻器（用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC 提供源時(shí)鐘），一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器和一個(gè)掉電檢測(cè)器。 所有16 個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8 位并行寄存器，但不是所有位都有用。前兩個(gè)寄存器（內(nèi)存地址00H，01H）用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02H～08H 用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（秒~年計(jì)數(shù)器），地址09H～0CH 用于報(bào)警寄

12、存器（定義報(bào)警條件），地址0DH 控制CLKOUT 管腳的輸出頻率，地址0EH 和0FH 分別用于定時(shí)器控制寄存器和定時(shí)器寄存器。</p><p>　　PCF8563 芯片在第一次運(yùn)行時(shí)需要設(shè)置控制寄存器和狀態(tài)寄存器，見表2-8，一般均設(shè)置為0。</p><p>　　在 PCF8563 芯片中，秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年編碼格式為BCD。星期不以BCD 格式編碼。具體格式見表2-9<

13、/p><p>　　實(shí)驗(yàn)只使用 PCF8563 的時(shí)間讀取功能，只需對(duì)該芯片地址02H-08H 的內(nèi)存進(jìn)行讀寫操作，其它地址的內(nèi)存保持為默認(rèn)值,實(shí)驗(yàn)板上提供電池，可以在掉電后保持時(shí)鐘正常工作。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)板上PCF8563 的相關(guān)連接原理圖如圖2-6 所示。</p><p>　　3 I2C 協(xié)議</p><p>　　I2C 總線用

14、兩條線（SDA 和SCL）在芯片和模塊間傳遞信息。SDA 為串行數(shù)據(jù)線，SCL</p><p><b>　　為串行時(shí)鐘線。</b></p><p>　　1．只有在總線空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送。</p><p>　　2．在數(shù)據(jù)傳送過程中，當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)不允許。有跳</p><p>　　變時(shí)鐘線為

15、高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號(hào)。</p><p><b>　　起始信號(hào)：</b></p><p>　　時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為 I2C 總線的起始信號(hào)。</p><p><b>　　停止信號(hào)：</b></p><p>　　時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)

16、據(jù)線電平從低到高的跳變作為 I2C 總線的停止信號(hào)。</p><p><b>　　器件尋址:</b></p><p>　　主器件通過發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)啟動(dòng)發(fā)送過程，然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址。8位從器件地址的高4 位固定為1010。 接下來的3 位A2 A1 A0 為器件的地址位，用來定義哪個(gè)器件以及器件的哪個(gè)部分被主器件訪問。從器件8 位地址的最低位， 作為讀寫

17、控制位。</p><p>　　“1” 表示對(duì)從器件進(jìn)行讀操作，“0” 表示對(duì)從器件進(jìn)行寫操作。在主器件發(fā)送起始信號(hào)和從器件地址字節(jié)后，PCF8563 監(jiān)視總線并當(dāng)其地址與發(fā)送的從地址相符時(shí)響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（通過SDA 線）。PCF8563 再根據(jù)讀寫控制位（R/W）的狀態(tài)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?lt;/p><p><b>　　應(yīng)答信號(hào)：</b></p><p

18、>　　I2C 總線數(shù)據(jù)傳送時(shí)每成功地傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，接收器都必須產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答的器件在第9 個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)將SDA 線拉低，表示其已收到一個(gè)8 位數(shù)據(jù)。</p><p>　　PCF8563 在接收到起始信號(hào)和從器件地址之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，如果器件已選擇了寫操作，則在每接收一個(gè)8 位字節(jié)之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)PCF8563 工作于讀模式時(shí)，在發(fā)送一個(gè)

19、8 位數(shù)據(jù)后釋放SDA 線并監(jiān)視一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，一旦接收到應(yīng)答信號(hào)，PCF8563 繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如主器件沒有發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，器件停止傳送數(shù)據(jù)并，等待一個(gè)停止信號(hào)主器件。</p><p>　　其中A0、A1 和A2 對(duì)應(yīng)24C02的管腳1、2 和3，PCF8563的從地址讀操作時(shí)為0A3H，寫操作時(shí)為0A2H。</p><p><b>　　寫操作:</b></p&g

20、t;<p><b>　　1.字節(jié)寫</b></p><p>　　在字節(jié)寫模式下,主器件發(fā)送起始命令和從器件地址信息(R/W 位置零)給從器件,在從器件產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)后,主器件發(fā)送PCF8563 的字節(jié)地址,主器件在收到從器件的另一個(gè)應(yīng)答信號(hào)后，再發(fā)送數(shù)據(jù)到被尋址的存儲(chǔ)單元。PCF8563 再次應(yīng)答，并在主器件產(chǎn)生停止信號(hào)后開始內(nèi)部數(shù)據(jù)的擦寫，在內(nèi)部擦寫過程中PCF8563 不再應(yīng)

21、答主器件的任何請(qǐng)求。</p><p><b>　　2．頁寫</b></p><p>　　用頁寫，PCF8563 可以一次寫入16 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，頁寫操作的啟動(dòng)和字節(jié)寫一樣，不同在于傳送了一字節(jié)數(shù)據(jù)后并不產(chǎn)生停止信號(hào)。主器件被允許發(fā)送P（PCF8563：P=15；）個(gè)額外的字節(jié)。每發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后PCF8563 產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答位并將字節(jié)地址低位加1， 高位保持不變。&l

22、t;/p><p>　　如果在發(fā)送停止信號(hào)之前主器件發(fā)送超過P+1 個(gè)字節(jié)，地址計(jì)數(shù)器將自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，先前寫入的數(shù)據(jù)被覆蓋。</p><p>　　接收到P+1 字節(jié)數(shù)據(jù)和主器件發(fā)送的停止信號(hào)后，芯片啟動(dòng)內(nèi)部寫周期將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)區(qū)，所有接收的數(shù)據(jù)在一個(gè)寫周期內(nèi)寫入PCF8563。</p><p><b>　　應(yīng)答查詢:</b></p><

23、;p>　　可以利用內(nèi)部寫周期時(shí)禁止數(shù)據(jù)輸入這一特性，一旦主器件發(fā)送停止位指示主器件操作結(jié)束時(shí)，PCF8563 啟動(dòng)內(nèi)部寫周期,應(yīng)答查詢立即啟動(dòng)，包括發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)和進(jìn)行寫操作的從器件地址。如果PCF8563 正在進(jìn)行內(nèi)部寫操作，不會(huì)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)。如果PCF8563已經(jīng)完成了內(nèi)部自寫周期，將發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，主器件可以繼續(xù)進(jìn)行下一次讀寫操作。</p><p><b>　　寫保護(hù)：</b>

24、;</p><p>　　寫保護(hù)操作特性可使用戶避免由于不當(dāng)操作而造成對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)部數(shù)據(jù)的改寫，當(dāng)WP</p><p>　　管腳接高時(shí)整個(gè)寄存器區(qū)全部被保護(hù)起來而變?yōu)橹豢勺x取。</p><p><b>　　讀操作：</b></p><p>　　PCF8563讀操作的初始化方式和寫操作時(shí)一樣，僅把（R/W） 位置為1，有三種

25、不同的讀操作方式：立即地址讀、選擇讀和連續(xù)讀。</p><p><b>　　立即地址讀：</b></p><p>　　PCF8563 的地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加1。也就是說，如果上次讀/寫的操作地址為N，則立即讀的地址從地址N+1 開始。如果N=E（這里對(duì)24C02,E=255;對(duì)PCF8563，</p><p>　　E=16），則

26、計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到0 且繼續(xù)輸出數(shù)。PCF8563 接收到從器件地址信號(hào)后（R/W 位置1），它首先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，然后發(fā)送一個(gè)8 位字節(jié)數(shù)據(jù)。主器件不需發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，但要產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。</p><p><b>　　選擇性讀:</b></p><p>　　操作允許主器件對(duì)寄存器的任意字節(jié)進(jìn)行讀操作,主器件首先通過發(fā)送起始信號(hào)、從器件地址和它想讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)的地址

27、執(zhí)行一個(gè)偽寫操作。在PCF8563 應(yīng)答之后，主器件重新發(fā)送起始信號(hào)和從器件地址，此時(shí)R/W 位置1， PCF8563 響應(yīng)并發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，然后輸出所要求的一個(gè)8 位字節(jié)數(shù)據(jù)，主器件不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)但產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。</p><p><b>　　連續(xù)讀：</b></p><p>　　連續(xù)讀操作可通過立即讀或選擇性讀操作啟動(dòng)。在PCF8563 發(fā)送完一個(gè)8 位字節(jié)數(shù)據(jù)后

28、，主器件產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)來響應(yīng)，告知PCF8563 主器件要求更多的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)每個(gè)主機(jī)產(chǎn)生的應(yīng)答信號(hào)PCF8563 將發(fā)送一個(gè)8 位數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)主器件不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)而發(fā)送停止位時(shí)結(jié)束此操作。從PCF8563 輸出的數(shù)據(jù)按順序由N 到N+1 輸出。讀操作時(shí)地址計(jì)數(shù)器在PCF8563 整個(gè)地址內(nèi)增加，這樣整個(gè)寄存器區(qū)域在可在一個(gè)讀操作內(nèi)全部讀出。當(dāng)讀取的字節(jié)超過E（對(duì)于PCF8563，E=16；對(duì)24C02， E=255）計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到零并

29、繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。</p><p><b>　　4 實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p><b>　　硬件連接</b></p><p>　　將并口線插在實(shí)驗(yàn)板與 PC 機(jī)的并口插座上；按圖2-17 連接實(shí)驗(yàn)線路(CH451 與CPU 連接實(shí)驗(yàn)線路見圖2-2)；仔細(xì)檢查無誤后，接通電源。（圖中箭頭表示需要接線的地方）</

30、p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　進(jìn)入 KEILC 開發(fā)環(huán)境編寫程序。首先根據(jù)2.3.5 節(jié)I2C 協(xié)議 內(nèi)容，編寫I2C 函數(shù)。在編寫I2C 函數(shù)時(shí)，應(yīng)注意代碼的可重用性，方便其它函數(shù)調(diào)用。例如：編寫起始信號(hào)函數(shù)時(shí)，可以將它獨(dú)立出來，</p><p>　　VOID BEGIN()</p><p>

31、;<b>　　{</b></p><p><b>　　程序代碼</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　PCF8563 的I2C 接口最大頻率是400KHZ，在程序中對(duì)一個(gè)IO 口操作完后，需要延時(shí)2.5</p><p>　　毫秒(本實(shí)驗(yàn)板CPU 晶

32、振為11.0592MHZ,一個(gè)指令周期為1.08 毫秒)。寫好I2C 讀寫函數(shù)后，可對(duì)PCF8563 進(jìn)行操作。先將CD4052 的通道選為0，這樣CPU 與PCF8563 物理聯(lián)接起來了。第一次操作需要對(duì)PCF8563 進(jìn)行初始化設(shè)置。先將0X00 分別寫入PCF8563 中地址為0X0,0X01的寄存器中，接著將要設(shè)置的時(shí)間按：年、月、星期、日、小時(shí)、分、秒的順序，以BCD碼格式寫入地址為0X08--0X02 的寄存器中，具體見表2

33、-8、表2-9。在將時(shí)間按：年、月、星期、日、小時(shí)、分、秒讀出后，按“XX-XX-XX”格式分兩屏顯示出來，顯示接口的應(yīng)用見2.1.1 顯示、鍵盤實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　在進(jìn)行I2C 總線操作時(shí)，請(qǐng)將所有中斷關(guān)閉，以防中斷程序，打亂其時(shí)序，操作完成再將中斷恢復(fù)。</p><p><b>　　實(shí)際測(cè)試</b></p><p>　　程序編譯成功

34、后，打開聯(lián)機(jī)下載軟件，將HEX 文件下載到89S52 中，觀看程序運(yùn)行結(jié)果，如有問題則修改程序，再次下載。</p><p>　　調(diào)試成功后,請(qǐng)將I2C 讀寫程序、設(shè)置時(shí)間程序和讀取時(shí)間程序，各寫成一個(gè)函數(shù)，以供其他模塊調(diào)用。</p><p><b>　　5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　按照實(shí)驗(yàn)說明書上的步驟和線路連接圖連接好電路后，

35、按照步驟運(yùn)行程序，最后成功出現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果，即：按下1 號(hào)按鍵，顯示測(cè)量得到的日期；按下2 號(hào)按鍵，顯示測(cè)量得到的時(shí)間。</p><p><b>　　6 小結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)該來說是比較輕松的，所有的操作步驟和連線方法在實(shí)驗(yàn)說明書上都有很詳細(xì)的描述，實(shí)驗(yàn)所需的代碼也不用自己編寫，是已經(jīng)給出的，我所要做的只是理解各個(gè)芯片的功能以及使用方法，了