51单片机ds1302时钟报告

杭州电子科技大学信息工程学院

单片机课程

设计报告

项目：DS1302时钟

学生姓名

学号

完成日期2016年12月29日

摘要

时钟在各行各业发挥着重要的作用,而它满足人们的各种需要,更显得重要，随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。

本设计是以单片机AT80C51和DS1302芯片控制的时间计数。利用AT80C51芯片进行低成本时钟控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对时钟日期等在LCD上的实时显示。

关键词时钟；AT80C51；DS1302；

abstract

The clock plays an important role in all walks of life, and it meet the various needs of the people, the more important, with the rapid development of digital technology, micro controller has been widely used in various fields of society, because the digital system has a simulation system has advantages, such as strong anti-interference, easy to machine and PC. The system is easy to maintain and upgrade.

This design is based on single-chip microcomputer AT80C51 and DS1302 chip control time count. The design of low cost clock control system based on AT80C51 chip can simplify the system structure, reduce the system cost, enhance the system performance and meet the needs of more applications. System to achieve real-time display of the clock date on the LCD. Keywords： clock; AT80C51; DS1302;

第一章绪论

1.1时钟模块的介绍

1.1.1 DS1302简介

DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.0V～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31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

1.1.2 DS1302结构

DS1302的引脚排列,其中Vcc2为主电源，VCC1为后备电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST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。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。下图为DS1302的引脚功能图：

图1 Ds1302引脚口

1.2单片机概述

单片微型计算机的诞生是计算机发展史上的一个新的里程碑。近年来，随着技术的发展和进步，以及市场对产品功能和性能的要求不断提高，直流电动机的应用更加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的起动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要，为了能够适应发展的要求，单闭环直流电动机的调速控制系统得到了很大的发展。而作为单片嵌入式系统的核心—单片机，正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O 功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面，特别是在直流电动机的调速控制系统中。这是因为单片机具有很多优点：体积小，功能全，抗干扰能力强，可靠性高，结构合理，指令丰富，控制功能强，造价低等。所以选用单片机作为控制系统的核心以提高整个系统的可靠性和可行性。

本设计的80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel 公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL ）、除（DIV ）、减（SUBB ）、比较（CMP ）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP （Dual In Line Package ），内有128个RAM 单元及4K 的ROM 。

21

22232425262728293031323334353637383940图2 80C51单片机引脚口

第二章总体方案

2.1系统框架设计

方案说明：时钟系统以80C51单片机为控制核心，由输入模块、LCD显示模块及时钟电路组成。采用独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时读取DS1302的片内数据，完成年、月、日、小时、分钟、秒的实时显示。

图3 系统框架设计

2.2设计思路

时钟系统的主要功能包括：实现对时间的显示，时间的调整，能够很方便的实现时间系统控制。程序启动后，由DS1302的初始化，LCD1602的初始化后进入主循环，主循环由扫描按键，读取时间，显示三部分构成。

第三章系统硬件设计

3.1 单片机控制模块

本设计采用protues仿真，80C51单片机的VCC、GND、XTAL1、XTAL2、RST、EA脚均没有接外部电路，也可使用

图4 80C51电路的设计

3.2 DS1302模块

本设计采用protues仿真，DS1302的X1、X2、GND脚没有接外部电路，即可使用

图5 DS1302电路的设计

3.3 LCD显示模块

本设计采用protues仿真，LCD1602的Vcc、VEE、VDD、VSS、GND脚没有接外部电路，即可使用

图6 LCD1602电路的设计

3.1 独立键盘控制模块

本设计采用protues仿真，共有5个按键，分别对应不同功能，如下表：

本设计中有5个独立式按键，具体功能如下：

图7 独立按键电路的设计

结论

通过本次实验设计，使我们学到了许多书本上无法学到的知识,也使我们深刻体会到单片机技术应用领域的广泛。不仅让我们对学过的单片机知识有了很多的巩固，同时也对单片机这一门学科产生了更大的兴趣。通过本次设计，较系统地掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法，主要对51系列单片机的结构、功能、及内部资源,LCD 显示器等的了解，并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。

附录一：总电路图

附录二：程序

#include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit K1 = P3^0;//定义K1键 sbit K2 = P3^1;//定义K2键 sbit K3 = P3^2;//定义K3键 sbit K4 = P3^3;//P1^3定义K4键

sbit K5 = P3^7;

sbit BEEP=P2^3;//定义蜂鸣器 sbit reset = P1^2;//P2^5; sbit sclk = P1^0;//P2^6; sbit io = P1^1;//P2^7; sbit LCD_RS=P3^5; sbit LCD_RW=P3^6;

sbit LCD_EN=P3^4; uchar count_10ms;//定义10ms 计数器

bit K1_FLAG=0;//定义按键标志位，当按下K1键时，该位置1，K1键未按下时0。

uchar disp_buf[16] ={0x00};//定义显示缓冲区 uchar time_buf[7] ={0,0,0,0,0,0,0};//DS1302时间缓冲区，存放秒、分、时、日、月、星期、年

uchar temp [2]={0};//用来存

放设置时的小时、分钟的中间值

uint m=0,n=0,r=0;

/********以下是函数声明********/

void Delay_ms(uint xms);

bit lcd_busy();

void lcd_wcmd(uchar cmd);

void lcd_wdat(uchar dat);

void lcd_clr();

void lcd_init();

void write_byte(uchar inbyte);//写一字节数据函数声明

uchar read_byte();//读一字节数据函数声明

void write_ds1302(uchar cmd,uchar indata);//写DS1302函数声明

uchar read_ds1302(uchar addr);//读DS1302函数声明

void set_ds1302(uchar addr,uchar *p,uchar n); //设置DS1302初始时间函数声明

void get_ds1302(uchar addr,uchar *p,uchar n); //读当前时间函数声明

void init_ds1302();//DS1302初始化函数声明

/********以下是延时函数********/

void Delay_ms(uint xms)

{

uint i,j;

for(i=xms;i>0;i--)//i=xms即延时约xms毫秒

for(j=70;j>0;j--);

}

/********以下是LCD忙碌检查函数********/

bit lcd_busy()

{

bit result;

LCD_RS = 0;

LCD_RW = 1;

LCD_EN = 1;

_nop_();_nop_();_nop_(

);_nop_();

result =

(bit)(P0&0x80);

LCD_EN = 0;

return result;

}

/********以下是写指令寄存器

IR函数********/

void lcd_wcmd(uchar cmd)

{ Delay_ms(5);

LCD_RS = 0;

LCD_RW = 0;

LCD_EN = 0;

_nop_();_nop_();

P0 = cmd;

_nop_();_nop_();_nop_(

);_nop_();

LCD_EN = 1;

_nop_();_nop_();_nop_(

);_nop_();

LCD_EN = 0;

}

/********以下是写寄存器DR函

数********/

void lcd_wdat(uchar dat)

{ Delay_ms(5);

LCD_RS = 1;

LCD_RW = 0;

LCD_EN = 0;

P0 = dat;

_nop_();_nop_();_nop_(

);_nop_();

LCD_EN = 1;

_nop_();_nop_();_nop_(

);_nop_();

LCD_EN = 0;

}

/********以下是LCD清屏函数

********/

void lcd_clr()

{

lcd_wcmd(0x01);//清除

LCD的显示内容

Delay_ms(5);

}

/********以下是LCD初始化函

数********/

void lcd_init()

{

Delay_ms(15);//等待LCD

电源稳定

lcd_wcmd(0x38);//16*2

显示，5*7点阵，8位数据

Delay_ms(5);

lcd_wcmd(0x38);

Delay_ms(5);

lcd_wcmd(0x38);

Delay_ms(5);

lcd_wcmd(0x0c);//显示

开，关光标

Delay_ms(5);

lcd_wcmd(0x06);//移动

光标

Delay_ms(5);

lcd_wcmd(0x01);//清除

LCD的显示内容

Delay_ms(5);

}

/********以下是写一字节数据

函数********/

void write_byte(uchar

inbyte)

{

uchar i;

for(i=0;i<8;i++)

{

sclk=0;//写时低电

平改变数据

if(inbyte&0x01)

io=1;

else

io=0;

sclk=1;//高电平把数据写入DS1302

_nop_();

inbyte=inbyte>>1;

}

}

/********以下是读一字节数据函数********/

uchar read_byte()

{

uchar i,temp=0;

io=1;

for(i=0;i<7;i++)

{

sclk=0;

if(io==1)

temp=temp|0x80;

else

temp=temp&0x7f;

sclk=1;//产生下跳沿

temp=temp>>1;

}

return (temp);

}

/********写DS1302函数,往DS1302的某个地址写入数据********/

void write_ds1302(uchar cmd,uchar indata)

{

sclk=0;

reset=1;

write_byte(cmd);

write_byte(indata);

sclk=0;

reset=0;

}

/********读DS1302函数,读DS1302某地址的的数据

********/

uchar read_ds1302(uchar

addr)

{

uchar backdata;

sclk=0;

reset=1;

write_byte(addr);//先

写地址

backdata=read_byte();/

/然后读数据

sclk=0;

reset=0;

return (backdata);

}

/*********以下是蜂鸣器响一

声函数********/

void beep()

{

BEEP=0;//蜂鸣器响

Delay_ms(100);

BEEP=1;

//关闭蜂鸣器

Delay_ms(100);

}

/********以下是转换函数,负

责将走时数据转换为适合LCD显

示的数据********/

void LCD_conv (uchar

in7,in5,in4,in1,in2,in3 )//

形参in1、in2、in3接收实参

time_buf[2]、time_buf[1]、

time_buf[0]传来的小时、分

钟、秒数据

{

disp_buf[0]=in1/10+0x3

0;//小时十位数据

disp_buf[1]=in1%10+0x3

0;//小时个位数据

disp_buf[2]=in2/10+0x3

0;//分钟十位数据

disp_buf[3]=in2%10+0x3

0;//分钟个位数据

disp_buf[4]=in3/10+0x3

0;//秒十位数据

disp_buf[5]=in3%10+0x3

0;//秒个位数据

disp_buf[6]=2+0x30;//

年千位数据

disp_buf[7]=0+0x30;//

年百位数据

disp_buf[8]=in7/10+0x3

0;//年十位数据

disp_buf[9]=in7%10+0x3

0;//年时个位数据

disp_buf[10]=in5/10+0x

30;//月十位数据

disp_buf[11]=in5%10+0x

30;//月个位数据

disp_buf[12]=in4/10+0x

30;//日十位数据

disp_buf[13]=in4%10+0x

30;//日个位数据

}

/********以下是LCD显示函

数，负责将函数LCD_conv转换

后的数据显示在LCD上

********/

void LCD_disp ()

{

lcd_wcmd(0x80+3);//显

示第一行

lcd_wdat(disp_buf[6]);

//显示年千位

lcd_wdat(disp_buf[7]);

//显示年百位

lcd_wdat(disp_buf[8]);

//显示年十位

lcd_wdat(disp_buf[9]);

//显示年个位

lcd_wdat(0x3a);

lcd_wdat(disp_buf[10])

;//显示月十位

lcd_wdat(disp_buf[11])

;//显示月个位

lcd_wdat(0x3a);

lcd_wdat(disp_buf[12])

;//显示日十位

lcd_wdat(disp_buf[13]) ;//显示日个位

lcd_wcmd(0x44 + 0x80);//从第2行第4列开始显示

lcd_wdat(disp_buf[0]); //显示小时十位

lcd_wdat(disp_buf[1]); //显示小时个位

lcd_wdat(0x3a);//显示':'

lcd_wdat(disp_buf[2]); //显示分钟十位

lcd_wdat(disp_buf[3]); //显示分钟个位

lcd_wdat(0x3a);//显示':'

lcd_wdat(disp_buf[4]); //显示秒十位

lcd_wdat(disp_buf[5]); //显示秒个位

}

/********以下是按键处理函数********/

void KeyProcess()

{

uchar

miao16,min16,hour16,ri16,yu e16,nian16;//定义16进制的分钟和小时变量

write_ds1302(0x8e,0x00 );//DS1302写保护控制字，允许写

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+0x40+12) ;

if(K2==0)

{

Delay_ms(10);//延时去抖

if(K2==0)

{

while(!K2);

m++;

if(m==7)

{

m=1;

}

}

}

if(K3==0)

{

Delay_ms(10);//延

时去抖

if(K3==0)

{

while(!K3);

m--;

if(m==0)

{

m=6;

}

}

}

if(m!=0)

{

if(m==1&&K4==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==1&&K4==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+0x40+8);

while(!K4);

beep();

time_buf[1]=time_buf[1

]+1;//分钟加1

if(time_buf[1]==60)

time_buf[1]=0;//当分钟加到

60时初始化为0

min16=time_buf[1]/10*1

6+time_buf[1]%10;//将所得的

分钟数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x82,min1

6);

}

}

if(m==2&&K4==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==2&&K4==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+0x40+5);

while(!K4);

beep();

time_buf[2]=time_buf[2

]+1;//小时减1

if(time_buf[2]==24)

time_buf[2]=0;//当变成0时初

始化为24

hour16=time_buf[2]/10*

16+time_buf[2]%10;//将所得

的小时数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x84,hour

16);

}

}

if(m==3&&K4==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==3&&K4==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+12);

while(!K4);

beep();

time_buf[3]=time_buf[3 ]+1;//日减1

if(time_buf[3]==32) time_buf[3]=1;//当日加到31初始化为0

ri16=time_buf[3]/10*16 +time_buf[3]%10;//将所得的日数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x86,ri16 );

}

}

if(m==4&&K4==0)

{

Delay_ms(10);//延时去抖

if(m==4&&K4==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+9);

while(!K4);

beep();

time_buf[4]=time_buf[4 ]+1;//月加1

if(time_buf[4]==13) time_buf[4]=1;//当月加到12

初始化为1

yue16=time_buf[4]/10*1

6+time_buf[4]%10;//将所得的

月数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x88,yue1

6);

}

}

if(m==5&&K4==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==5&&K4==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+6);

while(!K4);

beep();

time_buf[6]=time_buf[6

]+1;//年减1

if(time_buf[6]==100)

time_buf[6]=0;//当年加到100

初始化为0

nian16=time_buf[6]/10*

16+time_buf[6]%10;//将所得

的年数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x8C,nian

16);

}

}

if(m==6&&K4==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==6&&K4==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+0x40+11)

;

while(!K4);

beep();

time_buf[0]=time_buf[0

]+1;//秒加1

if(time_buf[0]==60)

time_buf[0]=0;//当秒加到60

时初始化为0

nian16=time_buf[0]/10*

16+time_buf[0]%10;//将所得

的秒数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x80,miao

16);

}

}

if(m==1&&K5==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==1&&K5==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+0x40+8);

while(!K5);

beep();

time_buf[1]=time_buf[1

]-1;//分钟减1

if(time_buf[1]==-1)

time_buf[1]=59;//当分钟加到60时初始化为0

min16=time_buf[1]/10*1 6+time_buf[1]%10;//将所得的分钟数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x82,min1 6);

}}

if(m==2&&K5==0)

{

Delay_ms(10);//延时去抖

if(m==2&&K5==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+0x40+5);

while(!K5);

beep();

time_buf[2]=time_buf[2 ]-1;//小时减1

if(time_buf[2]==-1) time_buf[2]=23;//当小时变成0时初始化为24

hour16=time_buf[2]/10* 16+time_buf[2]%10;//将所得的小时数据转变成16进制数据write_ds1302(0x84,hour 16);

}}

if(m==3&&K5==0)

{

Delay_ms(10);//延时去抖

if(m==3&&K5==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+12);

while(!K5);

beep();

time_buf[3]=time_buf[3

]-1;//日减1

if(time_buf[3]==0)

time_buf[3]=31;//当日加到60

时初始化为0

ri16=time_buf[3]/10*16

+time_buf[3]%10;//将所得的

日数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x86,ri16

);

}

}

if(m==4&&K5==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==4&&K5==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+9);

while(!K5);

beep();

time_buf[4]=time_buf[4

]-1;//月减1

if(time_buf[4]==0)

time_buf[4]=12;//当月加到12

时初始化为0

yue16=time_buf[4]/10*1

6+time_buf[4]%10;//将所得的

月数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x88,yue1

6);

}}

if(m==5&&K5==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==5&&K5==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+6);

while(!K5);

beep();

time_buf[6]=time_buf[6

]-1;//年减1

if(time_buf[6]==0)

time_buf[6]=99;//当年加到60

时初始化为0

nian16=time_buf[6]/10*

16+time_buf[6]%10;//将所得

的年数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x8C,nian

16);

}

}

if(m==6&&K5==0)

{

Delay_ms(10);//延时去

抖

if(m==6&&K5==0)

{

lcd_wcmd(0x0f);

lcd_wcmd(0x80+0x40+11) ;

while(!K5);

beep();

time_buf[0]=time_buf[0 ]-1;//秒减1

if(time_buf[0]==0) time_buf[0]=59;//当秒加到60时初始化为0

nian16=time_buf[0]/10* 16+time_buf[0]%10;//将所得的秒数据转变成16进制数据

write_ds1302(0x80,miao 16); }}}}

/********以下是读取时间函数,负责读取当前的时间,并将读取到的时间转换为10进制数********/

void get_time()

{

uchar

sec,min,hour,ri,yue,nian;//定义秒、分和小时变量

write_ds1302(0x8e,0x00 );//控制命令,WP=0,允许写操作

write_ds1302(0x90,0xab );//涓流充电控制

sec=read_ds1302(0x81); //读取秒

min=read_ds1302(0x83); //读取分

hour=read_ds1302(0x85) ;//读取时

ri=read_ds1302(0x87);/ /读取日

yue=read_ds1302(0x89); //读取月

nian=read_ds1302(0x8D) ;//读取年

time_buf[0]=sec/16*10+ sec%16;//将读取到的16进制数转化为10进制

time_buf[1]=min/16*10+ min%16;//将读取到的16进制数转化为10进制

time_buf[2]=hour/16*10

+hour%16;//将读取到的16进制

数转化为10进制

time_buf[3]=ri/16*10+r

i%16;//将读取到的16进制数转

化为10进制

time_buf[4]=yue/16*10+

yue%16;//将读取到的16进制数

转化为10进制

time_buf[6]=nian/16*10

+nian%16;//将读取到的16进制

数转化为10进制

if(m!=0)

{

if(m==1)

lcd_wcmd(0x80+0x40+8);

if(m==2)

lcd_wcmd(0x80+0x40+5);

if(m==3)

lcd_wcmd(0x80+12);

if(m==4)

lcd_wcmd(0x80+9);

if(m==5)

lcd_wcmd(0x80+6);

}}

/********以下是主函数

********/

void main(void)

{

uint a=0;

P0 = 0xff;

P2 = 0xff;

lcd_init();//LCD初始化

函数（在LCD驱动程序软件包中）

lcd_clr();//清屏函数

（在LCD驱动程序软件包中）

while(1)

{

get_time();//读取当前

时间

if(K1==0)//若K1键按下

{

Delay_ms(10);//延时

10ms去抖

if(K1==0)

{

while(!K1);

a++;

}

}

if(a!=0)

{

if(a==1)

{

beep();//蜂鸣器响一声

K1_FLAG=1;//K1键标志位

置1，以便进行时钟调整//时钟

停止运行

}

if(a==2)

{

beep();

lcd_wcmd(0x0c);

write_ds1302(0x8e,0x80

);//写保护控制字，禁止写

K1_FLAG=0;//将K1键按下

标志位清0

a=0;

m=0;

} }

if(K1_FLAG==1)

KeyProcess();//若

K1_FLAG为1，则进行走时调整

LCD_conv(time_buf[6],t

ime_buf[4],time_buf[3],time

_buf[2],time_buf[1],time_bu

f[0]);

LCD_disp(); }}