单片机系统设计与应用实例 教学课件 作者 韩志军 主编 第十章.ppt

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1、第十章第一节　设计要求与设计思路第二节　硬件电路设计第三节　串行接口RTC芯片DS1307及应用第四节　定时控制器系统软件设计第一节　设计要求与设计思路一、设计要求二、课题验收标准三、设计思路四、硬件电路设计框图一、设计要求1)以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个定时控制器系统。2)系统显示器由8位数字型数码管组成。3)能够随时对当前时间进行修正调整。4)能够随时输入、修改定时时间，定时时间的范围：00∶01～59∶59。5)定时时间输入后边便进入定时状态，通过继电器触点接通外部电器电源。6)定时时间到，则切断外部电器电源，并发出声音报警信号。7)报警信号的声音为

2、断续形式，最长不超过1min。二、课题验收标准1)按照设计要求，画出系统硬件电路原理图。2)此项要求从下任选其一：①　完成硬件电路的电路板设计、器件采购、焊接和调试工作。②　在现有的单片机实验系统上完成硬件电路接线。3)完成该课题的程序设计，提交程序设计框图及程序设计清单。4)完成硬件与软件综合调试，实现预定功能。5)通过验收，提交课程设计报告。三、设计思路1)选择DS1307芯片作为系统的时钟/日历，当前时间从DS1307芯片中读出。2)系统显示采用8位LED数码管。3)时间调整与定时时间的输入通过接入键盘电路实现。4)按键的接入方式：5)报警声响用蜂鸣器产生，蜂鸣器接

3、入P1口的P1.6脚。6)外部电器电源的通断用一个继电器来完成这个功能，继电器触点的断开与接通，通过P1口的P1.7脚控制。四、硬件电路设计框图图10-1　硬件电路设计框图第二节　硬件电路设计在定时控制器设计中，选择Atmel公司生产的型号为AT89S51的单片机。该单片机与MCS-51系列单片机完全兼容，是Atmel公司最新推出的替代AT89C51系列的新款机型，比AT89C51系列又增加了WTD、ISP等功能，物美价廉、经济实用，使用起来更加方便。详细内容请查阅有关AT89S51的资料。定时控制器的硬件电路设计原理图如图10-2所示，与电子时钟比较，多用了四个LED数

4、码管，位驱动电路芯片采用8位驱动器的2803芯片，显示器与单片机的接口是通过P0、P2两个并行端口与74LS48、UNL2803相连接组成。用P0口输出段码信号的BCD码，P2口输出位码信号值。第三节　串行接口RTC芯片DS1307及应用一、DS1307时钟芯片的引脚功能二、DS1307时钟格式与地址分配三、DS1307芯片与单片机的连接四、DS1307的操作时序五、DS1307的编程一、DS1307时钟芯片的引脚功能1)VCC，GND：直流电源接入引脚。2)Vbat：电池接入端，电池电压必须在2.0V和3.5V之间，能使DS1307在没有电源的情况下工作十年。3)SCL

5、：时钟信号输入端，使数据在串行接口的传送同步进行，需外接上拉电阻。4)SDA：串行数据输入/输出的引脚，需外接上拉电阻。5)SQW/OUT：频率可变的方波输出脚，有四种频率信号：1Hz、4kHz、8kHz和32kHz可以选择。6)X1，X2：外接晶振引脚，与标准32.768kHz晶振相连，可以修正时钟的精确性。一、DS1307时钟芯片的引脚功能图10-3　DS1307引脚图5)SQW/OUT：频率可变的方波输出脚，有四种频率信号：1Hz、4kHz、8kHz和32kHz可以选择。图10-4　地址分配二、DS1307时钟格式与地址分配1.DS1307的内部寄存器与RAM地址分

6、配2.时钟和日历的格式1.DS1307的内部寄存器与RAM地址分配DS1307的内部由存储器RAM与RTC时间寄存器两部分组成，地址分配如图10-4所示。RTC时间寄存器的地址从00H到07H。RAM容量为56B，地址从08H到3FH。在多字节数据存取时，地址指针自动加一，当地址指针指到RAM最后一位3FH时，自动循环到00H地址。使用时，只要在程序中规定好第一个字节地址及读写字节数，读写N个字节与一个字节一样方便。2.时钟和日历的格式1)秒寄存器(地址为00H)。2)分寄存器(地址为01H)。3)小时寄存器(地址为02H)。4)星期寄存器(地址为03H)只使用了后三位表

7、示星期值。5)控制寄存器(地址为07H)。2.时钟和日历的格式图10-5　RTC内部寄存器数据的格式5)控制寄存器(地址为07H)。表10-1　SQW/OUT引脚输出方波的频率与RS1、RS0的对应关系三、DS1307芯片与单片机的连接图10-6　DS1307芯片与单片机的连接三、DS1307芯片与单片机的连接图10-7　典型的C串行总线结构四、DS1307的操作时序1.器件地址格式与读写命令2.DS1307的两种工作模式四、DS1307的操作时序图10-8　DS1307的操作时序1.器件地址格式与读写命令表格2.DS130