微控制器課程設計報告
題目時鐘晶元應用
班級 07通訊3班
姓名趙汀（07512336）
組員趙汀楊劍
2010 年 07 月 30 日
目錄1設計任務 2
1.1實時時鐘晶元應用 2
1.2設計要求 2
2整體設計方案及框圖 3
3硬體設計 3
3.1主要工具及元器件 3
3.2 ds1302時鐘晶元簡介 4
3.3 ds1302的內部結構 4
3.4各引腳的功能 5
3.5讀寫時序說明 6
3.6電路原理圖 7
3.7 ds1302的工作原理 8
3.8 ds1302的暫存器和控制命令 8
3.9微控制器最小系統顯示電路 10
3.9.1最小系統原理 10
3.9.2顯示電路原理 11
3.9.3 p0口及p1口說明 11
3.9.4 led數碼管結構 12
3.9.5 sst89e516rd介紹 13
3.9.6 max232介紹 14
3.9.7 rs232引腳定義 15
4軟體設計 16
4.1時鐘晶元程式流程 16
4.2 控制時鐘顯示主要** 17
5實現過程中遇到的問題及解決方法 24
5.1硬體實現問題 24
5.2軟體實現問題 25
6效果圖 25
7總結及建議 25
8參考文獻 25
通過對ds1302晶元工作原理的了解和學習，設計出電路圖，依照電路進行電路板的設計和製作，最後按照設計要求編寫程式**實現時鐘顯示以及鬧鐘設定等功能。
1.可以顯示時間，日期及鬧鐘並可通過按鍵進行調整。
2.可同時設定多個鬧鐘時間(不少於3個)。
2整體設計方案及框圖
圖1 時鐘晶元的硬體設計以及軟體設計
電烙鐵、松香、焊錫、海綿、導線若干、電路板（乙個）、b型usb介面（乙個）、9針串列埠（乙個）、按鈕（5個）、led燈（乙個）、led數碼管（兩個）、晶振（兩個）、電容（47μf、0.1μf、30μf）、電阻（10kω、500ω、4.7kω）、三極體（乙個）、蜂鳴器、排阻。
晶元：sst89e516rd、74hc573、74ls138、ds1302、max232（各乙個）
ds1302是dallas公司推出的涓流充電時鐘晶元，內含乙個實時時鐘/日曆和31位元組靜態ram，可以通過序列介面與微控制器進行通訊。實時時鐘/日曆電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的資訊，每個月的天數和閏年的天數可自動調整，時鐘操作可通過am/pm標誌位決定採用24或12小時時間格式。ds1302與微控制器之間能簡單地採用同步序列的方式進行通訊，僅需三根i/o線：
復位（rst）、i/o資料線、序列時鐘（sclk）。時鐘/ram的讀/寫資料以一位元組或多達31位元組的字元組方式通訊。ds1302工作時功耗很低，保持資料和時鐘資訊時，功耗小於1mw。
圖2 ds1302的外部引腳分配
圖3 ds1302的內部結構
vcc1：主電源；vcc2：備份電源。當vcc2>vcc1+0.2v時，由vcc2向ds1302供電，當vcc2< vcc1時，由vcc1向ds1302供電。
sclk：序列時鐘，輸入，控制資料的輸入與輸出；
i/o：三線介面時的雙向資料線；
ce：輸入訊號，在讀、寫資料期間，必須為高。該引腳有兩個功能：
第一，ce開始控制字訪問移位暫存器的控制邏輯；其次，ce提供結束單位元組或多位元組資料傳輸的方法。
ds1302有下列幾組暫存器：ds1302有關日曆、時間的暫存器共有12個，其中有7個暫存器。
圖4 ds1302有關日曆、時間的暫存器
小時暫存器（85h、84h）的位7用於定義ds1302是執行於12小時模式還是24小時模式。當為高時，選擇12小時模式。在12小時模式時，位5是 ，當為1時，表示pm。
在24小時模式時，位5是第二個10小時位。
秒暫存器（81h、80h）的位7定義為時鐘暫停標誌（ch）。當該位置為1時，時鐘振盪器停止，ds1302處於低功耗狀態；當該位置為0時，時鐘開始執行。
控制暫存器（8fh、8eh）的位7是寫保護位（wp），其它7位均置為0。在任何的對時鐘和ram的寫操作之前，wp位必須為0。當wp位為1時，寫保護位防止對任一暫存器的寫操作。
ds1302中附加31位元組靜態ram的位址如下圖所示。
圖5 ds1302的工作模式暫存器
所謂突發模式是指一次傳送多個位元組的時鐘訊號和ram資料。突發模式暫存器如下圖所示。
此外，ds1302還有充電暫存器等。
ds1302是spi匯流排驅動方式。它不僅要向暫存器寫入控制字，還需要讀取相應暫存器的資料。
要想與ds1302通訊，首先要先了解ds1302的控制字。ds1302的控制字如圖6。
圖6 控制字（即位址及命令位元組）
控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把資料寫入到ds1302中。
位6：如果為0，則表示訪問日曆時鐘資料，為1表示訪問ram資料；
位5至位1（a4～a0）：指示操作單元的位址；
位0（最低有效位）：如為0，表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作。
控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入後的下乙個sclk時鐘的上公升沿時，資料被寫入ds1302，資料輸入從最低位（0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令後的下乙個sclk脈衝的下降沿，讀出ds1302的資料，讀出的資料也是從最低位到最高位。
資料讀寫時序如圖7 。
圖7 資料讀寫時序
電路原理圖如圖8，ds1302與微控制器的連線也僅需要3條線：ce引腳、sclk序列時鐘引腳、i/o序列資料引腳，vcc2為備用電源，外接32.768khz晶振，為晶元提供計時脈衝。
圖8 時鐘晶元電路原理
圖9 ds1302的內部結構圖
ds1302含充電電路，可以對作為後備電源的可充電電池充電，並可選擇充電使能和串入的二極體數目，以調節電池充電電壓。
ds1302工作時為了對任何資料傳送進行初始化，需要將復位腳（rst）置為高電平且將8位位址和命令資訊裝入移位暫存器。資料在時鐘（sclk）的上公升沿序列輸入，前8位指定訪問位址，命令字裝入移位暫存器後，在之後的時鐘週期，讀操作時輸出資料，寫操作時輸出資料。時鐘脈衝的個數在單位元組方式下為8+8（8位位址+8位資料），在多位元組方式下為8加最多可達248的資料。
對ds1302的操作就是對其內部暫存器的操作，ds1302內部共有12個暫存器，其中有7個暫存器與日曆、時鐘相關，存放的資料位為bcd碼形式。此外，ds1302還有年份暫存器、控制暫存器、充電暫存器、時鐘突發暫存器及與ram相關的暫存器等。時鐘突發暫存器可一次性順序讀寫除充電暫存器以外的暫存器。
日曆、時間暫存器及控制字如表1所示：
表1：日曆、時鐘暫存器與控制字對照表
最後一位rd/w為「0」時表示進行寫操作，為「1」時表示讀操作。
ds1302內部暫存器列表如表2所示：
表2：ds14302內部主要暫存器分布表
ds1302內部的ram分為兩類，一類是單個ram單元，共31個，每個單元為乙個8位的位元組，其命令控制字為coh~fdh，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；再一類為突發方式下的ram，此方式下可一次性讀寫所有的ram的31個位元組，命令控制字為feh（寫）、ffh（讀）。
我們現在已經知道了控制暫存器和ram的邏輯位址，接著就需要知道如何通過外部介面來訪問這些資源。微控制器是通過簡單的同步序列通訊與ds1302通訊的，每次通訊都必須由微控制器發起，無論是讀還是寫操作，微控制器都必須先向ds1302寫入乙個命令幀，這個幀的格式如表1所示，最高位bit7固定為1，bit6決定操作是針對ram還是時鐘暫存器，接著的5個bit是ram或時鐘暫存器在ds1302的內部位址，最後乙個bit表示這次操作是讀操作抑或是寫操作。
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實驗報告編寫說明 1 實驗名稱和實驗編號 填寫以所用實驗指導書內容為準 2 班級 填寫學生所在的自然班號 如電腦科學與技術101 3 實驗目的 填寫以所用實驗指導書內容為準 4 實驗過程中用到的主要相關軟體功能 5 實驗專案摘要 填寫學生實驗重要步驟 6 實驗結果 填寫實驗結果完成情況 7 討論與心...