单片机与sd24历钟间i2c通讯汇编全集编程正文大学学位论文.docx

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单片机与sd24历钟间i2c通讯汇编全集编程正文大学学位论文

一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。

）

课题依据由ATmega8515芯片和SD2405日历芯片所构建的智能日历钟，要读出日历芯片的年，月，日，星期，时，分，秒等内容是首要任务，SD2405日历芯片有一I2C串口，只能通过该串口进行。

学生完成原始资料的消化，熟悉ATmega8515硬件及指令系统和SD2405日历芯片及I2C串口协议。

完成日历芯片内容读取的汇编编程，调试，达到预期效果。

二、参考文献

[1]ATmega8515芯片资料[EB/OL]

[2]SD2405芯片资料报讯[EB/OL]

[3]李勋，耿德根AVR单片机应用技术北京航空航天大学出版社

[4]沈建良Atmega128单片机入门与提高北京航空航天大学出版社

[5]JanAxelson串行端口大全中国电力出版社

[6]何宏单片机原理与接口技术国防工业出版社

[7]吴双利AVR-GCC与AVR单片机C语言开发北京航空航天大学出版社

[8]武锋PIC单片机C语言开发入门北京航空航天大学出版社

三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。

）

1、完成Atmega8515芯片硬件及指令系统的熟悉。

2、完成SD2405芯片硬件及指令系统的熟悉。

3、完成Atmega8515读取SD2405内容的C语言编程。

4、编译并调试程序达到预期效果。

5、写出有分析，有总结，有心得，数据资料详实的毕业论文。

指导教师（签字）

年月日

审题小组组长（签字）

年月日

本科生毕业设计（论文）开题报告

课题名称

单片机与SD2405日历芯片I2C通讯汇编编程

系名称

信息工程系

专业名称

电子信息工程

学生姓名

赵勇

指导教师

扈书亮

一、课题来源及意义

二十一世纪的今天，随着微电子技术的高速发展，单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点在工业控制系统，通信设备，日常消费类产品和玩具等领域得到了广泛的应用。

数字时钟是采用数字电路实现对时、分、秒，数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字时钟的精度，远远生产生活带超过老式钟表，钟表的数字化给人们来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

2、国内外发展现状

随着目前微电子技术的发展，技术工艺的不断提高，单片机技术也有了长足的进步。

单片机即单片微型计算机它是微型计算机的一个分支。

单片机在最近几年中得到了极大的发展，目前世界范围内单片机发展的主要领域有4个：

一是欧美，最新开发产品及主要厂商有：

Nationalsemicundutor的cop8系列单片机，美国的Scenix的八位单片机，荷兰PHILIPS的51系列单片机，美国AMD公司186系列16位嵌入式微机控制器,MOTOROLA的各个系列单片机；二是日本，TOSHIBA公司开发了从4位到64位多系列单片机，日立公司也有从4位到32位多系列单片机，NEC公司的75X、78X系列微机；三是台湾地区，主要有WINBOND的W741/W516,W78/W77,等系列产品微控制器；四是韩国,主要有HYUNDAImicroelectrionics的Gms800,GMS30系列微控制器。

另外还有LG公司也生产单片机，可见单片机发展到今天可以说种类繁多、性能各异。

但目前我国的许多单片机应用单位仍停留在采用片内无ROM等低档单片机状态。

三、研究目标

数字时钟是现代社会中的主要计时工具之一，广泛应用于手机，电脑，汽车等社会生活需要的各个方面，及对时间有要求的场合。

电子时钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点。

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子时钟。

四、研究内容

1、设计了日历时钟的硬件电路。

设计合理的硬件电路来实现所需要的功能，其中包括光电血样扫描电路的设计，单片机（51）系统的设计，扫描步进机驱动电路的设计，键盘、显示部分设计等。

2、编写针对该日历时钟的控制程序。

包括显示时，分，秒程序、显示公历年，月，日，星期程序、按键修改程序等。

3、对日历时钟的硬软件进行调试，实现准确地显示背景时间及公历日期，按键修改的功能。

五、研究方法与手段

设计方案：

在以单片机为核心构成的装置中，经常需要一个实时的时钟和日历，以便对一些实时发生事件记录时给予时标，实时时钟芯片便可起到这一作用。

过去多用并行接口的时钟芯片，它们已能完全满足单片机系统对实时时钟的要求，但是这些芯片与单片机接口复杂、占用地址,数据总线接线多、芯片体积大占用空间多、近年来串行接口的各种芯片在单片机系统中应用愈来愈多，串行接口的实时时钟芯片也出现了不少，SD2405是一个综合性能较好且价格便宜的串行接口实时时钟芯片。

利用单片机进行控制，采用SD2405作为实时时钟芯片，其I2C接口与单片机进行同步通信，外加显示电路、键盘电路，即构成一个基本的电子万年历系统，若还要添加其他功能，在这基础上外扩电路即可。

六、进度安排

1、2009.12.07-2010.03.15查找资料，了解了SD2405时钟芯片,单片机的原理及应用，I2C通讯协议，完成开题报告。

2、2010.03.16-2010.03.31设计日历时钟的硬件电路

3、2010.04.01-2010.04.15编写日历时钟的控制系统程序

4、2010.04.16-2010.05.09对系统硬软件进行调试

5、2010.05.10-2010.06.01撰写论文，准备答辩。

八、主要参考文献

[1]ATmega8515芯片资料[EB/OL]http：

//.

[2]SD2405芯片资料报讯[EB/OL]http：

//.

[3]李勋，耿德根AVR单片机应用技术北京航空航天大学出版社.

[4]沈建良Atmega128单片机入门与提高北京航空航天大学出版社.

[5]JanAxelson串行端口大全中国电力出版社.

[6]何宏单片机原理与接口技术国防工业出版社.

[7]吴双利AVR-GCC与AVR单片机C语言开发北京航空航天大学出版社.

[8]武锋PIC单片机C语言开发入门北京航空航天大学出版社.

[9]何立民．单片机应用文集，北京：

北京航空航天大学出版社，1991，53－72．

[10]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：

北京航空航天大学出版社，2003.

[11]公茂法．单片机人机接口实例集，北京：

北京航空航天大学出版社，1998.2，32－59．

[12]杨辉先.单片机原理及应用[M].北京：

人民邮电出版，2006.

[13]MAXIM．NEWRELEASESDATABOOK（VOLUMEV），AMERICA，1996．

[14]AT89C51DATASHEEPPhilipsSemiconductors1999.dec.

选题是否合适：

是□否□

课题能否实现：

能□不能□

指导教师（签字）

年月日

选题是否合适：

是□否□

课题能否实现：

能□不能□

审题小组组长（签字）

年月日

毕业设计（论文）说明书

题目：

单片机与SD2405日历钟间I2C通讯汇编编程

系名信息系

专业电子信息工程

学号6009202354

学生姓名赵勇

指导教师扈书亮

2013年６月９日

摘　　要

现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。

对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。

数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。

而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。

本文由ATmega8515芯片和SD2405日历芯片所构建的智能日历钟，读出日历芯片的年，月，日，星期，时，分，秒。

在这次设计中，我们采用LED数码管显示年，月，日，星期，时，分，秒。

此次设计，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。

数字时钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。

关键字：

ATmega8515单片机；SD2405日历芯片；LED数码管

ABSTRACT

Growingemphasisonmodernlifeplayedaconceptoftime，timeandmoneycanbesaidtoequate.Forthosetimesverystrictandaccurategraspofpeopleandthings，timewillbringinaccuraciesverybigtrouble，soastodisplaydigitalclockAnalogclockratioshowedagreatadvantage.Digitaldisplayoftimereadingsimpleandfast，accuratetimedisplaytothesecond.Themechanicaldependentonthecrystaloscillator，maycauseerrors.

ThisarticlefromATmega8515chipandSD2405calendarchipbuiltsmartcalendarclock，calendarchipread-outtheyear，month，day，week，hours，minutes，seconds.Inthisdesign，weuseLEDdigitaltubedisplayyear，month，day，week，hours，minutes，seconds.Inthisdesign，thecircuithasadisplaytimeoftheirprincipalfunction，butalsocanbeachievedontimeadjustments.DigitalClockisitscompact，inexpensive，traveltimeandhighprecision，easytouse，multi-function，easyintegrationandlovedbythemajorityofconsumption，soithasbeenwidelyused.

Keywords：

ATmega8515microcontroller；SD2405calendarchip；LEDdigitaltube

目　　录

第一章　　绪论1

1.1　引言1

1.2　选题背景1

1.3　本设计的主要任务1

　　第二章　　整体设计方案硬件介绍3

2.1　Atmega8515单片机简介3

2.1.1　Atmega8515概述3

2.1.2　ATmega8515引脚说明3

2.1.3　ATmega8515单片机最小系统5

2.1.4　AVR单片机与MCS51单片机相比的优点6

2.2　SD2405芯片简介6

2.2.1　SD2405概述6

2.2.2　SD2405特性7

2.2.3　SD2405管脚说明8

2.3　电路连接图9

第三章　　基于Atmega8515日历时钟软件电路的设计13

3.1　IIC总线13

3.1.1　串行IIC接口13

3.1.2　数据/指令传输格式14

3.2　SD2405寄存器17

3.3　程序流程图18

　　第四章　　总结与展望20

　　参考文献21

　　附录22

　　外文资料

　　中文译文

　　致　　谢

第一章　　绪论

1.1　引言

单片机就是将中央处理器、随机存储器、中断系统、定时器、计数器以及I/O接口电路等各个部件集成到一个芯片上，单片机就是以此而得名。

单片机是从20世界70年代问世以来，以极高的性能价格比，逐渐受到人们的重视和关注，其应用很广泛、发展速度也很快。

它的有点主要有：

体积小巧、功能丰富、价格便宜、使用便捷、系统设计也比较灵活。

所以，它所具有的功能应用前景很美好，其实用性充分引起了我对毕业设计的兴趣。

数字时钟是利用数字电路实现了对时期、时、分、秒等数字现实的计时装置，能使得数字时钟如此精确，是因为数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用。

在现代化技术的发展中，离不开电子时钟的相关功能功能和原理，例如洗衣机等家用电器的自动化、学校的自动铃声、路灯的自动起闭模式、烟雾自动报警器等各种定时的自动装置等。

上述都是以钟表数字化为基础的，同时也是控制的核心部分。

因此研究数字时钟及扩大其应用是有着现实的重要意义的。

1.2　选题背景

1957年，世界上第一块电子表诞生，奠定了电子时钟的基础，同时电子时钟便开始了迅速发展。

现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，从而达到计时的功能。

数字时钟已经成为人们日常生活中不可缺少的的必须品，随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字时钟，其广泛地应用于家庭、车站、以及办公室、电影院等公共场所，给我们生活、工作、学习和娱乐带来了极大的方便。

而数字时钟主要采用的是数字集成电路的技术，此技术是由先进的石英技术组成，它可以让是数字时钟走时比一般的石英表更加准确，其性能更加稳定，不会导致跳表，并且其机身小巧携带方便。

数字时钟的突出功能在于计时、自动报时以及自动控制等各个领域。

虽然在时间的设计上它更加精确；在硬件上也有所改进；闹钟的报时功能的改变；其机身体积也越来愈轻便。

以上是它所拥有的特殊有点，但随着电子时钟的飞速发展，其功能可能越来越不能满足各类人士需求，所以我们尚需对其功能进行进一步的拓展。

但目前市场上各式各样的LCD数字电子钟大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂，功率损耗大等缺点。

因此有必要对数字时钟进行改进。

1.3　本设计的主要任务

依据由ATmega8515芯片和SD2405日历芯片所构建的智能日历钟，要读出日历芯片的年，月，日，星期，时，分，秒等内容是首要任务，SD2405日历芯片有一I2C串口，只能通过该串口进行。

熟悉ATmega8515硬件及指令系统和SD2405日历芯片及I2C串口协议。

完成日历芯片内容读取的汇编编程，调试，达到予期效果。

第二章　　整体设计方案硬件介绍

2.1　Atmega8515单片机简介

2.1.1　Atmega8515概述

ATmega8515是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。

由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega8515的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。

所有的寄存器都直接与算逻单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。

这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

ATmega8515有如下特点：

8K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW），512字节EEPROM，512字节SRAM，一个外部存储器接口，35个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，两个具有比较模式的灵活的定时器/计数器（T/C），片内/外中断，可编程串行USART，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及三个可以通过软件进行选择的省电模式。

工作于空闲模式时CPU停止工作，而SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力。

片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。

引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区（ApplicationFlashMemory）。

在更新应用Flash存储区时引导Flash区（BootFlashMemory）的程序继续运行，实现了RWW操作。

通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega8515成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。

ATmega8515具有一整套的编程与系统开发工具，包括：

C语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板。

2.1.2　ATmega8515引脚说明

图2-1ATmega8515引脚

VCC：

数字电路的电源。

GND：

接地引脚。

端口A（PA7..PA0）：

端口A为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。

其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。

在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A处于高阻状态。

端口B（PB7..PB0）：

端口B为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。

其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。

在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B处于高阻状态。

端口C（PC7..PC0）：

端口C为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。

其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。

在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C处于高阻状态。

端口D（PD7..PD0）：

端口D为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。

其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。

在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D处于高阻状态。

端口E（PE2..PE0）：

端口E为3位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。

其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。

作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。

在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口E处于高阻状态。

RESET：

复位输入引脚。

持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。

XTAL1：

反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。

XTAL2：

反向振荡放大器的输出端。

2.1.3　ATmega8515单片机最小系统

图2-2　　ATmega8515单片机最小系统复位电路

单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。

单片机最小系统晶振X1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。

单片机最小系统起振电容C1、C2一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好4.P0口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k。

设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。

计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。

设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。

在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。

当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。

由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。

当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2ms。

2.1.4　AVR单片机与MCS51单片机相比的优点

1.速度快。

AVR是精简指令集单片机，其速度可以达到1MIPS/秒，理论上是传统的51的12倍，实际上在10倍左右。

2.片上资源丰富。

MEGA系列片上具备JTAG仿真和下载功能。

片内含有看门狗电路、片内程序Flash、片内数据RAM、同步串行接口SPI、异步串口UART、内嵌AD转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM定时计数器、TWI（IIC）总线接口、硬件乘法器、独立振荡器的实时计数器RTC、片内标定的RC振荡器等片内外设，可以满足各种开发需求。

3.驱动能力强。

I/O口可以直接驱动数码管、LED、继电器等器件，节省很多外围电路，即节省开发难度，又降低成本。

4.功耗低。

低功耗虽然比不上430单片机，但是在单片机中也是佼佼者。

5.可选择型号种类多。

各种不同的型号可以满足不同的需求，让你的项目有很多的选择余地。

6.性价比高。

在高性能的前提下，并没有增加芯片的价格，价格可以和51相比，而功能确是51不可以比的。

2.2　SD2405芯片简介

2.2.1　SD2405概述

SD2405AP是一种内置晶振、充电电池、具有标准IIC接口的实时时钟芯片，CPU可使用该接口通过5位地址寻址来读写片内32字节寄存器的数据（包括时间寄存器、报警寄存器、控制寄存器、通用SRAM寄存器）。

SD2405AP内置晶振，该芯片可保证时钟精度为±5ppm（在25℃±1℃下），即年误差小于2.5分钟。

SD2405AP内置充电电池及充电电路，在电池满充的情况下可保证内部时钟走时超过半年时间，累计电池电量超过550mAH，电池使用寿命为5～8年时间；内部具备电源切换电路，当芯片检测到主电源VDD掉到充电电池电压以下，芯片会自动转为由充电电池供电。

SD2405AP内置单路定时/报警中断输出，报警中断时间最长可设至100年。

SD2405AP内置时钟精度数字调整功能，可以在很宽的范围内校正时钟的偏差（-189ppm～+189ppm，分辨力为3.05ppm），并通过外置的温度传感器可设定适应温度变化的调整值，实现在宽温范围内高精度的计时功能。

2.2.2　SD2405特性

1.低功耗：

1.0μA典型值（内部电池供电，Ta=25℃）。

2.工作电压：

3.6V～5.5V，工作温度：

-40℃～+85℃。

3.标准IIC总线接口方式，最高速度400KHZ（4.