畢業(yè)設計 電子日歷設計

1、<p><b>　　設計任務書</b></p><p><b>　　設計題目：</b></p><p><b>　　電子日歷</b></p><p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　1．主芯片用單片機、走時用時鐘芯片實現(xiàn)；&l

2、t;/p><p>　　2．顯示年、月、日和時間；</p><p>　　3．用按鍵實現(xiàn)省電和正常顯示之間切換；</p><p><b>　　設計進度要求</b></p><p>　　第一周：自選設計題目，查資料，收集信息；</p><p>　　第二周：寫出初步設計方案；</p><p

3、>　　第三周：各部分硬件框圖的設計；</p><p>　　第四周：軟件部分的設計；</p><p>　　第五周：接試驗箱實驗，并進行調試；</p><p>　　第六周：寫設計論文；</p><p>　　第七周：指導老師對設計報告進行檢查、修改，并定稿設計論文。</p><p>　　指導教師（簽名）：

4、 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設計的題目是電子日歷，可以正常的顯示年、月、日、時、分、秒。電子日歷具有性能穩(wěn)定、精確度高、成本低、易于產品化，以及方便、實用等特點。適用于家庭、公司、機關等眾多場所。為人們的日常生活、出行安排提供了方便，成為人們日常生活中不可缺少的一部分。</p><p&g

5、t;　　本次設計可分為兩部分：硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)。</p><p>　　硬件部分包括：AT89C51單片機、DS12C887時鐘芯片、74LS154譯碼器、ULN2003A驅動芯片。</p><p>　　利用單片機將RC復位電路、動態(tài)顯示電路、電源電路、去抖電路等正確的連接在一起，并通過單片機的編程來實現(xiàn)本次設計任務中的要求。</p><p>　　關鍵詞：單片機，日

6、歷，位碼，段碼，顯示</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p><b>　　目 錄I</b></p><p><b>　　1 概 述1</b></p><p

7、>　　1．1 單片機的組成及特點1</p><p>　　1．2 單片機的應用2</p><p><b>　　2 設計方案4</b></p><p>　　2．1 設計思路4</p><p>　　2．2 系統(tǒng)總體框圖4</p><p><b>　　3 硬件設計6</b

8、></p><p>　　3．1 單片機的選擇6</p><p>　　3．2 復位電路9</p><p>　　3．3 晶振電路10</p><p>　　3．4 時鐘芯片DS12C887介紹11</p><p>　　3．5 74LS154芯片介紹及ULN2003A的簡介15</p><p

9、><b>　　4 軟件設計18</b></p><p>　　5 單片機應用系統(tǒng)的測試26</p><p>　　5．1 在偉福中的調試26</p><p>　　5．2 在Keil中的調試并連接實驗箱27</p><p><b>　　致 謝31</b></p><

10、p><b>　　總 結32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　1 概 述 </b></p><p>　　1．1 單片機的組成及特點 </p><p>　　單片機是微型機的一個主要分支，在結構上的最大特點是把CPU

11、、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機芯片就是一臺計算機。 </p><p>　　單片機通過內部總線把計算機的各主要部件接為一體，其內部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進行數(shù)據(jù)交換時提供地址，CPU通過它們將地址輸出到存儲器或I/O接口；/數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲器或I/O接口之間，或存儲器與外設之間交換數(shù)據(jù)；控

12、制總線包括CPU發(fā)出的控制信號線和外部送入CPU的應答信號線等。單片機中的CPU、存儲器等部件將在后面章節(jié)陸續(xù)介紹。 </p><p>　　由于單片機的這種結構形式及它所采取的半導體工藝，使其具有很多顯著的特點，因而在各個領域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機主要發(fā)如下特點： </p><p>　?。?）有優(yōu)異的性能價格比。 </p><p>　?。?）高、體積小、有很高

13、的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 </p><p>　?。?）為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。 </p><p

14、>　?。?）低電壓，便于生產便攜式產品。 </p><p>　?。?） 部總線增加了I C（Inter-Integrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。 </p><p>　?。?）單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。 </p><

15、p>　　單片機作為計算機發(fā)展的一個重要領域，應用一個較科學的分類方法。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。</p><p>　　1. 通用型/專用型 </p><p>　　這是按單片機適用范圍來區(qū)分的。例如，89C51是通用型單片機，它不是為某種專用途設計的；專用型單片機是針對一類產品甚至某一個產品設計生產的，例如為了滿足電

16、子體溫計的要求，在片內集成ADC接口等功能的溫度測量控制電路。 </p><p>　　2. 總線型/非總線型 </p><p>　　這是按單片機是否提供并行總線來區(qū)分的。總線型單片機普遍設置有并行地址總線。 </p><p>　　數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴展并行外圍器件都可通過串行口與單片機連接，另外，許多單片機已把所需要的外圍器件及外設接口集成一片內，因此

17、在許多情況下可以不要并行擴展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機稱為非總線型單片機。 </p><p>　　3. 控制型/家電型 </p><p>　　這是按照單片機大致應用的領域進行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運算。 </p><p>　　能力強；用于家電的單片機多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設接口集成度高。 </p>

18、<p>　　顯然，上述分類并不是惟一的和嚴格的。例如，89C51類單片機既是通用型又是總線型，還可以作工控用。 </p><p>　　1．2 單片機的應用 </p><p>　　由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： </p><p>　　單片機在智能儀表中的應用 <

19、/p><p>　　單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比。 </p><p>　　2．單片機在機電一體化中的應用 </p><p>　　機電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機電一體化產品是指集成機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，具有智能化特征的機電產品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機

20、作為產品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。 </p><p>　　3．單片機在實時控制中的應用 </p><p>　　單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測控、航空航天、尖端武器、機器人等各種實時控制系統(tǒng)中，都可以用單片機作為控制器。單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產

21、品質量。 </p><p>　　4. 單片機在分布式多機系統(tǒng)中的應用 </p><p>　　在比較復雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。

22、</p><p>　　5．單片機在人類生活中的應用 </p><p>　　自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機。 </p><p>　　等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。 </p><p>　　綜合所述，從前必須由模擬電路或數(shù)字

23、電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。</p><p>　　本設計主要以單片機為主，單片機已成為計算機發(fā)展和應用的一個重要方面。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。</p><p><b>　　2 設計方案</b></p>

24、<p><b>　　2．1 設計思路</b></p><p>　　設計的題目是電子日歷的控制。根據(jù)設計要求日歷顯示正常的年、月、日、時、分、秒。要想實現(xiàn)上述功能，就必須將硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)有機的結合在一起，方可實現(xiàn)我們設計任務中的各項要求。</p><p>　　硬件系統(tǒng)主要有單片機AT89C51、DS12C887、74LS154 等。</p>

25、<p>　　AT89C51 主要功能是存儲程序、根據(jù)程序的內容對各個端口進行判斷并做出相應的處理。DS12C887主要的功能是控制年、月、日、時、分、秒的顯示效果。</p><p>　　根據(jù)設計要求，電子日歷要顯示年、月、日、時、分、秒就需要16個顯示數(shù)碼管，由于數(shù)碼管的數(shù)量較多，必須采用動態(tài)顯示掃描的方法。例如07-12-01，首先日分為個位和十位，個位顯示到09時，應向日的十位自動進位，即個位清0

26、，十位置1，顯示為10，繼續(xù)累計；當顯示為31時，日的十位就應自動向月的個位進位，顯示為01，當月顯示到09時，月的個位自動向月的十位進位，個位清0，十位置1，即為10，當月至12時，月向年的個位進位，即顯示08，同時月、日開始從01月01日繼續(xù)顯示，依次周而復始的循環(huán)運行。</p><p>　　根據(jù)按鍵電路可實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒的調整，當K1鍵按下時，可以調整時間，K2、K3鍵分別對時間進行加或減，K4鍵

27、可以切換正常模式與省電模式。</p><p>　　利用單片機將RC復位電路、動態(tài)顯示電路、電源電路、去抖電路等正確的連接在一起，并通過單片機的編程來實現(xiàn)本次設計任務中的要求。</p><p>　　2．2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　設計電路采用ATMEL的AT89C51芯片來做CPU，用AT89C51的內部EPROM作為程序存儲器。顯示部分位碼的擴展采用74L

28、S154，七段數(shù)碼管的驅動采用ULN2003A控制部分采用普通獨立按鍵。</p><p>　　在確定系統(tǒng)的大體形式之后，畫出系統(tǒng)的總框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)總框圖</p><p>　　系統(tǒng)總體框圖包括：單片機、控制電路、復位電路、顯示電路、電源部分。</p><p>　　單片機AT89C51芯片的主要功能是：存

29、儲程序，對存儲程序進行相應的處理從I/O口輸出。</p><p>　　復位電路：在單片機上有一個復位引腳RST，在單片機外部用電容和電阻控制RST。</p><p>　　控制電路：是用一個按鍵控制日歷的省電和正常顯示。</p><p>　　顯示電路：主要用于顯示日歷的結果。</p><p>　　電源電路：采用+5V的直流電源供電。</p

30、><p><b>　　3 硬件設計</b></p><p>　　硬件電路主要包括：時鐘芯片、單片機、顯示電路、譯碼器以及電源等幾部分。</p><p>　　時鐘芯片選擇：選用DS12C887實時芯片。</p><p>　　單片機的選擇：選用AT89C8051單片機，配備11.0592MHz晶振。P1.0—P1.4作數(shù)碼管的位

31、選口，P0.0—P0.6作數(shù)碼管的段選口。</p><p>　　顯示電路的選擇：采用軟件譯碼器動態(tài)顯示，共陰極LED數(shù)碼管。</p><p>　　復位電路的選擇：RC復位電路。</p><p>　　譯碼器的選擇：采用4線—16線譯碼器74LS154。</p><p>　　電源電路的選擇：采用直流+5V電源供電。</p><

32、p>　　3．1 單片機的選擇</p><p>　　單片機實質上是一個芯片，在實際應用中，必須外加各種擴展接口電路、外部設備等相關硬件和軟件，才能構成一個單片機系統(tǒng)。盡管各類單片機很多，但無論是從世界范圍或是從全國范圍來看，使用最為廣泛的應屬MCS-51單片機。</p><p>　　單片微型計算機市指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括CPU、隨機存

33、儲器RAM、只讀存儲器ROM、基本輸入/輸出接口電路、定時器/計數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構成一個完整的微型計算機，從而實現(xiàn)微型計算機的基本功能。</p><p>　　89C51單片機是在一塊芯片中集成了CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器和多種功能的I/O現(xiàn)等一臺計算機所需的基本功能部件。主要包括1個8位CPU、1個片內振蕩器及時鐘電路、128B RAM、4KB ROM、2個16位定時器計數(shù)器、32條可編程的

34、I/O線和一個可編程的全雙工串行接口、5個中斷源、2個中斷優(yōu)先級套中斷結構。其內部結構示意圖如圖3.1：</p><p>　　圖3.1 單片機內部結構示意圖</p><p>　　1、中央處理器 CPU是單片機的內部核心部件，是一個8位二進制數(shù)的中央處理單元，主要由運算器，控制器和寄存器陣列構成。</p><p>　　2、控制器 控制器是單片機內部各部件按一定時序

35、協(xié)調工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件。控制器主要由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、振蕩和定時控制邏輯電路等構成。</p><p>　　3、寄存器陣列 寄存器陣列式單片機內部的臨時存儲單元或固定用途單元，包括通用寄存器組和專用寄存器組。</p><p>　　4、存儲器 程序存儲器是可讀不可寫的，用于存放編號的程序和表格常數(shù)。</p><p>　　5、數(shù)據(jù)

36、存儲器是即可讀也可寫的，用于存放運算的中間結果，進行數(shù)據(jù)暫存及數(shù)據(jù)緩沖等。</p><p>　　6、定時器計數(shù)器 89C51內部有2個16位可編程定時器計數(shù)器，簡稱為定時器0(T0)和定時器1(T1)，T0和T1在定時器控制寄存器TCON和定時器方式選擇寄存器TMOD的控制下，可工作在定時器模式或計數(shù)器模式下，每種模式又有不同的工作方式。89C51有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產生中斷用于控

37、制程序轉向。</p><p>　　7、并行輸入輸出(I/O)口 89C51共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p>　　89C51單片機內部總線是單總線結構，即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的。 89C51有40條引腳， 與其他51系列單片機引腳是兼容的。 這40條引腳可分為I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分。 89C51單片機為雙列

38、直插式封裝結構， 如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 89C51引腳分配圖</p><p>　　Pin40：電源腳。工作電壓為+5V</p><p><b>　　Pin20：接地端</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏極開路的雙向I/O口，每腳可以吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫

39、“1”時，被定義為高阻輸入，P0口能夠用于外部數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位，在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0口輸出原碼，此時，P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流，P1口管腳寫入1時，被內部上拉為高，可用作輸出，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部

40、上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可以接收、輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這就是內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“

41、1”時，它利用內部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可以接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”時，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平；P3口將輸處電流（ILL），這就是上拉的緣故。</p&

42、gt;<p>　　P3口也可以作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p>　　P3.0： RXD (串行輸入口)</p><p>　　P3.1： TXD (串行輸出口)</p><p>　　P3.2： (外部中斷0)</p><p>　　P3.3： (外部中斷1)</p><p>

43、　　P3.4：T0 (定時/計數(shù)器0)</p><p>　　P3.5： T1 (定時/計數(shù)器1)</p><p>　　P3.6： (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通線)</p><p>　　P3.7： (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通線)</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號</p><p>

44、;　　RST復位輸出：當振蕩器復位時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入；</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　振蕩器特性 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內振蕩器，石英振蕩器和陶瓷振蕩器均可采用，如果

45、采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不連接，有余的輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈沖沒有任何嚴格的要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　3．2 復位電路</b></p><p>　　單片機在開機時或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復位. 復位的作用是使中央處

46、理器CPU以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)重新開始工作.</p><p>　　89S51單片機的復位靠外部電路實現(xiàn),信號由RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時,只要保持RST引腳高電平兩個機器周期,單片機即復位. 復位后,PC程序計數(shù)器的內容為0000H,片內RAM中內容不變. 復位電路一般有上電復位、手動開關復位和自動復位電路3種,如圖3.3所示.</p>

47、<p>　　a.上電復位電路 b. 手動復位電路 c. 自動復位電路</p><p>　　圖3.3 單片機復位電路</p><p><b>　　3．3 晶振電路</b></p><p>　　1．晶體振蕩器的作用：石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代LC諧振回路的晶

48、體諧振元件。 </p><p>　　2．本次設計所用的晶體振蕩電路如圖3.4所示： </p><p>　　圖3.4 晶體振蕩電路</p><p>　　此晶振電路所選用的石英晶振頻率為12MHZ。</p><p>　　時鐘周期就是單片機外接晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時間周期就是1/12us），是計算機中最基本的、最小的時間單位。<

49、/p><p>　　在一個時鐘周期內，CPU僅完成一個最基本的動作。對于某種單片機，若采用了1MHZ的時鐘頻率，則時鐘周期為1us；若采用4MHZ的時鐘頻率，則時鐘周期為250us。由于時鐘脈沖是計算機的基本工作脈沖，它控制著計算機的工作節(jié)奏（使計算機的每一步都統(tǒng)一到它的步調上來）。顯然，對同一種機型的計算機，時鐘頻率越高，計算機的工作速度就越快。但是，由于不同的計算機硬件電路和器件的不完全相同，所以其所需要的時鐘周頻

50、率范圍也不一定相同。我們學習的51系列單片機的時鐘范圍是1.2MHz-12MHz。</p><p>　　3．4 時鐘芯片DS12C887介紹</p><p>　　本次設計采用實時時鐘芯片是DS12C887，這種實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預。此外，事實上時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有

51、可編程方波輸出功能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實時時鐘芯片內部還帶有非易失性RAM，可用來存放需長期保存但有時也變更的數(shù)據(jù)。LED數(shù)碼管電子時鐘電路采用24小時記時方式，日期和時間用16位數(shù)碼管顯示，采用AT89C51單片機，5V電池供電，只要使用一個按鍵開關即可進入省電(顯示LED數(shù)碼管)和正常顯示兩種狀態(tài)。</p><p>　　顯示范圍：年份可走99年，如2001—2099；日、月正常顯示，能識別閏

52、年閏月；時間采用24小時制。</p><p>　　顯示格式：日期按照年、月、日排列，如2005年12月20日顯示為：05-12-20；時間按時、分、秒排列，如12點30分55秒顯示為12-30-55。</p><p>　　顯示位數(shù)：6位七段LED數(shù)碼管工作正常和節(jié)電顯示。</p><p>　　時鐘誤差：24小時誤差3-5秒。</p><p>

53、　　DS12C887時鐘芯片采用CMOS技術制成，該芯片帶有內部晶體振蕩器并內置有鋰電池，因此斷電后仍可運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。時間、日歷和定鬧具有二進制碼和BCD碼兩種形式，并可設定12小時或24小時制式以及Motorola和Intel總線時序。DS12C887內含128字節(jié)RAM，其中有10個時鐘寄存器、4個控制寄存器和114字節(jié)通用RAM，所有RAM單元都具有掉電保護功能，因此可被用作非易失性RAM。DS12C887內部具有定鬧中

54、斷、周期中斷、時鐘更新周期、結束中斷等，且三個中斷源可分別由軟件屏蔽。</p><p>　　3．4．1 DS12C887主要功能簡介</p><p>　　(1) 內含一個鋰電池，斷電后運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。</p><p>　　(2) 計秒、分、時、天、星期、日、月、年、并有閏年補償功能。</p><p>　　(3) 二進制數(shù)碼或BCD碼表

55、示時間，日歷和定鬧。</p><p>　　(4) 12小時或24小時制，12小時時鐘模式帶有PM和AM指示，有夏令時功能。</p><p>　　(5) Motorola和Intel總線時序選擇。</p><p>　　(6) 有128個字節(jié)RAM單元與軟件接口，其中14個字節(jié)作為時鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用RAM，所有RAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。</

56、p><p>　　(7) 可編程方波信號輸出。</p><p>　　(8) 中斷信號輸出（IRQ）和總線兼容、定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期、結束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進行測試。</p><p>　　3．4．2 DS12C887引腳說明及原理</p><p>　　DS12C887管腳圖如圖3.5所示：</p><p&

57、gt;　　圖3.5 DS12C887管腳排列圖</p><p>　　VCC：直流電源+5V電壓。當5V電壓在正常范圍內時數(shù)據(jù)可讀寫；當VCC低于4.25V，讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當VCC下降到3V以下時，RAM和計數(shù)器被切換到內部鋰電池。</p><p>　　MOT(模式選擇)：MOT管腳接到VCC時，選擇MOTORLA時序；當接到GFND時。選擇INTEL時序。</p>

58、<p>　　SQW(方波信號同)：SQW管腳能從實時時鐘內部15級分頻器的13個抽頭中選擇一個作為輸出信號，其輸出頻率可通過對寄存器A編程改變。</p><p>　　AD0～AD7(雙向地址數(shù)據(jù)復用線)：總線接口即MOROROLA微機系列和INTEL微機系列接口。</p><p>　　AS(地址選通輸入)：用于實現(xiàn)信號分離，在ADALE的下降沿把地址鎖入DS12C887。&l

59、t;/p><p>　　DS(數(shù)據(jù)選通或讀輸入)：DSRD客腳有兩種操作模式，取決于MOT管腳放的電平，當使用MOTOROLA時序時，DS時一正脈沖，出現(xiàn)在總線周期的后段稱為數(shù)據(jù)選通；在讀周期DS指示DS12C887驅動雙向總的時刻，在寫周期DS的后沿使DS12C887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇INTEL時序時DS稱作（RD），RD與典型存儲器的允許信號（OE）的定義相同。</p><p>　　R/W(讀

60、/寫輸入)：R/W管腳也有兩種操作模式。選MOTOROLA時序時，R/W是一電平信號，指示當前周期是讀或寫周期；DSO為高電平時，R/W高電平指示讀周期，R/W低電平指示寫周期；選INTEL時序，R/W信號是一低電平信號，稱為WR。在此模式下，R/W管腳與通用RAM的寫允許信號（WE）的含義相同。</p><p>　　CS（片選輸入）：在訪問DS12887的總線周期內，片選信號必須保持為低。</p>

61、<p>　　IRQ（中斷申請輸入）：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷條件滿足時，IRQ處于高阻態(tài)。IRQ線是漏極開路輸入，要求外接上接電阻。</p><p>　　RESET（復位輸出）：當該腳保持低電平時間大于200ms，保證DS12C887有效復位。</p><p>　　DS12C887內部由振蕩電路、分頻電路、周期中斷/方波選擇電路，14字節(jié)時鐘和控制單元，114

62、字節(jié)用戶非易失RAM，十進制/二進制累加器，總線接口電路，電源開關寫保護單元和內部鋰電池等部分組成。Vcc：直流電源+5V電壓。當5V電壓在正常范圍內時，數(shù)據(jù)可讀寫，當Vcc低于4。25V，讀寫被禁止，計時功能仍繼續(xù)；當Vcc下降到3V以下時，RAM和計時器供電被切換到內部鋰電池。</p><p>　　3．4．3 DS12C887的中寄存器的功能和作用</p><p>　　DS12887內

63、部RAM和專用寄存器地址功能，地址00H～03H單元取值范圍是00H～3BH(10進制0～59)；04H～05H單元按12小時制取值范圍是上午（AM）01H～0CH(1～12)，下午（PM）81H～8CH(81～92)按24小時制取值范圍使00H～17H(1～23)；06H單元取值范圍使00H～07H（0～7）；07H單元取值范圍01H～1FH(1～31)；08H單元取值范圍是01H～0CH(1～12)；09H單元取值范圍是00H～63

64、H(0～99)。DS12C887的RAM和各專用寄存器的訪問如下實現(xiàn)，若片選地址DS=#0DDXXH，則芯片內部RAM和寄存器和地址為#0DD00H～#ODD7FH。應指出的是，盡管DS12C887的專用時標年寄存器只有一個，但通過軟件編程可利用其內部的不掉電的RAM區(qū)的一個字節(jié)實現(xiàn)年度的高兩位顯示。</p><p><b>　　寄存器A</b></p><p>　　

65、寄存器A各位不受復位的影響，UIP位為只讀位，其它各位可讀寫，寄存器的控制字的格式。</p><p>　　A、UIP位：更新周期標志位。該位為“1”時，表示芯片正處于或將開始更新周期，此時程序不準讀寫師表寄存器；該位為“0”時，表示至少在244us后開始更新周期，此時程序可讀芯片內時標寄存器。該位是只讀位。</p><p>　　B、DV0、DV1、DV2：芯片內部震蕩器RTC控制位。當芯片

66、接觸復位狀態(tài)，并將010寫入DV0、DV1、DV2后，另一個更新周期將在500ms后開始。因此，在程序初始化時可用這三各精確地使芯片在設定的時間開始工作。這與MC146818不同的使DS12C887固定使用32768Hz的內部晶體，所以DV0=“0”、DV1=“1”、DV2=“0”，即可啟動RTC。</p><p>　　C、RS3、RS2、RS1、RS0：周期中斷可編程方波輸出速率選擇位。各種不同的組合可以產生不

67、同的輸出。程序可以通過設置寄存器B的SQWF和PIE位控制是否允許周期中斷方波輸出。其寄存器A輸出速率選擇位。</p><p>　　3．4．4 DS12C887的中斷和更新周期</p><p>　　DSC12C887處于正常工作狀態(tài)時，每秒鐘將產生一個更新周期，芯片處于更新周期的標志是寄存器A中的CPU位為1。在更新周期內，芯片內部時標寄存器數(shù)據(jù)處于更新階段，故在該周期內，微處理器不能讀芯

68、片時標寄存器中的內容，同時秒時標寄存器內容加1，并檢查其他時標寄存器內容是否有溢出。如果有溢出則相應進位日、月、年。另外一個功能是檢查三個時、分、秒報警時標寄存器的內容是否與對應時標寄存器的內容相符，如果相符則寄存器C中的AF位置1。如果報警時標寄存器的內容為COH到FFH之間的數(shù)據(jù)，則為不關閉狀態(tài)。</p><p>　　為了采樣時標寄存器中的數(shù)據(jù)，DS12C887提供了兩種避開更新周期內訪問時標寄存器的方案：第

69、一種是利用更新周期結束發(fā)出的中斷。它可以編程允許在每次更新周期結束后發(fā)生中斷申請，提醒CPU將有998ms左右的時間去獲取有效的數(shù)據(jù)，在中斷之后的998ms時間內，程序可先將時標數(shù)據(jù)讀支芯片內部的不掉電靜態(tài)RAM中。因為芯片內部的靜態(tài)RAM和狀態(tài)寄存器是可隨時讀寫的，在離開中斷服務子程序前應清除寄存器C中的IRQF位。另一種是：利用寄存器A中的UIP位來指示芯片是否處于更新周期。在UIP位從低變高244us后，芯片將進行更新周期，所以檢

70、測到UIP位為低電平時，則利用224us的間隔時間去讀取時標信息。如檢測到UIP位為1，則可暫緩讀數(shù)據(jù)，等到UIP變成低電平再去讀數(shù)據(jù)。</p><p>　　3．4．5 DS12C887初始化方法</p><p>　　DS12C887采用連續(xù)工作制，一般無須每次都初始化，即使是系統(tǒng)復位時也如此。但初始化時，首先應禁止芯片內部的更新周期操作，所以先將DS12C887狀態(tài)寄存器B中的SET位置

71、1，然后初始化00H～09H時標參數(shù)寄存器和狀態(tài)寄存器A，此后再通過讀狀態(tài)寄存器C、清除寄存器C中的周期中斷標志位PE、報警中斷標志位AF、更新周期結束中斷標志位UF。通過讀寄存器D中的VRT位，讀狀態(tài)寄存器后VRT位將自動置1，最后將狀態(tài)寄存器B中的SET位置0，芯片開始計時工作。</p><p>　　3．5 74LS154芯片介紹及ULN2003A的簡介</p><p>　　本設計要用

72、到16個七段數(shù)碼管，單片機的P0端口只有8根線，根本不夠用，所以用74LS154來擴展，74LS154使4——16譯碼器，只用單片機的四根線就可以接16個數(shù)碼管的位碼端，因為74LS154使一個4入16出的譯碼器，在本設計中共有16個顯示數(shù)碼管，所以一個74LS154譯碼器的輸出端剛好夠用。LED數(shù)碼管采用共陰極。</p><p>　　在設計中74LS154的輸入端有單片機的P1.0～P1.3口提供段碼控制信號，

73、輸出端接數(shù)碼管的段碼管腳（既圖中的0管腳）。</p><p>　　74LS154管腳圖如圖3.6所示，74LS154真值表如表3.7所示：</p><p>　　圖3.6 74LS154管腳</p><p>　　表3.7 74LS154真值表</p><p>　　ULN2003A有美國Texas Instruments公司、美國Sprague

74、公司生產，由7組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網(wǎng)絡以及鉗位二極管網(wǎng)絡構成，具有同時驅動7組負載的能力，為單片雙機型大功率高速集成電路。</p><p>　　ULN2003A是一個驅動器，它的輸入端接單片機的P0.0～P0.7口，輸出接數(shù)碼管的位碼端上，由于此設計中用到的數(shù)碼管數(shù)量多，而單片機的輸出不能一下驅動，所以通過ULN2003A進行驅動。</p><p>　　ULN2003A管腳如圖3

75、.8所示：</p><p>　　圖3.8 ULN2003A管腳圖</p><p><b>　　4 軟件設計</b></p><p>　　軟件設計分為：動態(tài)掃描、主程序、系統(tǒng)資源分配和軟件模塊幾部分，在此設計中采用定時器來完成動態(tài)掃描顯示。用定時器T0定20ms的時間間隔，每次定時時間到時就輸出一個LED信號，即顯示一位。主程序初始化后，就開始進

76、行對DS12C887的讀時間；讀完后送顯示緩沖區(qū)，同時并對定時時間進行判斷比較。DS12C887的地址由114字節(jié)的用戶RAM存放。10字節(jié)的存放實時時鐘時間\日歷和定鬧RAM及用于控制和狀態(tài)的4字節(jié)特殊寄存器組成，幾乎所有的128個字節(jié)直接讀寫。</p><p>　　設計程序有：主程序、讀取時間的子程序和顯示刷新程序。</p><p>　　主程序框圖如圖4.1所示：</p>

77、<p>　　圖4.1 主程序框圖</p><p><b>　　主程序如下所示：</b></p><p><b>　　ORG 000H</b></p><p>　　LJMP START</p><p><b>　　ORG 0030H</b></p>&l

78、t;p>　　START： MOV 30H，#0</p><p><b>　　SETB P1.1</b></p><p>　　SECOND EQU 2000H</p><p>　　MINUNTE EQU 2001H ；時鐘芯片寄存器</p><p>　　HOUR EQU

79、2004H </p><p>　　WEEK EQU 2006H ；它們代表秒、分鐘、時、日期</p><p>　　DATE EQU 2007H ；年、月</p><p>　　MONTH EQU 2008H</p><p>　　YEAR EQU 200

80、9H ；可以改變實際連線，地址也相應改變</p><p>　　TREGA EQU 200AH ；四個控制寄存器</p><p>　　TREGB EQU 200BH </p><p>　　TREGC EQU 200CH</p><p>　　TREGD EQU 200DH&

81、lt;/p><p>　　TUPDATE EQU 80H ；如果TREGA.7=1，時鐘芯片更新</p><p>　　TBHALT EQU 10000010B ；24/12=1，采用24小時計時制</p><p>　　將TBHALT寫入TREGB，停止計時</p><p>　　TBSALT

82、 EQU 0000000B ；將TBSTART寫入TREGB繼續(xù)計時</p><p>　　F32K EQU 20H </p><p>　　MOV A，#TBHALT ；SET=1，PIE，AIE，UIE，SQWE=0，DM=0</p><p>　　MOVX @DPTR，A

83、 ；24/12=1，24HOURS，DSE=0</p><p>　　MOV @DPTR，#TREGD</p><p>　　MOV A，#32H ；設置控制寄存器，開晶振。</p><p>　　MOV @DPTR，A</p><p>　　MOV DPTR，BHALT<

84、;/p><p>　　MOV A， @DPTR</p><p>　　MOV @DPTR，A</p><p>　　MOV A，@DPTR</p><p>　　MOV A，#TBHALT ；開始計時</p><p>　　MOVX @DPTR，A</p><p>

85、;　　SS1：LCALL TIMEREC</p><p>　　JNB P1.4 ，SS1</p><p>　　LCALL DSPLAY</p><p><b>　　LJMP SS1</b></p><p>　　讀取時間子程序框圖如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 讀取時間的子程序

86、框圖</p><p>　　讀取時間程序如下所示：</p><p>　　TIMEREC：PUSH ACC</p><p>　　MOV ACC，IE</p><p><b>　　CLR ETO</b></p><p>　　MOVRO，DPL ；將指針存入RO、

87、R1</p><p><b>　　MOVR1，DPH</b></p><p>　　MOV DPTR ，#TREGA ；如果DS12C887正在更新則等待</p><p>　　TIMEWALT：MOVX A，@A+DPTR</p><p>　　JB ACC.7，TIMEWALT

88、 ；否則，讀取秒數(shù)、分鐘等數(shù)值</p><p>　　MOV DPTR，#SECOND</p><p>　　MOVX A，@A+DPTR</p><p>　　MOV R6 ，A</p><p>　　MOV DPL ，R3 </p><p>　　MOV DPH ，R1</p><p&

89、gt;　　MOVX A，@DPTR ；取出原來的秒數(shù)</p><p>　　SUB A， R6 ；如果時間未改變則退出</p><p>　　JNZ GETTIME</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　GETTIME： IN

90、C RO</p><p>　　INC RO ；指向：所指單元</p><p>　　MOV A， @EO</p><p>　　CPL A ；將“：”取反，每秒變化一次</p><p>　　MOV @EO ， A

91、 ；以控制亮和滅，形成閃爍效果</p><p>　　MOV A， R6 ；恢復時間值</p><p>　　MOVX @DPTR ，A</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p>　　MOV R3，DPL</p><p>

92、;　　MOV R1，DPH</p><p>　　MOV DPTR ，#MINUTE ；讀取并存儲分鐘</p><p>　　MOVX A，@DPTR</p><p>　　MOV DPL ，R3</p><p>　　MOV DPH，R1</p><p>　　MOVX A， @DPTR，A

93、</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p>　　MOV R3，DPL</p><p>　　MOV R1，DPH</p><p>　　MOV DPTR，#HOUR ；讀取并存儲小時</p><p>　　MOVX A， @DPTR&l

94、t;/p><p>　　MOV DPL，R3</p><p><b>　　MOVDPH，R1</b></p><p>　　MOVX @DPTR，A</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p>　　MOV R3，#DPL</p><

95、;p>　　MOV R1，#DPH</p><p>　　MOV DPTR ，#DATA ；讀取并存儲日期</p><p>　　MOVX A，@DPTR</p><p>　　MOV DPL ，R3</p><p>　　MOV DPH ，R1</p><p>　　MOVX @DPT

96、R ，A</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p>　　MOV R3 ，#TONTH ；讀取并存儲月份</p><p>　　MOVX A， @DPTR </p><p>　　MOV DPL ，R3</p><p>　　MOV

97、 DPH ，R1</p><p>　　MOVX @DPTR ，A</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p>　　MOV R3，DPL</p><p>　　MOV R1，DPH</p><p>　　INC DPTR，#HOUR

98、 ；讀取并存儲年號</p><p>　　MOVC A，@DPTR</p><p>　　MOV DPL ，R3</p><p>　　MOV DPH ，RR1</p><p>　　MOVX @DPTR ，A ；寄存器恢復保護</p><p><b>　　POP

99、ACC</b></p><p>　　MOV IE，ACC</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　RET </b></p><p>　　顯示刷新子程序框圖如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 顯示刷新子程序框圖

100、</p><p>　　顯示刷新子程序如下所示：</p><p>　　MOV 40H ，R3</p><p>　　PUSH ACC</p><p>　　DISPLAY： MOV A， RO</p><p>　　MOV R6 ，A ；顯示指針首址保護，存入R6</p

101、><p>　　INC DPTR ；先將指針指向分鐘單元</p><p>　　MOVX A，@DPTR</p><p>　　MOV R3，A ；保護寄存器A數(shù)據(jù)</p><p>　　ANL A， #OFOH</p><p>　　SWAP

102、 A ；得到小時的十位</p><p>　　MOV @R0 ，A</p><p>　　INC R0 ；顯示指針加一</p><p>　　MOV A， R3</p><p>　　ANL A， #OFOH ；得到小時的個位<

103、;/p><p>　　MOV @R0，A ；存入顯示緩沖區(qū)</p><p>　　INC R0 ；跳過分號的顯示單元</p><p><b>　　INC R0 </b></p><p>　　DEC DPTR</p><p&

104、gt;　　MOVX A， @DPTR</p><p>　　SWAP A ；得到分鐘的十位</p><p>　　MOV @R0，A</p><p>　　INC R0 ；顯示指針加一</p><p><b>　　MOV A，R3</b&

105、gt;</p><p>　　ANL A， #OFOH ；得到分的個位</p><p>　　MOV @R0 ，A ；存入顯示緩沖區(qū)</p><p>　　MOVX @DPTR，A ；A\C 口均為輸出，方式0</p><p>　　MOV R4，#1F

106、H ；位選字</p><p>　　MOV A，R4 ；送位選字中間變量</p><p>　　MOVX @DPTR，A ；從位選字入（采用共陰接法全滅）</p><p>　　DEC DPTR ；指向PA口</p><

107、;p>　　DEC DPTR </p><p>　　MOV A，@R0 ；查段碼</p><p>　　ADD A，#0DH</p><p>　　MOVC A，@A+PC</p><p>　　MOVX @DPTR，A ；段選碼送PB口</p><

108、p>　　ACALL DLL ；延時一毫秒</p><p>　　INC R0 ；指向顯示緩沖區(qū)下一單元</p><p>　　MOV A， R4</p><p>　　JNB ACC .0，LD1 ；判斷16位顯示完</p><p>

109、　　RR A ；未顯示完，變?yōu)橄乱晃晃贿x字</p><p>　　MOV A，R4</p><p>　　AJMP LDO ；轉顯示下一位</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　LD1

110、：RET</b></p><p>　　DSGE： DB 3FG，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7D，07H，7FH，67H，77H，7CH，</p><p>　　“ 0”“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“A”“B”</p><p>　　39H，5EH，79H，71H;</p><p>　　“C”“

111、D”“E”“F”</p><p>　　DL1： MOV R7，#02H ；延時子程序</p><p>　　DL： MOV R6，#OFFH</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DL6： DJNZ R6，DL6</p><p>　　DJ

112、NZ R7，DL</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　5 單片機應用系統(tǒng)的測試</p><p>　　5．1 在偉福中的調試</p><p>　　通過偉福仿真軟件和Keil軟件來驗證程序。首先打開偉福仿真軟件的界面，對仿真器的參數(shù)值進行設置。其設置如圖5.1所示：</p>&l

113、t;p>　　圖5.1 仿真器的選擇</p><p>　　我所選的是8751的仿真器，在目標生成文件中選擇生成BIN和HEX文件（即二進制和十六進制文件）其設置如圖5.2所示，設置完成后點“好”就可以了。</p><p>　　圖5.2 生成文件的設置</p><p>　　然后在偉福里面輸入我們的程序進行調試，剛開始有好幾處錯誤，我們的程序沒有通過編譯，然后我就查

114、找錯誤的所在，一一更改之后終于通過編譯，其運行結果如圖5.3所示：</p><p>　　圖5.3 編譯通過后的界面</p><p>　　5．2 在Keil中的調試并連接實驗箱</p><p><b>　　1、打開項目</b></p><p>　　在偉福內調試通過以后，再在Keil中下載到實驗箱上進行驗證，顯現(xiàn)出所要求的效

115、果。而在Keil中也要進行一些參數(shù)的設置，首先打開Keil仿真軟件，首先要新建一個項目，點菜單Project→New Project，在彈出的對話框中選擇保存的路徑并輸入項目名稱“wang”后保存，然后在彈出新的項目窗口中選擇參數(shù)，其參數(shù)的設置如下，由于我們使用的是Atmel公司的芯片，所以要選Atmel后，點擊確定。 </p><p><b>　　2、設置芯片</b></p>

116、<p>　　在彈出的對話框中選擇AT89C51這個芯片，點擊確定。如圖5.4所示：</p><p><b>　　圖5.4 芯片選擇</b></p><p><b>　　3、設置參數(shù)值</b></p><p>　　所設置的參數(shù)值如圖5.5所示：</p><p><b>　　圖5.

117、5 參數(shù)設置</b></p><p><b>　　4、設置頻率</b></p><p>　　在Xtal中輸入頻率為11.0592MHz，然后再選Debug這個標簽，選中第二個Use復選框后點擊Setting在彈出的對話框中選擇Baudrate這一項，設置它的參數(shù)為38400。如圖5.6所示：</p><p><b>　　圖