单片机控制时钟芯片DS12887的时分秒定时系统设计.

课程设计任务书1．设计目的：在学习专业基础课和专业课的基础上，主要在电子仪器、微机综合设计与实践、单片机综合应用等几个方面开展实践活动，巩固所学知识、培养动手能力。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：a)、掌握AT89C51系列单片机软、硬件知识；b)、掌握时钟芯片DS12887的使用方法；c)、会设计应用电路、并会对时钟芯片DS12887进行编程处理；d)、利用protel绘制相关电路图。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1）设计说明书、相关图纸符合要求；2）相应器件的工作原理及应用；3）系统工作原理图；4）参考文献原文不少于5篇。课程设计任务书4．主要参考文献：要求按国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例：1傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985（5篇以上）5．设计成果形式及要求：设计说明书及相关电路图6．工作计划及进度：2012年12月31日~2013年1月3日：了解设计题目及查找资料；2013年01月04日~01月08日：确定各题目要求计算相关参数；2013年01月09日~01月10日:结合各题目确定具体设计方案；2013年01月11日~01月16日:结合要求具体设计并编程仿真；2013年01月17日~01月17日:整理课程设计说明书；01月18日~01月18日:答辩或成绩考核。系主任审查意见：签字：年月日目录前言.................................................4设计简介..............................................4总体设计方案.............................................5一、系统基本工作原理................................5二、系统设计框图....................................5硬件系统设计.............................................6一、芯片简介..........................................61、单片机89C51.....................................62、时钟芯片DS12887.................................93、液晶LCD1602....................................11二、总体电路设计.....................................12软件系统设计............................................131、程序流程图........................................132、程序代码..........................................14系统的仿真与调试........................................32心得体会................................................33参考文献................................................33前言数字时钟已经成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛应用于个人家庭以及办公室公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大地方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了新进的石英技术，是数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点。它还用于计时、自动报时等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字集成电路芯片出售，价格便宜，使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字中电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。在这里我们将以学过的比较零散的电路知识有机的、系统的结合起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。文中详细论述了以89C51单片机位核心，应用新型时钟芯片DS12887的数字时钟设计原理以及使用的各种芯片的介绍，阐明了本实例所使用的设计方案、详细的电路图以及程序代码。设计简介本设计是以89C51单片机为核心，结合新型实时时钟芯片DS12887，并利用液晶LCD1602显示的数字时钟。在液晶上显示出年、月、日、以及周几、时、分、秒等信息。同时辅以硬件电路，实现校时、定时、闹钟等功能。同时因为DS12887本身的特点，本设计还具有掉电后继续计时的功能。另外，它的计时周期为24小时，采用24小时制的计时方式，显示满刻度为23时59分59秒，计时范围为2100年前100年，这也是DS12887的计时范围。本设计的数字时钟，可以通过按键来设置时间，包括年、月、日、周几等信息，同时，也可以通过按键来设置闹钟的时间，不过与设置正常时间相比，仅限于设置时、分、秒。每按一次按键，蜂鸣器就会发出很短的滴声，当达到设定的时间时，数字时钟会也发出声音，来提醒使用者时间到了。以上是本设计的大致功能和简介。总体设计方案一、系统基本工作原理本次设计的题目是单片机控制时钟芯片DS12887的时分秒定时系统设计，可以正常的显示年、月、日、时、分、秒。本系统利用89C51单片机和时钟芯片DS12887实现具有计时、校时以及定时等功能，同时应用液晶LCD1602动态显示年、月、日、时、分、秒的数字时钟。本设计总体可大致分为两部分：硬件部分、软件部分。硬件部分包括：89C51单片机、DS12887时钟芯片、1602LCD液晶显示器。主要由89C51单片机、实时时钟芯片电路、液晶显示输出电路、键盘输入电路组成等几大部分组成。软件部分包括了主程序模块，DS12C887模块，LCD1602模块，按键控制模块。以硬件系统为基础，通过软件编程，实现对硬件系统的控制，从而实现设计的数字时钟的各个功能。二、系统设计框图图1、系统设计框图硬件系统设计一、芯片简介1、单片机89C51单片机89C51来承担单片机在系统中对其他模块进行控制，是整个系统的核心部件，主要是对其他模块进行控制和数据交换。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。89C51单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。89C51的引脚如图3.1所示。图2、89C51引脚的引脚图89C51的各个引脚的说明如下：VCC：电源电压GND：接地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口,即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻，在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3.1所示[8]。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表3.1引脚号第二功能引脚第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR，A）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX@R1，A）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。P3口亦作为89C51特殊功能（第二功能）使用，如表3.2所示。第二功能功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.20INT（外部中断0）P3.31INT（外部中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）表3.2AT89S52特殊功能（第二功能）表此外，P3口还接收一些用于Flash闪存编程和程序校验的控制信号。RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。XTAL1：振荡器反相放大器的输出端及时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端及时钟发生器的输入端。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H~FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP。2、时钟芯片DS12887DS12887是美国DALLAS半导体公司最新推出的8位串行接口并自带RAM的实时日历时钟芯片，内部有14个时钟控制寄存器，包括10个时标寄存器，4个状态寄存器和114bit作掉电保护用的低功耗RAM。CPU通过读DS12887的内部时标寄存器得到当前的时间和日历，也可通过选择二进制或BCD码初始化芯片的10个时标寄存器，其4个状态寄存器用来控制和指出DS12887的当前工作状态，114bit非易失性静态RAM可在掉电时保存一些重要数据。DS12887功能强大，应用广泛。DS12C887管脚如图3.2所示。图3、DS12C887管脚图DS12887引脚功能：GND:接地端VCC：直流电源+5V电压。当5V电压在正常范围内时，数据可读写；当VCC低于4．25V，读写禁止，计时功能仍继续；当VCC下降到3V以下时，RAM和计时器被切换到内部锂电池。MOT(模式选择)：MOT引脚接到VCC时，选择MOT