河 南 农 业 大 学
《智能仪表设计实习》
设 计 说 明 书
题 目：实时日历时钟显示系统的制作 学 院： 07理学院 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 电科四班 学 号： 0708101106 姓 名： 指导教师： 滕红丽 成 绩：
时 间：2010年11月29日至2010年12月12日
智能仪表设计实习报告
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实时日历时钟显示系统的制作
一．《智能仪表设计实习》设计任务书： 运用所学智能仪器设计、单片机、微机原理等方面的知识，设计出一台以AT89S51为核心的单片机数据采集或测控系统，完成信息的采集、处理、输出及人机接口电路等部分的软、硬件设计。 1.分组完成实时日历时钟显示系统任务设计： 设计实时日历时钟显示系统，实现在51单片机系统中设置、获取、记录实时的日历时钟信息并通过LED显示或LCD显示。要求能够进行长时间的记录，并且存储的时间信息在掉电情况下能长期保存。初始的时间信息要求用户用键盘输入或通过PC机和单片机的串口通信来设置。 2．应用微机和单片机实验开发装置完成规定的实习任务； 3．系统硬件部分包括传感器、前置信号处理单元（放大器，滤波器等）、 A/D转换、微处理器（MCU）、键盘、显示、报警、通信接口电路等； 4．系统软件部分包括键盘扫描、A/D转换、数字滤波、标度变换、显示、报警、通信等； 5．画出系统的硬件电路结构图和软件程序框图； 6．编写设计说明书一份，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法。报告重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。设计说明书不得少于5000字。
二．实现功能：
实时日历时钟显示，实现在51单片机系统中设置、获取、记录实时的日历时钟信息并通过LED显示或LCD显示。要求能够进行长时间的记录，并且存储的时间信息在掉电情况下能长期保存。初始的时间信息要求用户用键盘输入或通过PC机和单片机的串口通信来设置。 三．实习过程：
（一）实习所使用的器件介绍： 1 . 芯片选择：80c51.
实习过程中用到的器件:编码器，keil51，splx和装有80c51芯片的单片机。
主要功能：编码器和splx是向80c51芯片烧入数据用的，keil51是生成hex文件用的，因为只有生成的hex文件才能被烧入芯片之中。 2. 显示模块的选择
使用液晶显示屏显示时间数字。 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
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显示以及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。但由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片。
主控芯片使用51系列AT89C51单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。采用DS1302作为计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2.5～5.5V电源，再2.5V时耗电小于300nA），而且DS1302可以编程选择多种充电电流来队后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。显示驱动采用MAX7219，MAX7219 是微处理器和共阴极八段八位LED 数码管显示、图条/柱图显示或64 点阵显示接口的小型串行输入/输出芯片。片内包括BCD 译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8×8 静态RAM。外部只需要一个电阻设置所有LED 显示器字段电流。MAX7219 和微处理器只需三根导线连接，每位显示数字有一个地址由微处理器写入。允许使用者选择每位是BCD 译码或不译码。使用者还可选择停机模式、数字亮度控制、从1～8 选择扫描位数和对所有LED 显示器的测试模式。显示模块采用普通的共阴极四位一体行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。 3.时钟电路的选择
DS1302的性能特性:实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行比较；用于高速数据暂存的31*8位RAM；最少引脚的串行I/O；2.5～5.5V电压工作范围；2.5V时耗小于300nA；用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数据方式；简单的三线接口；可选的慢速充电（至Vcc1）的能力.
DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST脚置为高电平，然后把8位地址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被访问到。在开始8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器后，另外的时钟周期在读操作时输出数据，在写操作时写入数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8，在多字节方式下为8+字节数，最大可达248字节数。如果在传送过程中置RST脚为低电平，则会终止本次数据传送，并且I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST脚必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。
DS1302的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，则表示药进行写操作；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。
为了提高对32个地址寻址能力（地址/命令位1～5=逻辑1）,可以把时钟/日历或RAM寄存器规定为
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多字节（burst）方式。位6规定时钟或RAM，而位0规定读或写。在时钟/日历寄存器中的地址9～31或RAM寄存器中的地址31不能存储数据。在多字节方式下，读或写从地址0的位0开始。必须按数据传送的次序写最先的8个寄存器。但是，当以多字节方式写RAM时，为了传送数据不必写所有的31字节，不管是否谢了全部31字节，所写的每一字节都将传送至RAM。
DS1302可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时, 且具有闰年补偿功能, 工作电压宽达2.5~5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信, 并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个33x8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是的DS1202升级产品, 与DS1202兼容, 但增加了主电源/后背电源双电源引脚, 同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 DS1302共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。其日历、时间寄存器及其控制字如上表所示，其中奇数为读操作，偶数为写操作。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时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。对于小于31天的月和月末的日期自动进行调整，还包括闰年校正的功能。时钟的运行可以采用24<小>时或带AM/PM的12小时格式。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多字节的时钟信号或RAM数据。
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 4. 键盘接口
键盘在单片机系统中是一个很重要的部件。为了输入数据、查询和控制系统的工作状态，都要用到键盘，键盘是人工干预计算机的主要手段。
键盘可分为编码和非编码键盘两种。编码键盘采用硬件线线路来实现键盘编码，每按下一个键，键盘能自动生成按键代码，键数较多，而且还具有去抖动功能。这种键盘使用方便，但硬件较复杂，PC机所用的键盘就属于这种。非编码键盘仅提供按键开关工作状态，其他工作由软件完成，这种键盘键数较少，硬件简单，一般在单片机应用系统中广泛使用。此处主要介绍该类非编码键盘及其与MCS—51型单片机的接口。
（二）、 实时日历时钟显示系统的设计
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整个系统的设计包括电路设计和软件设计，电路的设计只须知道所需的硬件即可，因为整个电路被集中到一个模板上，只须设计出程序输入单片机中，安在模板上即可工作。软件则须根据所要的硬件写出日历工作的程序即可 。 1 电路设计
电子万年历电系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、显示LCD。
2 系统的软件设计
软件部分则需要DS1302的运行程序，键盘扫描的相关程序，液晶写入相关程序，还有主程序，最后把各个程序组合在一起。 软件程序方框图如下：
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