利用单片机与DS1302制作电子时钟Word文件下载.docx
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是用单片机的可编程定时器。
利用单片机部的定时计数器进行中断定时，配合软件延时实现时分秒的计时。
该方案节省硬件成本，但程序设计较复杂。
显示方案：
一个良好的显示模块对一个系统非常重要，所有操作结果和计时结果，都要通过显示模块来显示出来。
同时显示模块提供了良好的人机交互平台。
常用的显示模式有LED7段数码管显示、点阵显示和液晶显示。
液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以与影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。
但由于液晶其成本偏高。
在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片。
鉴于LED7段数码管成本低，也比较容易实现的特点，最终确定使用共阳极数码管来显示。
1.4设计任务与要求
任务：
设计一个可调时与日期显示的电子时钟
要求：
1、用DS1302来实现对时间的计算
2、用7段LED来显示时间
3、加独立式键盘来进行调时
二、电子时钟软件和硬件设计
2.1硬件电路设计
2.1.1工作原理
此电子时钟可显示的时间围为：
2000年1月1日0点至2100年12月31日23时59分。
此时钟在正常计时模式下具有自动调整每月的天数的变化，并用接电池对时间保持。
时间为24小时至。
接通电源对时间进行调整，按定时设置键确定被修改位的值。
用时钟芯片记忆当前时间并保持，待下次接通电源无须调整能正确显示当前时间。
定时设置：
菜单按键，松开按键时有效
此按键实现闹铃功能，设定一个时间，此时四位数码管第四位的小数点亮起，表示有闹铃设置；
当闹铃是可按此键结束闹铃。
时、分调整:
加一键，松开按键有效
当定时设置键选中要修改的位时，如分（分闪烁时），按此键可以使分的值从当前值开始加一，加至60时变为00（59过后即显示00，不显示60）；
而时则在加至24时变为00（23过后即显示0，不显示24）；
日在加至32时变为00（即31过后即显示0，不显示32）;
月在加至13时变为00（即12过后即显示0，不显示13）；
年在至2100时变为2000（即2099过后即显示2000，不显示2100）
日期显示:
年、月显示键，松开按键有效
按下此键松开后，显示为日期，5秒后自动返回时间显示。
2.1.2单元模块电路
1独立按键模块
系统有四个独立按键，分别接至单片机P1.4、P1.5、P1.6、P1.7口。
2显示模块
本系统显示模块电路由四个PNP三极管和一个四位一体7段LED数码管组成。
PNP三极管用来驱动数码管。
3复位电路模块
复位电路主要的功能是使整个系统初始化，在每次上电时系统自动初始化。
使CPU与其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，单片机应用程序必须以此作为设计的前提。
4时钟芯片模块
DS1302时钟芯片是本系统实现高精度计时的关键。
利用DS1302时钟芯片独立于单片机来计时，在提高计时进度的同时也提高了整个系统的抗干扰能力。
DS1302通过SCLK、I/O、RES端口和单片机AT89C51进行通信。
SCLK接至单片机P1.1口，在读写操作时给DS1302提供相应的时钟脉冲；
I/O接至P1.2用来传送所有的数据；
RES接至单片机P1.3上用来控制单片机与时钟芯片间的数据传送的开始与结束。
DS1302的工作原理与使用方法见附录Ⅰ。
5主控模块
主控模块的核心组成部分是单片机AT89C51，承担着所有操作任务的调控与分派工作。
6闹钟模块
闹铃模块由蜂鸣器和蜂鸣器的驱动组成。
在有闹铃发生的时候，蜂鸣器的驱动电路驱动蜂鸣器发声，产生闹铃的效果。
2.1.3元器件清单
元件名称
规格型号
数量（个）
单片机
AT89S51
1
时钟芯片
DS1302
4位一体的共阳LED显示器
7SEG-MPX4-CA-BLUE
按键
BUTTON
3
电阻
2K
4
排阻
4.7K
三极管
PNP
10K
10
2.2软件设计
2.2.1程序设计流程
Y
N
NY
YNN
Y
N
三、电路调试
各程序模块具有一定的独立性，因此可以先调试模块，在模块功能都能实现的前提下，再调试总程序，这样能快捷地检查判断硬件或软件上的问题。
调试结果与解决办法如下：
1．测试DS读写模块时，从LED显示能正确写入与读取当前时间，但DS1302的工作情况不太理想，主要表现在实时时间稍微偏快。
DS1302时钟的产生基于外接的晶体振荡器，振荡器的频率为32768HZ，该晶振通过引脚X1、X2直接连接至DS1302，即DS1302是依靠外部晶振与其部的电容配合来产生时钟脉冲，由于DS1302在芯片本身已经集成了5pF的电容。
所以，为了获得稳定的可靠的时钟，必须选用具有5pF负载电容的晶振。
然而，许多人在选用晶振时仅仅注意了晶振的额定频率值，而忽视了晶振的负载电容大小，甚至连许多经销商也不能提供所售晶振的负载电容，所以即使在使用中选用了符合32768Hz的晶振，但如果该晶振的负载电容与DS1302提供的5pF不一致时，就会影响晶振的起振或导致振荡频率的偏移。
2．测试显示模块时，数码显示管全亮显示“8.8.8.8.”而不是预设”的初值。
利用Proteus软件仿真，发现仿真显示正常，再检查硬件，发现段码位选线与P0口接线错误。
按原理图重新焊接后能正常显示。
3．测试蜂鸣模块时，没有时间显示一直保持蜂鸣，不能返回主程序。
重新检查程序再次赋值给DS1302和闹钟时实物正常工作，证明现有程序语法和逻辑上没有错误。
从赋值过的数字中找规律，发现当DS初值的“分”个位为9而闹钟的“分”为0时，蜂鸣出现错误。
查阅DS的显示有关资料，由于DS的数据是BCD码形式读取，因此“X9”的数据加1后为“*0”；
但程序所用为十六进制，“X9”加1后为“*A”，所以当DS刚到达闹钟时间准备蜂鸣时，程序中用INC指令对“分”加1后只达到“*A”，与DS一分钟后读取到的“*0”一直不相等，程序无法向下执行，也就是无法同步显示当前时间以与关闭蜂鸣。
解决办法：
进入蜂鸣状态时，先对比是否是个位为9的数据，是则按照BCD码形式直接赋值为“*0”到暂存区，再加1；
否则直接用INC指令加1。
不断读取DS“分”的数据与暂存区数据比较，相等则表示满一分钟，关闭蜂鸣。
修改程序后该模块运行正常。
4．测试调整模块，进入中断时，按键后有时出现显示错乱，按键失灵，出现连续加减的情况。
有了蜂鸣模块的前例，增加了数据个位为9时的处理程序；
分析出现连续加减可能是因为消抖延时不够，造成程序误判断为按键连击，因此增大延时时间。
修改程序后该模块正常运作。
5．综合总程序测试，各部分功能运作正常，但是实际硬件与软件结合后没有达到达到任务要求，此次设计失败。
四、心得体会
五、参考文献
[1]51单片机应用从零开始欣编著清华大学2008
[2]单片机原理与接口技术（第三版）朝青编著
航空航天大学2008
[3]51单片机C语言教程郭天祥编著电子工业2009
附录Ⅰ：
DS1302时钟芯片的工作原理和使用方法
1、DS1302的基本组成和工作原理
DS1302的管脚排列与描述如下图与表所示：
2、DS1302部寄存器
CH：
时钟停止位bit7=1,12小时模式
CH=0振荡器工作允许bit7=0,24小时模式
CH=1振荡器停止寄存器2的第5位:
AM/PM定义
WP:
写保护位AP=1下午模式
WP=0寄存器数据能够写入AP=0上午模式
WP=1寄存器数据不能写入DS:
二极管选择位
TCS:
涓流充电选择DS=01选择一个二极管
TCS=1010使能涓流充电DS=10选择两个二极管
TCS=其它禁止涓流充电寄存DS=00或11,即使TCS=1010,充电
器2的第7位12/24小时标志功能也被禁
3、DS1302使用说明与注意的问题
DS1302的控制字如表1所示。
控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。
位6如果为0，则表示存取日历时钟数据；
为1则表示存取RAM数据。
位5～1（A4～A0）指示操作单元的地址。
最低有效位（位0）如果为0，则表示要进行写操作；
为1表示进行读操作。
控制字节总是从最低位开始输入/输出。
表1DS1302控制字
时钟暂停：
秒寄存器的位7定义位时钟暂停位。
当它为1时，DS1302停止振荡，进入低功耗的备份方式，通常在对DS1302进行写操作时（如进入时钟调整程序）,停止振荡。
当它为0时，时钟将开始启动。
AM-PM/12-24小时方式：
小时寄存器的位7定义为12或24小时方式选择位。
它为高电平时，选择12小时方式。
在此方式下，位5为第二个10小时位（20～23h）。
DS1302的晶振选用32768Hz，电容推荐值为6pF。
因为振荡频率较低，也可以不接电容，对计时精度影响不大。
附录Ⅱ：
程序清单
SecondEQU41H
MinuteEQU42H
HourEQU43H
DayEQU44H
MonthEQU45H
WeekEQU46H
YearLEQU47H
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOVSP,#5FH
MOVR0,30H
MOVR2,#30H
MOVA,#00H
LP0:
MOVR0,A
INCR0
DJNZR2,LP0
LCALLDISPLAY
MOV41H,#00H;
启动时钟工作.秒分时日月星期年
MOV42H,#00H;
分单元
MOV43H,#01H;
时单元
MOV44H,#18H;
日单元
MOV45H,#07H;
月单元
MOV46H,#04H;
星期单元
MOV47H,#0DH;
年后两位单元
MOV52H,#00H
MOV53H,#00H
CLR30H
SETB31H
LCALLSet1302
LP1:
LCALLGet1302
MOV40H,41H
LP11:
LCALLGET1302
MOVA,41H
CJNEA,40H,LP2
LJMPLP21
LP2:
CPL30H
LJMPLP11
LP21:
31H,LP22;
31H=0,定时报警
LCALLDSBJ
LP22:
LCALLKEYSCAN
MOVDPTR,#TAB
MOVA,30H
RLA
ADDA,30H
JMPA+DPTR
TAB:
LJMPLP11;
无按键
LJMPTSSZ;
定时设置
LJMPSJY;
时加1
LJMPFJY;
分加1
LJMPRQXS;
日期显示
TSSZ:
CPL31H
TSSZ0:
P1.4,TSSZ1
LCALLTSDISPLAY
SJMPTSSZ0
TSSZ1:
JNB31H,TSSZ00;
31H=1,定时关闭;
31H=0,定时设置
TSSZ00:
MOV51,#20H
TSSZ10:
MOV50H,#00H
TSSZ11:
P1.5,TSSZ3;
定时时设置
MOVA,53H
ADDA,#01H
DAA
CJNEA,#24H,TSSZ2
TSSZ2:
MOV53H,A
TSS1:
JNBP1.5,TSS1
TSSZ3:
LCALLTSDISPLAY;
定时显示
P1.4,TSSZ11
JNBP1.4,$
MOV51H,#20H
TSSZF0:
TSSZF1:
P1.6,TSSZF3;
定时分设置
MOVA,52H
CJNEA,#60H,TSSZF2
TSSZF2:
MOV52H,A
TSF1:
JNBP1.6,TSF1
TSSZF3:
P1.4,TSSZF1
DSBJ:
CJNEA,43H,DSBJ1
CJNEA,42H,DSBJ1
MOV50H,#06H
DSBJ0:
CLRP1.3
SETBP1.3
LCALLD2MS
DJNZ50H,DSBJ0
SETB31H
DSBJ1:
RET
SJY:
MOVA,43H;
时加1处理
CJNEA,#24H,SJY0
SJY0:
MOV43H,A
LCALLSET1302
SJY1:
P1.5,SJY2
SJMPSJY1
SJY2:
FJY:
MOVA,42H;
分加1处理
CJNEA,#60H,FJY0
FJY0:
MOV42H,A
FJY1:
P1.6,FJY2
SJMPFJY1
FJY2:
LJMPLP11
RQXS:
LCALLRQDISPLAY
RQXS1:
P1.7,RQXS2
LCALLRQDISPLAY
SJMPRQXS1
RQXS2:
MOVR3,#00H
RQXS3:
DJNZR3,RQXS3
KEYSCAN:
PUSHACC
MOV30H,#00H
ORLP1,#0F0H
MOVA,P1
SWAPA
ANLA,#0FH
ACC.0,K1
MOV30H,#01H
SJMPKEYEND
K1:
ACC.1,K2
MOV30H,#02H
K2:
ACC.2,K3
MOV30H,#03H
K3:
ACC.3,KEYEND
MOV30H,#04H
KEYEND:
POPACC
KEYPLAY:
MOVR5,#04H
MOVR0,#42H;
51H为秒,52H分,53H为时,54H为日,55H为月
MOVR3,#08H
DIS2:
MOVDPTR,#TABLE
MOVA,R0
MOVCA,A+DPTR
MOVP0,A
MOVA,R3
MOVP2,A
ANLA,#0F0H
RRA
MOVR3,A
DJNZR5,DIS2
CLRP2.0
DISPLAY:
PUSHPSW
MOVDPTR,#TABLE
MOVR1,#42H
MOVA,R1
MOVC,31H;
有定时设置则在分钟个位显示点
MOVACC.7,C
MOVP2,#0FEH;
实物值
;
MOVP2,#08H;
仿真值
MOVP2,#00H
MOVP2,#0FDH
MOVP2,#04H
MOVR1,#43H
MOVC,30H
MOVP2,#0FBH;
MOVP2,#02H
MOVP2,#0F7H;
MOVP2,#01H
POPPSW
RQDISPLAY:
PUSHACC;
MOVR1,#44H
MOVP2,#0FDH;
MOVR1,#45H
MOVP2,#01H
TSDISPLAY:
MOVR1,#52H
MOVR1,#53H
MOVP2,#02H
D2MS:
MOVR6,#02H
DL1:
MOVR5,#249
DL2:
NOP
DJNZR5,DL2
DJNZR6,DL1
RET
TABLE:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH
;
DS1302时间处理程序
******************************/公司名称：
模块名称：
DS1302.asm
功能：
实时时钟模块时钟芯片型号：
说明：
程序设计：
设计时间：
2006.11.03
版本号：
20061103
*******************************
T_CLKBitP1.1;
实时时钟时钟
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