单片机课程设计报告格式.docx
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单片机课程设计报告格式
河南机电高等专科学校
课程设计报告书
课程名称：
单片机原理及应用
课题名称：
电子时钟
专业：
机电一体化
班级：
机电054班
学号：
050212431
姓名：
成绩：
年月日
设计任务书
一、设计任务
设计一个电子时钟实现时分秒的计时并有日历的功能，日历以年月日计，可实现闰年修正，最长到2099年，且可以修改重设日期时间
二、设计方案及工作原理
X1226具有时钟和日历的功能，时钟依赖时、分、秒寄存器来跟踪，日历依赖日期、星期、月和年寄存器来跟踪，日历可正确显示至2099年，并具有自动闰年修正功能。
可用软件设置1Hz、4096Hz或32768Hz中任意一个频率输出
我们用89C51单片机与X1226的接口方法，由于89C51单片机没有标准的I2C接口，只能用软件进行模拟
X1226内含实时时钟寄存器（RTC）、状态寄存器（SR）、控制寄存器（CONTROL）、报警寄存器（Alarm0、Alarm1）和客户存储数据的存储器，由于实时时钟寄存器和状态寄存器需要进行频繁的写操作，因此其存储结构为易失性SRAM结构。
其他寄存器均为EEPROM结构，写操作次数通常在10万次以上。
X1226初始化程序框图如图2所示，子程序YS4的作用是延时4μs。
写操作
X1226初始化之后，单片机对X1226进行开始条件的设置，在写CCR或EEPROM之前，主机必须先向状态寄存器写02H，确认应答信号，确认后写入06H，再确认应答信号。
确认后启动了写操作，首先发送高位地址，然后发送低位地址。
X1226每收到一个地址字节后，均会产生一个应答信号。
在两个地址字节都收到之后，X1226等待8位数据。
在收到8位数据之后，X1226再产生一个应答，然后单片机产生一个停止条件来终止传送。
X1226具有连续写入的功能，每收到1字节后，响应一个应答，其内部将地址加一。
当计数器达到该页的末尾时，就自动返回到该页的首地址。
这意味着单片机可从某一页的任何位置开始向存储器阵列连续写入64字节，或向CCR连续写入8字节的数据。
读操作
在上电时，16位地址的默认值为0000H。
X1226初始化操作之后，单片机对X1226进行开始条件的设置，在写CCR或EEPROM之前，主机必须先向状态寄存器写02H，确认应答信号，确认后写入06H，再确认应答信号。
确认后启动了写操作，首先发送高位地址，然后发送低位地址。
X1226每收到一个地址字节后，均会产生一个应答信号。
单片机发送另一个开始条件，将R/W位设置为1，接着接受8位数据。
单片机终止读操作时，无需等待X1226的应答信号，单片机即可设置停止条件。
振荡器频率在线补偿调节
X1226集成了振荡器补偿电路，用户可通过软件在线对振荡器频率进行微调，这种微调通常针对两种情况。
一种情况是在25℃常温下，对振荡器因器件初始精度带来的频率偏差进行补偿；第二种情况是对因温度引起的频率漂移进行补偿。
X1226内部设有数字微调寄存器（DTR）和模拟微调寄存器（ATR），两个寄存器均为非易失性寄存器。
数字微调寄存器具有3位数字微调位，调节范围为-30～+30×10-6。
模拟微调寄存器具有6个模拟微调位，调节范围为-37～+116×10-6。
对于因外界环境温度变化引起的温漂补偿，要依据晶体的温度系数，在存储器中建立补偿参数表，不同厂家晶体的温度系数是不一样的，应根据产品数据手册进行选择。
为了能够对温漂进行补偿，要求系统中设置一个温度传感器，并尽量让它靠近X1226，这样可以真实地反映振荡器的温度，原理图如图3所示。
单片机首先通过系统温度传感器获取环境温度，并在补偿参数表中获取对应的补偿值，然后将补偿数据填写到相应的微调寄存器中，就能实现温漂补偿的目的。
图0
由于X1226具有精密的振荡器补偿功能，因此非常适合于环境温度变化较大的应用场合，同时也降低了对晶体性能参数的要求
目录
第一章系统设计要求和解决方案
第二章硬件实现
第三章软件实现
第四章实现的功能
第五章缺点及可能的解决方法
第六章心得体会
附录一参考文献
附录二硬件原理图
附录三程序流程图
第一章系统设计要求和解决方案
要求：
具有时钟和日历的功能，时钟依赖时、分、秒寄存器来跟踪，日历依赖日期、星期、月和年寄存器来跟踪，日历可正确显示至2099年，并具有自动闰年修正功能。
拥有强大的双报警功能，能够被设置到任何时钟/日历值上，精确度可到1秒。
可用X1226和软件设置1Hz、4096Hz或32768Hz中任意一个频率输出。
第二章硬件实现
X1226可与各种类型的的微控制器或微处理器接口，接口方式为串行的I2C接口。
其中数据总线SDA是一个双向引脚，用于输入或输出数据。
其漏极开路输出在使用过程中需要添加4.7～10kΩ的上拉电阻。
我们用89C51单片机与X1226的接口方法，由于89C51单片机没有标准的I2C接口，只能用软件进行模拟。
为了更直观地看到时间的变化，采用8位LED数码管显示年、月、日或时、分、秒，用PS7219A驱动LED数码管，数码管选择0.5英寸共阴极红色或绿色LED数码管。
由于PS7219A器件内含IMP810单片机监控器件，复位输出高电平有效，因此在使用51系统时，无须添加监控器件，使用PS7219A的复位输出给51单片机复位即可，监控电压为4.63V。
硬件设计原理图如图1所示。
在硬件通电调试过程中，不能用手去触摸X1226的晶体振荡器，否则可能会导致振荡器停振，恢复振荡器起振的方法是关闭电源（包括备份电源）后重新上电。
另外需要说明的是，测量振荡器时，不要用示波器的探头去测量X2的振荡输出，应该用探头测量PHZ/IRQ的振荡输出，以确定是否起振和振荡频率是否准确，测量时建议在该脚加一个5.1kΩ的上拉电阻。
第三章软件实现
X1226内含实时时钟寄存器（RTC）、状态寄存器（SR）、控制寄存器（CONTROL）、报警寄存器（Alarm0、Alarm1）和客户存储数据的存储器。
由于实时时钟寄存器和状态寄存器需要进行频繁的写操作，因此其存储结构为易失性SRAM结构。
其他寄存器均为EEPROM结构，写操作次数通常在10万次以上。
X1226初始化程序框图如图2所示，子程序YS4的作用是延时4μs。
●写操作
写入X1226数据子程序:
●读操作
读出X1226数据子程序:
AT89C2051时钟程序
; 定时器T0、T1溢出周期为50MS，T0为秒计数用，T1为调整时闪烁用，
; P3.7为调整按钮，P1口为字符输出口，采用共阳显示管。
;
中断入口程序
ORG0000H ;程序执行开始地址
LJMP START ;跳到标号START执行
ORG0003H ;外中断0中断程序入口
RETI ;外中断0中断返回
ORG000BH ;定时器T0中断程序入口
LJMP INTT0 ;跳至INTTO执行
ORG0013H ;外中断1中断程序入口
RETI ;外中断1中断返回
ORG001BH ;定时器T1中断程序入口
LJMP INTT1 ;跳至INTT1执行
ORG0023H ;串行中断程序入口地址
RETI ;串行中断程序返回
主程序
START:
MOV R0,#70H ;清70H-7AH共11个内存单元
MOV R7,#0BH ;
CLEARDISP:
MOV @R0,#00H ;
INC R0 ;
DJNZ R7,CLEARDISP ;
MOV 20H,#00H ;清20H（标志用）
MOV 7AH,#0AH ;放入"熄灭符"数据
MOV TMOD,#11H ;设T0、T1为16位定时器
MOV TL0,#0B0H ;50MS定时初值（T0计时用）
MOV TH0,#3CH ;50MS定时初值
MOV TL1,#0B0H ;50MS定时初值（T1闪烁定时用）
MOV TH1,#3CH ;50MS定时初值
SETB EA ;总中断开放
SETB ET0 ;允许T0中断
SETB TR0 ;开启T0定时器
MOV R4,#14H ;1秒定时用初值（50MS×20）
START1:
LCALLDISPLAY ;调用显示子程序
JNB P3.7,SETMM1 ;P3.7口为0时转时间调整程序
SJMP START1 ;P3.7口为1时跳回START1
SETMM1:
LJMPSETMM ;转到时间调整程序SETMM
;
1秒计时程序
;T0中断服务程序
INTT0:
PUSH ACC ;累加器入栈保护
PUSH PSW ;状态字入栈保护
CLR ET0 ;关T0中断允许
CLR TR0 ;关闭定时器T0
MOV A,#0B7H ;中断响应时间同步修正
ADD A,TL0 ;低8位初值修正
MOV TL0,A ;重装初值（低8位修正值）
MOV A,#3CH ;高8位初值修正
ADDC A,TH0 ;
MOV TH0,A ;重装初值（高8位修正值）
SETB TR0 ;开启定时器T0
DJNZ R4,OUTT0 ;20次中断未到中断退出
ADDSS:
MOV R4,#14H ;20次中断到（1秒）重赋初值
MOV R0,#71H ;指向秒计时单元（71H-72H）
ACALLADD1 ;调用加1程序（加1秒操作）
MOV A,R3 ;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）
CLR C ;清进位标志
CJNE A,#60H,ADDMM ;
ADDMM:
JC OUTT0 ;小于60秒时中断退出
ACALLCLR0 ;大于或等于60秒时对秒计时单元清0
MOV R0,#77H ;指向分计时单元（76H-77H）
ACALLADD1 ;分计时单元加1分钟
MOV A,R3 ;分数据放入A
CLR C ;清进位标志
CJNE A,#60H,ADDHH ;
ADDHH:
JC OUTT0 ;小于60分时中断退出
ACALLCLR0 ;大于或等于60分时分计时单元清0
MOV R0,#79H ;指向小时计时单元（78H-79H）
ACALLADD1 ;小时计时单元加1小时
MOV A,R3 ;时数据放入A
CLR C ;清进位标志
CJNE A,#24H,HOUR ;
HOUR:
JC OUTT0 ;小于24小时中断退出
ACALLCLR0 ;大于或等于24小时小时计时单元清0
OUTT0:
MOV 72H,76H ;中断退出时将分、时计时单元数据移
MOV 73H,77H ;入对应显示单元
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
POP PSW ;恢复状态字（出栈）
POP ACC ;恢复累加器
SETB ET0 ;开放T0中断
RETI ;中断返回
闪动调时程序
;T1中断服务程序，用作时间调整时调整单元闪烁指示
INTT1:
PUSH ACC ;中断现场保护
PUSH PSW ;
MOV TL1, #0B0H ;装定时器T1定时初值
MOV TH1, #3CH ;
DJNZ R2,INTT1OUT ;0.3秒未到退出中断（50MS中断6次）
MOV R2,#06H ;重装0.3秒定时用初值
CPL 02H ;0.3秒定时到对闪烁标志取反
JB 02H,FLASH1 ;02H位为1时显示单元"熄灭"
MOV 72H,76H ;02H位为0时正常显示
MOV 73H,77H ;
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
INTT1OUT:
POP PSW ;恢复现场
POP ACC ;
RETI ;中断退出
FLASH1:
JB 01H,FLASH2 ;01H位为1时，转小时熄灭控制
MOV 72H,7AH ;01H位为0时，"熄灭符"数据放入分
MOV 73H,7AH ;显示单元（72H-73H），将不显示分数据
MOV 74H,78H ;
MOV 75H,79H ;
AJMP INTT1OUT ;转中断退出
FLASH2:
MOV 72H,76H ;01H位为1时，"熄灭符"数据放入小时
MOV 73H,77H ;显示单元（74H-75H），小时数据将不显示
MOV 74H,7AH ;
MOV 75H,7AH ;
AJMP INTT1OUT ;转中断退出
加1子程序
ADD1:
MOV A,@R0 ;取当前计时单元数据到A
DEC R0 ;指向前一地址
SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换
ORL A,@R0 ;前一地址中数据放入A中低四位
ADD A,#01H ;A加1操作
DA A ;十进制调整
MOV R3,A ;移入R3寄存器
ANL A,#0FH ;高四位变0
MOV @R0,A ;放回前一地址单元
MOV A,R3 ;取回R3中暂存数据
INC R0 ;指向当前地址单元
SWAP A ;A中数据高四位与低四位交换
ANL A,#0FH ;高四位变0
MOV @R0,A ;数据放入当削地址单元中
RET ;子程序返回
清零程序
;对计时单元复零用
CLR0:
CLR A ;清累加器
MOV @R0,A ;清当前地址单元
DEC R0 ;指向前一地址
MOV @R0,A ;前一地址单元清0
RET ;子程序返回
时钟调整程序
;当调时按键按下时进入此程序
SETMM:
cLR ET0 ;关定时器T0中断
CLR TR0 ;关闭定时器T0
LCALL DL1S ;调用1秒延时程序
JB P3.7,CLOSEDIS ;键按下时间小于1秒，关闭显示（省电）
MOV R2,#06H ;进入调时状态，赋闪烁定时初值
SETB ET1 ;允许T1中断
SETB TR1 ;开启定时器T1
SET2:
JNB P3.7,SET1 ;P3.7口为0（键未释放），等待
SETB 00H ;键释放，分调整闪烁标志置1
SET4:
JB P3.7,SET3 ;等待键按下
LCALL DL05S ;有键按下，延时0.5秒
JNB P3.7,SETHH ;按下时间大于0.5秒转调小时状态
MOV R0,#77H ;按下时间小于0.5秒
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