郑州大学单片机课程设计

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1、存档资料存档资料 成绩：成绩： 郑州大学光华学院郑州大学光华学院 课课 程程 设设 计计 报报 告告 书书所属课程名称所属课程名称 单片机原理与应用 题题 目目 万年电子历 分分 院院 电信分院 专业班级专业班级 2007 级计算机科学与技术（2）班 学学 号号 20070210440212 学生姓名学生姓名 冯文科 指导教师指导教师 夏康伟 20102010 年年 7 7 月月 16 日日 第 3 页 共 26 页郑州大学光华学院郑州大学光华学院课课 程程 设设 计（计（ 论论 文文 ）任）任 务务 书书专专 业业 07 计算机科学与技术 班班 级级（2）班 姓名姓名 冯文科 一、一、课程设

2、计（论文）题目课程设计（论文）题目 万年电子历 二、二、课程设计（论文）工作：自课程设计（论文）工作：自 2010 年年 7 月月 5 日起至日起至 2010 年年 7 月月 16 日止。日止。三、三、课程设计（论文）的目的要求和任务内容：课程设计（论文）的目的要求和任务内容：一一.实验目的实验目的通过本次课程设计达到如下目的：1、熟悉 AT89C51 单片机与时钟芯片 DS1302 的应用。2、熟悉时钟时、分、秒计时方法，掌握编程技巧。3、掌握键盘的基本工作原理，键的识别，键抖动和重键问题的解决，键盘工作方式和键盘程序的编程。4、掌握七段码 LED 显示器的结构，七段码 LED 显示器的工作

3、方式和显示程序的编程。5、掌握串行通信程序的编写。郑州大学光华学院课程设计报告第 4 页 共 26 页二二.设计要求设计要求利用 AT89C51 单片机，时钟芯片 DS1302、七段码 LED 显示器、按键、MAX7219 及常用外围器件，设计一个具有动态显示功能的电子万年历，具体要求如下：1、设计实现电子万年历的电路系统构成框图。2、能动态显示年、月、日、星期、小时、分钟、秒。3、可用键盘进行校对时间，以及日期时间的修改。学生签名：学生签名：_20102010 年年 7 7 月月 1616 日日课程设计（论文）评阅意见课程设计（论文）评阅意见郑州大学光华学院课程设计报告第 5 页 共 26

4、页评阅人评阅人 职称职称 20102010 年年 7 7 月月 1616 日日 等 级序号项 目优秀良好中等及格不及格1课程设计态度评价2出勤情况评价3任务难度评价4工作量饱满评价5任务难度评价6设计中创新性评价7论文书写规范化评价8综合应用能力评价综合评定等级郑州大学光华学院课程设计报告第 6 页 共 26 页目目 录录第第 1 1 章章 课程设计任务书课程设计任务书.2.2第第 2 2 章章 设计方案设计方案. .6.6第第 3 3 章章 硬件设计硬件设计.7.7第第 4 4 章章 软件设计软件设计.15.15第第 5 5 章章 程序清单程序清单.17.17第第 6 6 章章 课程设计心得

5、课程设计心得.24.24第第 7 7 章章 参考文献参考文献.25.25郑州大学光华学院课程设计报告第 7 页 共 26 页第二章第二章 设计方案设计方案按照系统设计功能的要求，初步确定系统由主控模块、时控模块、显示 驱动及显示模块和键盘接口模块共 4 个模块组成，电路系统构成框图如图 所示。图 2.1 电子万年历电路系统构成框图主控芯片使用 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（2.55.5V 电

6、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 88 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

7、度控制、从 18 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八段 LED 数码 管。郑州大学光华学院课程设计报告第 8 页 共 26 页第三章第三章 硬件设计硬件设计3.1系统硬件概述3.1.1主控制器 AT89C51ATMEL 公司生产的 AT89C51 单片机采用高性能的静态 80C51 设计，并采用先进工艺制造，还带有非易失性 Flash 程序存储器。它是一种高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下：8KB Flash ROM，可以擦除 1000 次以上，数据保存 10 年。郑州大学光华学院课程设计报告第 9 页

8、共 26 页 256 字节内部 RAM； 电源控制模式； 时钟可停止和恢复； 空闲模式； 掉电模式； 6 个中断源； 4 个中断优先级； 4 个 8 位 I/O 口； 全双工增强型 TUAR； 3 个 16 位定时/计数器：T0、T1(标准 80C51)和增加的 T2（捕获和比较） 全静态工作方式：024MHZ 3.1.2时钟电路 DS1302DS1302 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； 2.55.5V 电压工作范围； 2.5V 时耗小于 300nA； 用于时钟或 RAM 数据

9、读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式； 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 引脚变为郑州大学光华学院课程设计报告第 10 页 共 26 页高阻态

10、。上电运行时，在 Vcc2.5V 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 的控制字如表所示。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 51（A4A0）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 15=逻辑 1）,可以把时钟/日历或 RAM 寄存器规定为多字节（b

11、urst）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 931 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。 表 3.1 DS1302 控制字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

12、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（2023h） 。DS1302 的晶振选用 32768Hz，电容推荐值为 6pF。因为振荡频率较低，郑州大学光华学院课程设计报告第 11 页 共 26 页也可以不接电容，对计时精度影响不大。3.1.3显示驱动 MAX7219 MAX7

13、219 和单片计算机连接有三条引线（DIN、CLK、LOAD） ，采用 16 位数据串行移位接收方式 八位 LED 显示、图条/柱图显示或 64 点阵显示 包括 BCD 译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和 88 静态RAM 可选择停机模式、数字亮度控制、从 18 选择扫描位数和对所有LED 显示器的测试模式 最多能驱动 8 位 LED 显示器 内部 RAM 地址 0108H 分别对应于 DIG0DIG7。 扫描界限寄存器（地址 0BH）：该寄存器中 D0D3 位数据设定值为 07H，设定值表示显示器动态扫描个数位 18。 停机寄存器（地址 0CH）：当 D0=0 时，MAX721 处于停机状态；当 D0=1 时，处于正常工作状态。 显示测试寄存器（地址 0FH）：当 D0=0 时，MAX7219 按设定模式正常工作；当 D0=1 时，处于测试状态。在该状态下，不管MAX7219 处于什么模式，全部 LED 将按最大亮度显示。 亮度寄存器（地址 0AH）：亮度可以用硬件和软件两种方法调节亮度寄存器中的 D0D3 位可以控制 L