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天津职业大学论文答辩 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望论文题目：基于论文题目：基于SD2000的实时日历的实时日历时钟系统设计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、本文设计的功能一个能同时显示年、月、日、星期、小时、本文设计的功能一个能同时显示年、月、日、星期、小时、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分钟的日历时钟系统分钟的日历时钟系统分钟的日历时钟系统一、模块一、模块根据功能模块的划分，本系统包括根据功能模块的划分，本系统包括3 3个部分：个部分：1)511)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；集时间信息并予以处理；2)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，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；由它提供实时的日历时钟信息；3)3)数码管显示模块：此模块用于实时日历时钟信息显示；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。据传输过程）以及数码管显示程序。结构框图结构框图 二、日历时钟芯片介绍：二、日历时钟芯片介绍：本次设计选用日历时钟芯片本次设计选用日历时钟芯片SD2000SD2000作为实时作为实时时钟芯片，时钟芯片，SD2000SD2000能够自动产生世纪、年、能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又月、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增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决了了“千年千年”问题；问题；SD2000SD2000中自带有锂电池，中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持外部掉电时，其内部时间信息还能够保持1010年之久；对于一天内的时间记录，有年之久；对于一天内的时间记录，有1212小时小时制和制和2424小时制两种模式。在小时制两种模式。在1212小时制模式中，小时制模式中，用用AMAM和和PMPM区分上午和下午；时间的表示方区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用用BCDBCD码表示；码表示；SD2000SD2000中带有中带有128128字节字节RAMRAM，其中有，其中有1111字节字节RAMRAM用来存储时间信息，用来存储时间信息，4 4字节字节RAMRAM用来存储用来存储SD2000SD2000的控制信息，称的控制信息，称为控制寄存器，为控制寄存器，113113字节通用字节通用RAMRAM供用户使供用户使用；此外用户还可对用；此外用户还可对SD2000SD2000进行编程以实现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。过软件进行屏蔽。n nSD2000SD2000的具体引脚功能如下：的具体引脚功能如下：n nGNDGND、VCCVCC：直流电源，其中：直流电源，其中VCCVCC接接+5V+5V输入，输入，GNDGND接地，当接地，当VCCVCC输入为输入为+5V+5V时，用户可以访问时，用户可以访问SD2000SD2000内内RAMRAM中的数据，并可对其进行读、写操作；中的数据，并可对其进行读、写操作；当当VCCVCC的输入小于的输入小于+4.25V+4.25V时，禁止用户对内部时，禁止用户对内部RAMRAM进进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当信息；当VCCVCC的输入小于的输入小于+3V+3V时，时，SD2000SD2000会自动将电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。够正常工作。MOT MOT：模式选择脚，：模式选择脚，SD2000SD2000有两种工作模式，即有两种工作模式，即MotorolaMotorola模式和模式和IntelIntel模式，当模式，当 MOT MOT接接VCCVCC时，选用的时，选用的工作模式是工作模式是MotorolaMotorola模式，当模式，当MOTMOT接接GNDGND时，选用的时，选用的是是IntelIntel模式。本设计选用其模式。本设计选用其IntelIntel模式，所以电路图中模式，所以电路图中MOTMOT端接端接GNDGND。SQW SQW：方波输出脚，当供电电压：方波输出脚，当供电电压VCCVCC大于大于4.25V4.25V时，时，SQWSQW脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到编程来得到1313种方波信号的输出。种方波信号的输出。AD0AD7AD0AD7：复用地址数据总线，该总线采用时分复用技：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，出现在术，在总线周期的前半部分，出现在AD0AD7AD0AD7上的是上的是地址信息，可用以选通地址信息，可用以选通SD2000SD2000内的内的RAMRAM，总线周期的，总线周期的后半部分出现在后半部分出现在AD0AD7AD0AD7上的数据信息。上的数据信息。ASAS：地址选通输入脚，在进行读写操作时，：地址选通输入脚，在进行读写操作时，ASAS的上升沿的上升沿将将AD0AD7AD0AD7上出现的地址信息锁存到上出现的地址信息锁存到SD2000SD2000上，而下上，而下一个下降沿清除一个下降沿清除AD0AD7AD0AD7上的地址信息，不论是否有上的地址信息，不论是否有效，效，SD2000SD2000都将执行该操作。都将执行该操作。n nDS/RDDS/RD：数据选择或读输入脚，该引：数据选择或读输入脚，该引脚有两种工作模式，当脚有两种工作模式，当MOTMOT接接VCCVCC时，时，选用选用MotorolaMotorola工作模式，在这种工作工作模式，在这种工作模式中，每个总线周期的后一部分的模式中，每个总线周期的后一部分的DSDS为高电平，被称为数据选通。为高电平，被称为数据选通。n nR/WR/W：读：读/写输入端，该管脚也有写输入端，该管脚也有2 2种种工作模式，当工作模式，当MOTMOT接接VCCVCC时，时，R/WR/W工工作在作在MotorolaMotorola模式。此时，该引脚的模式。此时，该引脚的作用是区分进行的是读操作还是写操作用是区分进行的是读操作还是写操作，当作，当R/WR/W为高电平时为读操作，为高电平时为读操作，R/WR/W为低电平时为写操作。为低电平时为写操作。n n当当MOTMOT接接GNDGND时，该脚工作在时，该脚工作在IntelIntel模模式，此时该脚作为写允许输入，即式，此时该脚作为写允许输入，即Write EnableWrite Enable。n nCSCS：片选输入，低电平有效。：片选输入，低电平有效。n n IRQ IRQ：中断请求输入，低电平有效，：中断请求输入，低电平有效，该脚有效对该脚有效对SD2000SD2000内的时钟、日历和内的时钟、日历和RAMRAM中的内容没有任何影响，仅对内中的内容没有任何影响，仅对内部的控制寄存器有影响，在典型的应部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，用中，RESETRESET可以直接接到可以直接接到VCCVCC，这，这样可以保证样可以保证SD2000SD2000在掉电时，其内部在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。控制寄存器不受影响。三、三、LEDLED显示驱动芯片的选择显示驱动芯片的选择显示驱动芯片的选择显示驱动芯片的选择 本设计选择本设计选择MAXIMMAXIM公司的多功能串行公司的多功能串行LEDLED显示驱显示驱动器动器MAX7219MAX7219。MAX7219 MAX7219是一种集成化的串行输入是一种集成化的串行输入/输出输出共阴极共阴极共阴极共阴极显显示驱动器，它连接微处理器与示驱动器，它连接微处理器与8 8位数字的位数字的7 7段数字段数字LEDLED显示，也可以连接条线图显示器或者显示，也可以连接条线图显示器或者6464个独立个独立的的LEDLED。其上包括一个片上的。其上包括一个片上的B B型型BCDBCD编码器、多编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个的静态路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个的静态RAMRAM用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器用用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器用来设置各个来设置各个LEDLED的段电流。的段电流。本设计选用本设计选用MAX7219MAX7219是基于以下考虑：是基于以下考虑：1)MAX7219 1)MAX7219能够驱动能够驱动8 8个数码管，而两片个数码管，而两片MAX7219MAX7219分别与单片机连接之后便能够满足本设计分别与单片机连接之后便能够满足本设计1313数码管数码管显示的要求，可方便地对每位显示的要求，可方便地对每位LEDLED进行单独控制、进行单独控制、刷新，不需重写整个显示器存器。刷新，不需重写整个显示器存器。2)2)外围电路仅需一个电阻即可设定峰值段电流，可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。用于亮度调节，同时也支持软件方式调整显示亮度。3)3)可设置为低功耗模式，此模式下单片机仍可对其传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，而且芯片耗点仅为送数据修改控制方式，而且芯片耗点仅为150uA150uA。n n引脚功能说明如下引脚功能说明如下：n nDINDIN（1 1引脚）：串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载引脚）：串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载引脚）：串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载引脚）：串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载入内部的入内部的入内部的入内部的1616位寄存器。位寄存器。位寄存器。位寄存器。n nDIG07DIG07（2 2、1111、6 6、7 7、3 3、1010、5 5、8 8引脚）：八个数据驱动线引脚）：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。路置显示器共阴极为低电平。关闭时此管脚输出高电平。n nGNDGND（4 4、9 9引脚）：地线（引脚）：地线（4 4脚和脚和9 9脚必须同时接地）。脚必须同时接地）。n nLOADLOAD（1212引脚）：载入数据。连续数据的后引脚）：载入数据。连续数据的后引脚）：载入数据。连续数据的后引脚）：载入数据。连续数据的后1616位在位在位在位在LOADLOAD端端端端的上升沿时被锁定。的上升沿时被锁定。的上升沿时被锁定。的上升沿时被锁定。n nCLKCLK（1313引脚）：时钟序列输入端。最大速率为引脚）：时钟序列输入端。最大速率为引脚）：时钟序列输入端。最大速率为引脚）：时钟序列输入端。最大速率为10MHz10MHz在时钟在时钟在时钟在时钟的上升沿，数据移入内部移位寄存器。下降沿时，数据从的上升沿，数据移入内部移位寄存器。下降沿时，数据从的上升沿，数据移入内部移位寄存器。下降沿时，数据从的上升沿，数据移入内部移位寄存器。下降沿时，数据从DOUTDOUT端输出。端输出。端输出。端输出。n nSEG AGSEG AG，SEG DPSEG DP（1414、1616、2020、2323、2121、1515、1717、2222引脚）：引脚）：7 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，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。此端呈低电平。n nISETISET（1818引脚）：引脚）：LEDLED段峰值电流提供引脚。通过一个电阻连段峰值电流提供引脚。通过一个电阻连接到接到VDDVDD来提高段电流。来提高段电流。n nV+V+（1919引脚）：正极电压输入，引脚）：正极电压输入，+5V+5V。n nDOUTDOUT（2424引脚）：串行数据输出端口，从引脚）：串行数据输出端口，从DINDIN输入的数据在输入的数据在16.516.5个时钟周期后在此端有效。当使用多个个时钟周期后在此端有效。当使用多个MAX7219MAX7219时用此端时用此端方便扩展。方便扩展。n n两片两片MAX7219MAX7219的连接的连接 因为本设计要实现显示年（因为本设计要实现显示年（4 4位数字）、月（位数字）、月（2 2位数字）、日（位数字）、日（2 2位位数字）、星期（数字）、星期（1 1位数字）、小时（位数字）、小时（2 2位数字）、分钟（位数字）、分钟（2 2位数字），位数字），总共需要总共需要1313位数码管，而一片位数码管，而一片MAX7219MAX7219最多只能支持最多只能支持8 8位数码管的位数码管的显示，所以，我们需要单片机分别连接两片显示，所以，我们需要单片机分别连接两片MAX7219MAX7219来实现来实现1313位数位数码管显示。码管显示。单片机单片机 AT89C52 AT89C52是美国是美国ATMELATMEL公司生公司生产的低电压，高性能产的低电压，高性能CMOS8CMOS8位位单片机，片内含单片机，片内含8k bytes8k bytes的可反的可反复擦写的只读程序存储器复擦写的只读程序存储器（PEROMPEROM）和）和256 bytes256 bytes的随机的随机存取数据存储器（存取数据存储器（RAMRAM），器），器件采用件采用ATMELATMEL公司的高密度、公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标非易失性存储技术生产，与标准准MCS-51MCS-51指令系统及指令系统及80528052产品产品引脚兼容，片内置通用引脚兼容，片内置通用8 8位中央位中央处理器（处理器（CPUCPU）和）和FlashFlash存储单存储单元，功能强大的元，功能强大的AT89C52AT89C52单片单片机适合于许多较为复杂控制应机适合于许多较为复杂控制应用场合。用场合。n n引脚功能说明引脚功能说明n nVCCVCC：电源电压：电源电压n nGNDGND：接地脚：接地脚 P0 P0口：口：P0P0口是一组口是一组8 8位漏极开路型双向位漏极开路型双向I/OI/O口，口，也即地址也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，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每位能吸收电流的方式驱动8 8个个TTLTTL逻辑门电逻辑门电路，对端口路，对端口P0P0写写“1”“1”时，可作为高阻抗输入时，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（低时，这组口线分时转换地址（低8 8位）和数据位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在在FlashFlash编程时，编程时，P0P0口接收指令字节，而在程口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。接上拉电阻。n nP1P1口：口：口：口：P1P1是一个带内部上拉电阻的是一个带内部上拉电阻的是一个带内部上拉电阻的是一个带内部上拉电阻的8 8位双向位双向位双向位双向I/OI/O口，口，P1P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出的输出缓冲级可驱动（吸收或输出的输出缓冲级可驱动（吸收或输出的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）电流）电流）电流）4 4个个个个TTLTTL逻辑门电路。对端口写逻辑门电路。对端口写逻辑门电路。对端口写逻辑门电路。对端口写“1”“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。此时可作输入口。此时可作输入口。此时可作输入口。n n作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，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某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)(IIL)。FlashFlash编程和程序校验期间，编程和程序校验期间，PlPl接收低接收低8 8位地址。位地址。n nP2P2口：口：P2P2是一个带有内部上拉电阻是一个带有内部上拉电阻的的8 8位双向位双向I/OI/O口，口，P2P2的输出缓冲级的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）可驱动（吸收或输出电流）4 4个个TTLTTL逻辑门电路。对端口逻辑门电路。对端口P2P2写写“1”“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高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，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某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流一个电流(IIL).(IIL).在访问外部程序存储器或在访问外部程序存储器或1616位地址位地址的外部数据存储器时，的外部数据存储器时，P2P2口送出高口送出高8 8位地址数据。在访问位地址数据。在访问8 8位地址的外位地址的外部数据存储器时，部数据存储器时，P2P2口输出口输出P2P2锁存锁存器的内容。器的内容。FlashFlash编程或校验时，编程或校验时，P2P2亦接收高位地址和一些控制信号。亦接收高位地址和一些控制信号。n nP3P3口：口：P3P3口是一组带有内部上拉电口是一组带有内部上拉电阻的阻的8 8位双向位双向I/OI/O口。口。P3P3口输出缓冲口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）级可驱动（吸收或输出电流）4 4个个TTLTTL逻辑门电路。对逻辑门电路。对P3P3口写入口写入“1”“1”时，它们被内部上拉电阻拉时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的部拉低的P3P3口将用上拉电阻输出电口将用上拉电阻输出电流。流。n nRSTRST：复位输入。当振荡器工作时，：复位输入。当振荡器工作时，RSTRST引脚出现两个机器周期以上高电平引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。将使单片机复位。n nALE/PROGALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALEALE（地址锁存允许）（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低输出脉冲用于锁存地址的低8 8位字节。一般情况下，位字节。一般情况下，ALEALE仍以时钟振荡频率仍以时钟振荡频率的的1/61/6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意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALEALE脉冲。脉冲。n n对对FlashFlash存储器编程期问，该引脚还用于输入编程脉冲（存储器编程期问，该引脚还用于输入编程脉冲（PROCPROC）。）。n n如有必要，可通过对特殊功能寄存器（如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFRSFR）区中的）区中的8EH8EH单元的单元的D0D0位置位，位置位，可禁止可禁止ALEALE操作。该位置位后，只有一条操作。该位置位后，只有一条MOVXMOVX和和MOVCMOVC指令才能将指令才能将ALEALE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ALEALE禁禁止位无效。止位无效。n nEA/VPPEA/VPP外部访问允许。欲使外部访问允许。欲使CPUCPU仅访问外部程序存储器（地址为仅访问外部程序存储器（地址为0000H-0000H-FFFFHFFFFH），端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位），端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1LB1被编被编程，复位时内部会锁存程，复位时内部会锁存EAEA端状态。端状态。n n如如EAEA端为高电平（接端为高电平（接VCCVCC端），端），CPUCPU则执行内部程序存储器中的指令。则执行内部程序存储器中的指令。n nFlashFlash存储器编程时，该引脚加上存储器编程时，该引脚加上+12V+12V的编程允许电源的编程允许电源VPPVPP，当然这必须是，当然这必须是该器件是使用该器件是使用12V12V编程电压编程电压VPPVPP。n nXTAL1XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。n nXTAL2XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。：振荡器反相放大器的输出端。电路原理图及说明电路原理图及说明 单片机部分的电路原理图单片机部分的电路原理图n nP0P0端口用作地址端口用作地址/数据复用总线数据复用总线ADAD0707，和日历时钟芯片相连。，和日历时钟芯片相连。n nP1P1端口用作数码管的段码接口，由于本设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，因此只使用了计的显示不会出现小数点，因此只使用了a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g，而没有使用，而没有使用dpdp（小数点）段。（小数点）段。n nP2P2端口的端口的P2.1P2.4P2.1P2.4作为数码管的位码接作为数码管的位码接口，它们需要通过口，它们需要通过4-164-16译码电路以及驱动译码电路以及驱动电路来控制电路来控制1313位数码管的位码选择。位数码管的位码选择。n nP2P2端口的端口的P2.0P2.0在反相之后为日历时钟芯片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提供片选信号，需要反相是因为该片选信号为低电平有效。号为低电平有效。n n单片机的单片机的P3.7P3.7（/RD/RD）、P3.6P3.6（/WR/WR）引脚）引脚）引脚）引脚和日历时钟芯片的读、写引脚直接相连，和日历时钟芯片的读、写引脚直接相连，和日历时钟芯片的读、写引脚直接相连，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。它们均为低电平有效。它们均为低电平有效。它们均为低电平有效。n n单片机的单片机的ALEALE引脚将和日历时钟芯片的锁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。实现数据和地址线的时分复用。日历时钟电路日历时钟电路日历时钟电路日历时钟电路n nU2U2为为6 6反相器反相器74LS0474LS04，它将单，它将单片机的片机的P2.0P2.0反相之后送至反相之后送至SD2000SD2000的片选引脚。的片选引脚。U3U3为日为日历时钟芯片历时钟芯片SD2000SD2000，在本设，在本设计中，将其计中，将其MOTMOT引脚接地，引脚接地，选择选择IntelIntel总线时序模式。在以总线时序模式。在以IntelIntel总线时序模式工作时，它总线时序模式工作时，它和和5151单片机的接口完全兼容，单片机的接口完全兼容，因此将它的地址因此将它的地址/数据复用线数据复用线AD0AD7AD0AD7、锁存输入、锁存输入ALEALE、读输入读输入DSDS、写输入和、写输入和5151单片单片机的对应引脚直接相连。机的对应引脚直接相连。SD2000SD2000的方波输出的方波输出SQWSQW和中和中断申请断申请/IRQ/IRQ在本设计中不使在本设计中不使用。用。显示电路显示电路 ：下图为显示电路的电路图，使用两片下图为显示电路的电路图，使用两片MAX7219MAX7219，实现实现1616位数码管显示位数码管显示总总 电电 路路 图图 谢谢！谢谢！