天津职业大学论文答辩

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,天津职业大学2011年论文答辩,学院：电子信息工程学院,专业：应用电子专业,姓名：陈荣根,论文题目：基于SD2000的实时日历时钟系统设计,本文设计的功能一个能同时显示年、月、日、星期、小时、分钟的日历时钟系统,一、模块,根据功能模块的划分，本系统包括3个部分：,1)51单片机模式块：其作用是和外围的时钟芯片通信，并控制数据传输过程，采集时间信息并予以处理；,2)日历时钟模块：此模块由专用的实时时钟芯片构成，它是本设计的核心模块，由它提供实时的日历时钟信息；,3)数码管显示模块：此模块用于实时日历时钟信息显示；,程序部分包括单片机和时钟芯片的接口程序（实现单片机和时钟芯片之间的数据传输过程）以及数码管显示程序。,结构框图,二、日历时钟芯片介绍：,本次设计选用日历时钟芯片SD2000作为实时时钟芯片，SD2000能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决了“千年”问题；SD2000中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用BCD码表示；SD2000中带有128字节RAM，其中有11字节RAM用来存储时间信息，4字节RAM用来存储SD2000的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用RAM供用户使用；此外用户还可对SD2000进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。,SD2000的具体引脚功能如下：,GND、VCC：直流电源，其中VCC接+5V输入，GND接地，当VCC输入为+5V时，用户可以访问SD2000内RAM中的数据，并可对其进行读、写操作；,当VCC的输入小于+4.25V时，禁止用户对内部RAM进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当VCC的输入小于+3V时，SD2000会自动将电源发换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作。,MOT：模式选择脚，SD2000有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式，当 MOT接VCC时，选用的工作模式是Motorola模式，当MOT接GND时，选用的是Intel模式。本设计选用其Intel模式，所以电路图中MOT端接GND。,SQW：方波输出脚，当供电电压VCC大于4.25V时，SQW脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波信号的输出。,AD0AD7,：复用地址数据总线，该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在AD0AD7上的是地址信息，可用以选通SD2000内的RAM，总线周期的后半部分出现在AD0AD7上的数据信息。,AS,：地址选通输入脚，在进行读写操作时，AS的上升沿将AD0AD7上出现的地址信息锁存到SD2000上，而下一个下降沿清除AD0AD7上的地址信息，不论是否有效，SD2000都将执行该操作。,DS/RD：数据选择或读输入脚，该引脚有两种工作模式，当MOT接VCC时，选用Motorola工作模式，在这种工作模式中，每个总线周期的后一部分的DS为高电平，被称为数据选通。,R/W：读/写输入端，该管脚也有2种工作模式，当MOT接VCC时，R/W工作在Motorola模式。此时，该引脚的作用是区分进行的是读操作还是写操作，当R/W为高电平时为读操作，R/W为低电平时为写操作。,当MOT接GND时，该脚工作在Intel模式，此时该脚作为写允许输入，即Write Enable。,CS：片选输入，低电平有效。,IRQ：中断请求输入，低电平有效，该脚有效对SD2000内的时钟、日历和RAM中的内容没有任何影响，仅对内部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，RESET可以直接接到VCC，这样可以保证SD2000在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。,三、,LED显示驱动芯片的选择,本设计选择MAXIM公司的多功能串行LED显示驱动器MAX7219。,MAX7219是一种集成化的串行输入/输出,共阴极,显示驱动器，它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个的静态RAM用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。,本设计选用MAX7219是基于以下考虑：,1)MAX7219能够驱动8个数码管，而两片MAX7219分别与单片机连接之后便能够满足本设计13数码管显示的要求，可方便地对每位LED进行单独控制、刷新，不需重写整个显示器存器。,2)外围电路仅需一个电阻即可设定峰值段电流，可用于亮度调节，同时也支持软件方式调整显示亮度。,3)可设置为低功耗模式，此模式下单片机仍可对其传送数据修改控制方式，而且芯片耗点仅为150uA。,引脚功能说明如下,：,DIN（1引脚）：串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载入内部的16位寄存器。,DIG07（2、11、6、7、3、10、5、8引脚）：八个数据驱动线路置显示器共阴极为低电平。关闭时此管脚输出高电平。,GND（4、9引脚）：地线（4脚和9脚必须同时接地）。,LOAD（12引脚）：载入数据。连续数据的后16位在LOAD端的上升沿时被锁定。,CLK（13引脚）：时钟序列输入端。最大速率为10MHz在时钟的上升沿，数据移入内部移位寄存器。下降沿时，数据从DOUT端输出。,SEG AG，SEG DP（14、16、20、23、21、15、17、22引脚）：7段和小数点驱动，为显示器提供电流。当一个段驱动关闭时，此端呈低电平。,ISET（18引脚）：LED段峰值电流提供引脚。通过一个电阻连接到VDD来提高段电流。,V+（19引脚）：正极电压输入，+5V。,DOUT（24引脚）：串行数据输出端口，从DIN输入的数据在16.5个时钟周期后在此端有效。当使用多个MAX7219时用此端方便扩展。,两片MAX7219的连接,因为本设计要实现显示年（4位数字）、月（2位数字）、日（2位数字）、星期（1位数字）、小时（2位数字）、分钟（2位数字），总共需要13位数码管，而一片MAX7219最多只能支持8位数码管的显示，所以，我们需要单片机分别连接两片MAX7219来实现13位数码管显示。,单片机,AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。,引脚功能说明,VCC：电源电压,GND：接地脚,P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。,P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向,I/O口，,P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。,作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。,P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL).,在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。,P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。,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使单片机复位。,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。,对Flash存储器编程期问，该引脚还用于输入编程脉冲（PROC）。,如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。,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），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中的指令。,Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。,XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。,XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。,电路原理图及说明,单片机部分的电路原理图,P0端口用作地址/数据复用总线AD07，和日历时钟芯片相连。,P1端口用作数码管的段码接口，由于本设计的显示不会出现小数点，因此只使用了a、b、c、d、e、f、g，而没有使用dp（小数点）段。,P2端口的P2.1P2.4作为数码管的位码接口，它们需要通过4-16译码电路以及驱动电路来控制13位数码管的位码选择。,P2端口的P2.0在反相之后为日历时钟芯片提供片选信号，需要反相是因为该片选信号为低电平有效。,单片机的,P3.7（/RD）,、,P3.6（/WR）引脚和日历时钟芯片的读、写引脚直接相连，它们均为低电平有效。,单片机的ALE引脚将和日历时钟芯片的锁存输入引脚直接相连，作为地址锁存，可实现数据和地址线的时分复用。,日历时钟电路,U2为6反相器74LS04，它将单片机的P2.0反相之后送至SD2000的片选引脚。U3为日历时钟芯片SD2000，在本设计中，将其MOT引脚接地，选择Intel总线时序模式。在以Intel总线时序模式工作时，它和51单片机的接口完全兼容，因此将它的地址/数据复用线AD0AD7、锁存输入ALE、读输入DS、写输入和51单片机的对应引脚直接相连。SD2000的方波输出SQW和中断申请/IRQ在本设计中不使用。,显示电路：,下图为显示电路的电路图，使用两片MAX7219，实现16位数码管显示,总 电 路 图,谢谢！,