一、实训目的 熟悉常用温度传感器 AD590 的特性及接口电路的设计方法； 学会模块化程序设计方法 二、课题要求...

一、实训目的• 熟悉常用温度传感器 AD590 的特性及接口电路的设计方

法；• 学会模块化程序设计方法二、课题要求• 制作一个水温自动控制系统，要求如下：• 温度设定范围 40~90℃ ，最小区分度 1℃ ，标定误差≤ 1

℃ 。• 用十进制数码显示水的实际温度。• 环境温度降低时，温度控制的静态误差≤ 1℃ 。

第 10 章 综合实训课题一 水温控制系统设计

三、背景知识1 、 AD590 温度传感器简介 AD590 是美国 AD 公司生产的单片集成两端感温电流源。它的测温范围为 -55℃ ～ +150℃ ，工作电压范围为 4V ～ 3

0V ，可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，输出电阻为710M 。它产生的电流与绝对温度成正比，非线性误差为 ±

0.3℃ 。图 10—1 为 AD590 的引脚图，表 10—1 为 AD590

温度与电流的关系表。

（ a ）引脚 （ b ）封装 （ c ）图形符号 图 10—1 AD590 引脚、封装及图形符号

表 10—1 各温度与电流、电压参考关系表

温度值 AD590电流

经 10kΩ电压 V

放大器输出 V0

（ ADC0809的VIN）

ADC0809的输出

0ºC 273.2μA 2.732V 0V 00H

10ºC 283..2μA 2.832V 0.49V 19H

20ºC 293.2μA 2.932 V 0.98V 32H

30ºC 303.2μA 3.032 V 1.47 V 4BH

40ºC 313.2μA 3.132 V 1.96 V 64H

50ºC 323.2μA 3.232 V 2.45 V 7DH

60ºC 333.2μA 3.332 V 2.94 V 96H

70ºC 343.2μA 3.432 V 3.43 V AFH

80ºC 353.2μA 3.532 V 3.92 V C8H

90ºC 363.2μA 3.632 V 4.41 V E1H

100ºC 373.2μA 3.732 V 4.90 V FAH

AD590 是电流输出型器件，必须利用接口电路将 AD590

输出的电流信号转换成电压信号，再经 A/D 转换器转换成数字信号，提供给单片机处理。在

2 、 AD590 接口电路

表 10—1 中，列出了在不同温度值下的 AD590 的输出电流，通过图 10—2 的放大电路可将输出电流转换成 0~5V 的模拟电压。

图 10—2 温度采集电路

四、硬件电路 硬件电路由单片机、温度检测模块、加热控制模块、

键盘设定模块及数据显示模块构成。

1 、单片机选择 由于系统对控制精度的要求不高，所以选用内部具有程序存储器芯片的 AT89C51 就可以满足要求了。 2 、温度检测模块 温度检测模块由温度传感器、信号放大器及 A/D 转换器组成。由 AD590 将温度转换成电流信号再经信号放大器得到对应的模拟电压，再经 ADC0809 转换后接入单片机。如图 10—3 所示。

3 、加热控制模块

加热控制信号经反相器反相后，驱动固态继电器（ SS

R ）工作，从而接通或断开加热丝两端电源，实现对水的加热控制。加热控制电路如图 10—3 所示。 为了使加热控制更加精确，系统采用了三组加热电炉丝组合实现，当温差小于 5ºC 时，仅 A 组加热丝工作；当温差在5ºC~10ºC 之间时，采用 A 、 B 两组加热控制；当温差大于10ºC 时，采用 A 、 B 、 C 三组加热控制。

4 、键盘设定及数据显示模块

键盘扫描由 11 个按键及 3 位 LED 共阳极显示器组成。通过 P1 、 P2 口直接驱动键盘，为了简化显示接口，这里采用了串行口扩展 LED 显示器。如图 10—3 所示。

图 10—3 水温控制系统硬件原理图

五、软件设计1 、程序结构设计（ 1 ）主程序 用于进行初始化处理，包括各端口的初始化，定时 / 计数

器的设定、中断允许的设定等。同时进行键盘的扫描输入。图 10—4 为主程序流程图。

（ 2 ）定时中断服务程序 通过单片机内部的定时器 T0 进行 50ms 定时，再通过寄

存器 R6 进行计数，以实现 1s 定时中断的要求。进入中断服务程序后，可进行当前温度的检测及显示，根据所测值与设定值比较进行温度控制等。图 10—5 为中断服务程序流程图。

图 10—4 主程序流程图 图 10—5 定时中断服务程序流程图

开始

关电炉、开显示

串行口初始化

定时器初始化

中断初始化

调用键盘扫描子程序

等待定时中断

定时中断程序开始

1s定时时间到？

调用标度转换子程序

关定时、关中断

调用温度检测子程序

显示实测温度

调用温度控制子程序

中断返回

Y

开定时、开中断

N

（ 3 ）温度检测程序 温度检测采用每 1s 定时采样的方式，为了实现温度的准确

检测，采用了平均值滤波法抗干扰。即连续 4次启动 ADC080

9 进行 A/D 转换，求取转换结果的平均值，存入指定单元，以得到检测温度值。图 10—6 为温度检测程序流程图。

（ 4 ）温度控制程序 通过比较键盘设定值与温度检测值的差别，按照一定的控制规律，控制输出口线的状态，实现三组加热丝的控制。图 10—

7 为温度控制程序流程图。（ 5 ）温度显示程序 在每次温度检测后，进行一次温度显示刷新；在进行温度设

定时，显示设定温度值。

2 、主要程序模块清单主程序：

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 000BH

AJMP T0INT

ORG 0030H

MAIN ： MOV SP ， #60H

MOV P1 ， #0FFH ；关电炉，开显示 MOV SCON ， #00H ；设置串行口工作

; 方式 0 ，发送 MOV TMOD ， #01H ；定时器初始化

MOV TH0 ， #3CH ； 50ms 定时初值

MOV TL0 ， #0B0H

MOV R6 ， #14H ； 1s 定时用（ 50ms20次） MOV 5DH ， #00H ；显示缓冲区清零 MOV 5EH ， #00H

MOV 5FH ， #00H

ACALL DISP

SETB ET0

SETB EA

SETB TR0

LM0 ： ACALL KEYSCAN ；调用键盘扫描子程序（略）， ; 用于设定温度值

AJMP LM0

图 10—6 温度检测程序流程图

图 10—7 温度控制程序流程图

温度检测开始

转换结束否？

将结果单元清0

转换次数送R7

启动A/D转换

累加转换结果

存结果

4次转换结束否？

返回

Y

N

Y

N

求平均值

定时中断服务程序：T0INT ： MOV TH0 ， #3CH

MOV TL0 ， #0B0HDJNZ R6 ， T0END ； 1s未到，中断返回CLR TR0CLR EA

MOV R6 ， #14H ；恢复 R6 初值ACALL TADC ；调用温度检测子程序ACALL XSCL ；调用标度转换子程序ACALL DISP ；调用显示子程序ACALL TCONT ；调用温度控制子程序SETB TR0SETB EA

T0END ： RETI

温度检测子程序：TADC ： MOV 50H ， #00H ；清存检测值单元

MOV B ， #00H

MOV R7 ， #04H ；设置转换次数MOV DPTR ， #7FFFH ；送 ADC0809地

址TT0 ： MOVX @DPTR ， A ；启动 A/D 转换

JB P3.2 ， $ ；等待转换结束MOVX A ， @DPTR ；读 A/D 转换数据ADD A ， 50H

MOV 50H ， A

JNC TT1 ；是否超出 8 位二进制范围INC B

TT1 ： DJNZ R7 ， TT0 ； 4次转换是否完成

CLR C ；求 4次 A/D 转换的平均值

XCH A ， B

RRC A

XCH A ， B

RRC A

CLR C

XCH A ， B

RRC A

XCH A ， B

RRC A

MOV 50H ， A ；平均值存 50H

RET

温度控制子程序：

TCONT ： MOV A ， 51H

CLR C

SUBB A ， 50H ；设定值—实测值MOV R0 ， A

JNC CCPR ；小于设定温度，接通相应加热器MOV P1 ， #0FFH ；否则，关闭加热器AJMP CONEND

CCPR ： MOV A ， R0

SUBB A ， #19H

JC CCPR1

MOV P1 ， #0F8H ；开三组加热器AJMP CONEND

CCPR1 ： MOV A ， R0

SUBB A ， #0CH

JC CCPR2

MOV P1 ， #0FCH ；开两组加热器AJMP CONEND

CCPR2 ： MOV P1 ， #0FEH ；开一组加热器CONEND ： RET

显示子程序：DISP ： MOV R2 ， #03H ；显示数据的个数

MOV R1 ， #5DH ；显示缓冲区首址SETB P1.3

DL0 ： MOV A ， @R1 ；取要显示的数MOV DPTR ， #TABMOVC A ， @A+DPTR ；查字型码MOV SBUF ， A ；送出数据

DL1 ： JNB TI ， DL1 ；是否输完一个字节CLR TI ；清发送完标志INC R1DJNZ R2 ， DL0 ；三个数是否都显示完？RET

TAB ： DB 0C0H ， 0F9H ， 0A4H ， 0B0H ， 99H ； 0~9 字型码

DB 92H ， 82H ， 0F8H ， 80H ， 90H

六、总结与提高 设计、调试大型程序时，应该：

先根据要求划分模块，优化结构；再根据各模块特点确定何为主程序，何为子程序，何

为中断服务程序，相互间如何调用；接着根据各模块性质和功能将各模块细化，设计出程

序流程图；最后根据各模块流程图编制具体程序。

调试时应先调主程序，实现最基本最主要的功能，在此基础上再将各模块功能往主程序上堆砌，直至各模块联调、统调，实现全部功能。

在这个课题中，采用了软件滤波方式提高检测环节的准确，并且采用了三组加热控制提高了温度变化的精度。在此基础上，还可以增加液面检测、缺水报警电路及打印电路等其它辅助电路的设计，使这个控制系统更完善。

课题二 用 8×8点阵显示器制作电子显示屏一、实训目的熟悉 8×8点阵显示器与单片机的接口电路及其设计方法；学会模块化程序设计方法。二、课题要求 制作一个 8×8点阵显示器。要求如下： 1. 显示“电子设计”四个文字； 2. 显示方式可由 K1 、 K2 和 K3 三个键选择： K1 为逐字显示， K2 为向上滚动显示， K3 为向左滚动显示。

三、硬件电路

显示器采用 AT89C51 单片机作控制器，时钟频率为 12MHz ， 8×8点阵显示器采用共阳极结构，其电路如图 10—8 所示。 P0 作为字符数据输出口， P2 为字符显示扫描输出口， P1.0~P1.2 口分别接开关 K1 、 K2 、 K3 ，

通过改变电阻（ 270Ω ）的大小可改变显示字符的亮度，驱动用 9012 三极管。

EA/VP31

X119

X218

RESET9

RD17

WR16

INT012INT113

T014T1

15

12345678

89C51

+5V

+5V

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

30pF

30pF 12 M

Hz

1k 22μF

K1

K2

K3

39

3837

3635

34

33

32

28

2726

2524

23

22

21

+5V

270Ω

图 10—8 硬件电路图

四、软件设计

1 、程序结构设计（ 1 ）主程序 主程序用于对系统进行初始化，扫描按

键开关状态，由按键标志位值（ 00H 、 01H 、 02H ）决定显示的方式。主程序流程图如图 10—9 所示。

图 10—9 主程序流程图

开始

调用按键扫描子程序

20H.0=1？

20H.1=1？

20H.2=1？

转逐字显示程序

转向上滚动显示程序

转向左滚动显示程序

Y

Y

Y

N

N

N

初始化子程序

（ 2 ）初始化子程序

用于对端口进行复位操作，将显示用的字符数据从字符表中装入内存单元 50H~6FH 中。字符表中的每个文字占用 8

个地址单元。

（ 3 ）显示子程序

显示子程序由显示功能选择程序和显示控制程序组成。 显示功能选择程序 :

负责每次显示时的显示地址首址（在 B 寄存器中）、每个字的显示时间（由 30H 中的数据决定）和下一个显示地址的间隔（ 31H 中的数据决定）的处理。

显示子程序 :

负责对指定 8 个地址单元的数据进行输出显示。 显示一个完整文字的时间约为 8ms 。 在显示子程序中， 1ms延时程序是用调用键扫描子程序的方法实现的。图 10—10 为逐字显示及向上滚动显示方式时的显示控制程序流程图。（ 4 ）按键扫描程序 用于将按键的状态扫描至 20H 单元的低三位（ 20H.0 、20H.1 、 20H.2 ）中。同时在程序中利用按键扫描程序代替显示程序中的 1ms延时程序，既可以提高按键的快速响应，又可以提高动态显示的扫描频率，减少文字显示时的闪烁现象。

逐字或上移显示开始

设定1帧显示时间及换帧步距

置显示数据首址

调用显示控制子程序

1帧显示时间到否？

1次显示结束否？

修改显示数据首地址

转按键扫描子程序

Y

Y

N

N

图 10—10 逐字显示及上移显示程序流程图

2 、主要程序模块清单主程序：

START ： MOV 20H ， #00H ； 20H 内存单元清 0

SETB 00H ； 20H.0 位置 1

START1 ： LCALL CLEARMEN ；调用上电初始化子 ; 程序 JB 00H ， FUN0； 20H.0 位为 1 ，执行 FUN

0

JB 01H ， FUN1； 20H.1 位为 1 ，执行 FUN

1

JB 02H ， FUN2； 20H.2 位为 1 ，执行 FUN

2

AJMP START1

初始化程序：CLEARMEN ： MOV A ， #0FFH ；四端口置 1 MOV P1 ， A MOV P2 ， A MOV P3 ， A MOV P0 ， A MOV DPTR ， #TAB ；取“电子设计”字 ; 符表首址 CLR A MOV 21H ， A ； 21H-24H 内存单元清0 MOV 22H ， A MOV 23H ， A MOV 24H ， A MOV R3 ， A ； R3 寄存器清 0

MOV R1 ， #50H ；设字符表移入内存 ; 单元首址 MOV R2 ， #20H ；设查表次数（ 32次）CLLOOP ： MOVC A ， @A+DPTR ；查表字符数据移入 ; 内存单元 MOV @R1 ， A MOV A ， R3 INC A MOV R3 ， A INC R1 DJNZ R2 ， CLLOOP ；是否已查表 32 ;次，未完转 CLLOOP RET

TAB ： DB 0EFH ， 83H ， 0ABH ， 83H ， 0ABH ， 83H ， 0EEH ， 0E0H ； 电 DB 0FFH ， 0C7H ， 0EFH ， 83H ， 0EFH ， 0EFH ， 0CFH ， 0EFH ； 子 DB 0B1H ， 0B5H ， 04H ， 0BFH ， 0B1H ， 0B5H ， 9BH ， 0A4H ； 设 DB 0BBH ， 0BBH ， 1BH ， 0A0H ， 0BBH ， 0BBH ， 9BH ， 0BBH ；计

键扫描子程序：

KEYWORK ： MOV P1 ， #0FFH ；置输入状态 JNB P1.0 ， KEY1 ； P1.0 为 0 （键按下）转 KEY1 JNB P1.1 ， KEY2 ； P1.1 为 0 （键按下）转 KEY2 JNB P1.2 ， KEY3 ； P1.2 为 0 （键按下）转 KEY3KEYRET ： RET KEY1 ： LCALL DL10MS ；按键 1功能处理，延 ; 时 10ms削抖动 JB P1.0 ， KEYRET ；是干扰转 KEYRET 结束 SETB 00H ；置逐字显示方式标志 ; （ 20H.0=1 ） CLR 01H CLR 02H RET ；子程序返回

KEY2 ： LCALL DL10MS ；按键 2功能处理 JB P1.1 ， KEYRET SETB 01H ；置上移显示方式标志 ; （ 20H.1=1 ） CLR 00H CLR 02H RETKEY3 ： LCALL DL10MS ； 按键 3功能处理 JB P1.2 ， KEYRET SETB 02H ；置左移显示方式标志 ; （ 20H.2=1 ） CLR 01H CLR 00H RET

显示功能选择程序：

FUN0 ： MOV 30H ， #80H ；逐字显示， 1帧显示时间 ; （约 1s ） MOV 31H ， #08H ；换帧跳转步距为 8 LJMP DISP1 ；转显示子程序 DISP1FUN1 ： MOV 30H ， #0AH ；上移显示， 1帧显示时间 ; （约 80ms ） MOV 31H ， #01H ；换帧跳转步距为 1 LJMP DISP1 ；转显示子程序 DISP1FUN2 ： LJMP DISP2 ；左移显示

显示控制程序：DISP1 ： MOV B ， #50H ；显示数据首址 MOV R4 ， 30H ；放入 1帧显示时间控制数据MOV R5 ， 31H ；放入跳转步距控制数据LOOP ： LCALL DISPLAY ；调用显示子程序一次 DJNZ R4 ， LOOP ； 1帧显示时间未到再转 ;LOOP循环 MOV R4 ， 30H ； 1帧显示时间到，重装初值 MOV A ， B CJNE A ， #68H ， CONT ；不是末地址转 CONT AJMP START1 ；是末地址，一次显示结束 ;跳回 START1CONT ： ADD A ， R5 ；次帧扫描首址调整 MOV B ， A AJMP LOOP ；转 LOOP 进行次帧扫描

显示子程序：DISPLAY ： MOV A ， #0FFH MOV P0 ， A ；关显示数据 MOV P2 ， A ；关扫描 MOV R6 ， #0FEH ；赋扫描字 MOV R0 ， B ；赋显示数据首地址 MOV R7 ， #08H ；一次扫描 8 行DISLOOP ： MOV A ， @R0 ；取显示数据 MOV P0 ， A ；放入 P0 口 MOV P2 ， R6 ；扫描输出（显示 ;某一行） LCALL DL1MS ；亮 1毫秒 INC R0 ；指向下一行数据地址 MOV A ， R6 ；扫描字移入 A

RL A ；循环左移一位 MOV R6 ， A ；放回 R6 DJNZ R7 ， DISLOOP ； 8 行扫描未完转 DISLOOP ; 继续 RET ； 8 行扫描结束

1毫秒延时子程序：

DL1MS ： MOV R3 ， #64H ； 100× （ 10+2 ） μsLOOPK ： LCALL KEYWORK DJNZ R3 ， LOOPK RET

五、总结与提高

该课程设计中，可以看出 LED点阵显示的控制是在七段 LED 数码管显示控制的基础上扩展实现的，二者都是采用动态扫描方式进行设计，从原理上是完全相同的。在这个课题的基础上，还可扩展多个 LED点阵显示以实现更加复杂的分批显示模式及中文字幕的显示。

课题三 电子万年历的设计与制作

一、实训目的

熟悉 DS12887 时钟日历芯片的特性及设置方法，DS12887 芯片与单片机的接口电路及其设计方法；学会模块化程序设计方法。

二、课题要求

制作一个可调万年历。要求如下：内定时间为 2000年 1月 1日 12点 00 分 00秒，提供给新产品或换电池时使用。时间调整：开机时，光标停在“年”，移动光标依次修改年、月、日、时、分、秒。每按 P1.0 一次，光标依年、月、日、时、分、秒顺序移动。每按 P1.1 一次，光标所在位置的值加 1 。每按 P1.2 一次，光标所在位置的值减 1 。采用 LCD液晶显示器显示。

三、背景资料

时钟日历芯片 DS12887 ：

能够自动产生年、月、日、时、分、秒等时间信息，芯片内部带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息能够保持 10年之久；有 12 小时制和 24 小时制两种工作模式；时间的表示方法有两种：二进制数表示和 BCD 码表示。用户可对 DS12887 进行编程以实现多种方波输出，用户可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。

1 、引脚说明 Vcc ：直流电源 +5V 输入

DS12887

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24 Vcc

SQW

NC

NC

NC

IRQ

RESET

DS/

NC

R/W

AS

CS

MOT

NC

NC

AD0

AD1

AD2

AD3

AD4

AD5

AD6

AD7

GND

RD

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，DS12887 会自动将电源切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。 图 10—11 DS12887 引脚图

当 Vcc 输入为 +5V 时，用户可以访问 DS12887 内 RA

M 中的数据，并可对其进行读、写操作；

GND ：地MOT ：总线模式选择 当 MOT 接 Vcc 时选用 Motorola总线模式，当 MOT 接 G

ND 时选用 Intel总线模式。SQW ：方波输出 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。AD0~AD7 ：双向地址 / 数据总线。AS ：地址有效输入。DS/ ：数据选通 /读允许 当 MOT 接 Vcc 时作为数据选通；当 MOT 接 GND 时，作为读允许输入。

RD

R/ ：读 /写允许输入。

若MOT 接 Vcc ，该引脚为高电平时读操作，为低电平时写操作；若MOT 接 GND ，该引脚作为写允许输入。 ：片选输入。低电平有效。 ：中断请求输出。低电平有效。 ：复位端。低电平有效，复位操作不影响时钟日历工作。NC ：空引脚。

W

CS

IRQ

RESET

2 、存储器分配与设置 DS12887 片内 RAM 与寄存器地址分配见图 10—12 。 DS12887带有 128 字节片内 RAM ：

10 字节的时标寄存器：用来存储时间信息，地址 00H~09

H

CPU 可以通过读取时标寄存器获得时间与日历值，也可以编程设置其初值，时标寄存器的值可以用二进制或 BCD

码表示。4 字节的控制寄存器：用来存储控制信息，地址 0AH~0DH

用户可通过对控制寄存器编程实现从 SQW 引脚输出多种不同频率的方波，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。114 字节作为通用 RAM 供用户使用，地址为 0EH~7FH 。

秒

秒报警

分

分报警

时

时报警

星期

日

月

年

寄存器A

寄存器B

寄存器C

寄存器D

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14字节

114字节RAM

00H

0DH

0EH

7FH

可用二进制数或BCD码表示

10—12 片内 RAM 与寄存器地址分配

时标寄存器的数据格式 ,见下表所示。

地址单元 功能 十进制

范围

范 围

十六进制码 BCD码

0 秒 0~59 00~3B 00~59

1 秒闹钟 0~59 00~3B 00~59

2 分 0~59 00~3B 00~59

3 分闹钟 0~59 00~3B 00~59

4时（ 12小时方式） 1~12

01~0C AM， 81~8C PM

01~12 AM， 81~92 PM

时（ 24小时方式） 0~23 00~17 00~23

5

时闹钟（ 12小时方式） 1~12

01~0C AM， 81~8C PM

01~12 AM， 81~92 PM

时闹钟（ 24小时方式） 0~23 00~17 00~23

6 星期（星期天 =1） 1~7 01~07 01~07

7 日 1~31 01~1F 01~31

8 月 1~12 01~0C 01~12

9 年 0~99 00~63 00~99

控制寄存器的格式

①寄存器 A 用于选择时钟频率、中断周期和 SQW 输出频率，格式如下：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0

UIP ：更新周期标志。 当 UIP=1 时，表示芯片正处于或即将开始更新周期，在此期间不允许读写时标寄存器；

当 UIP=0 时，表示没有更新周期，此时可读时标寄存器。

DV2~DV0 ：芯片内部振荡器 RTC 控制位。 当芯片复位后 500ms 开始第一个更新周期。将这 3 位设置

成 010 ，可使芯片以内置的 32.768kHz 的振荡频率工作。

RS3~RS0 ：周期中断可编程方波输出速率选择位。 这 4 位不同的组合可以产生不同的方波输出，程序可以通

过设置寄存器 B 的 SQWE 和 PIE 位控制是否允许周期中断方波输出。 RS3~RS0 与中断周期及 SQW 输出频率的对应关系如表 10—3 所示。

表 10—3 时钟频率选择寄存器 A选择位 32.768kHz时钟频率

RS3 RS2 RS1 RS0 中断周期 SQW输出频率0 0 0 0 — —

0 0 0 1 3.09625ms 256Hz

0 0 1 0 7.8125 ms 128 Hz

0 0 1 1 122.070 μs 8.192 kHz

0 1 0 0 244.141μs 4.096 kHz

0 1 0 1 488.281μs 2.048 kHz

0 1 1 0 976.5625μs 1.024 kHz

0 1 1 1 1.953125 ms 512 Hz

1 0 0 0 3.90625 ms 256 Hz

1 0 0 1 7.8125 ms 128 Hz

1 0 1 0 15.625 ms 64 Hz

1 0 1 1 31.25 ms 32 Hz

1 1 0 0 62.5 ms 16 Hz

1 1 0 1 125 ms 8 Hz

1 1 1 0 250 ms 4 Hz

1 1 1 1 500 ms 2 Hz

②寄存器 B 主要用于设置芯片的工作状态，格式如下：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

SET PIE AIE UIE SQWE DM 24/12 DSE

SET ：允许更新周期位。可读 /写，不受信号的影响。 当 SET=0 时，芯片处于正常更新状态； 当 SET=1 时，芯片正常更新被禁止。PIE 、 AIE 、 UIE ：分别为周期中断、闹钟中断、更新周期结束中断允许位。 各位分别为“ 1” 时允许发出相应的中断，由端输出。其中， UIE 位在复位或设置 SET 为 1 时清零。

SQWE ：方波输出允许位。 当 SQWE=1 ，按寄存器 A 输出速率选择位所确定的频率输出方波；

当 SQWE=0 ， SQW 脚保持低电平。DM ：时标寄存器格式选择位。

DM=0 ，为 BCD 码； DM=1 ，为二进制码。

24/12 ： 24 小时或 12 小时模式设置位。 24/12=1 ，选择 24 小时工作模式； 24/12=0 ，选择 12 小时工作模式。

DSE ：夏令时允许标志位。

③寄存器 C 为中断标志位寄存器。 特点：程序读寄存器 C 或复位后，该寄存器的内容将自动清零。格式如下：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

IRQF PF AF UF 0 0 0 0

IRQF ：中断申请标志位。 该位逻辑表达式为： IRQF = PF · PIE+AF · AIE+UF · UIE 。当 IRQF=1 时， IRQ 引脚将输出低电平。

当 DSE=1 时，夏时制设置有效。在四月的第一个星期日的 1:59:59 AM ，调到 3:00:00 AM ；在十月的最后一个星期日的 1:59:59 AM ，调到 1:00:00 AM 。当 DSE=0无效。

④寄存器 D 为状态标志寄存器，只有一个标志位 VRT

（ D7 ），其余各位均为 0 。格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

VRT 0 0 0 0 0 0 0

VRT ：芯片内部 RAM 与寄存器内容有效标志位。 该位为“ 1” 时，表示芯片内部 RAM 和寄存器内容有效。读该寄存器后，该位将自动置“ 1” 。

PF 、 AF 、 UF ：这三位分别为周期中断、闹钟中断、更新周期结束中断标志位。 只要满足各中断的条件，相应的中断标志位将置“ 1” 。

寄存器 C 的 D3~D0 位为 0 ，不使用。

四、硬件设计

硬件电路见图 10—13 。采用 AT89C51 单片机作控制器，时钟频率为 12MHz 。显示器可采用LED 显示，但由于 LED 数码显示所需的数码管较多，这里选用 LCD 显示器实现。 P1.0~P1.2 口分别接开关 K1 、 K2 、 K3 ，分别用于光标的移动及整定时间时的数字调整。

EA/VP31

X119

X218

RESET9

RD17

WR16

T014T1

15

12345678

89C51

+5V

+5V

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P0.0

P0.1

P0.2

P0.3

P0.4

P0.5

P0.6

P0.7

P2.0

P2.1

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6

P2.7

30pF

30pF 12 M

Hz

1k 22μF

K1

K2

K3

39

3837

36

35

34

33

32

28

2726

25

24

23

22

21

INT0

ALE

12

30

AD0

AD1

AD2

AD3

AD4

AD5

AD6

AD7

4

56

7

8

9

10

11

AS14

DS

1288

7

CS13

IRQ

19 17

DS/RD

15

R/W

RESET1 18

DB0

DB1

DB2

DB3

DB4

DB5

DB6

DB7

C/D

LCD液晶控制器

CS

RD WR

图 10—13 万年历硬件原理图

五、软件设计

1 、内部控制寄存器命令字设置（ 1 ） DS12887 初始化：给寄存器 A 、 B 、 C 、 D送控制字（片选有效） ①（ 0AH ） =20H

设置 DS12887 时钟频率为 32.768kHz ， DV2~DV0=010 ； ②（ 0BH ） =82H

设置 DS12887 更新周期停止，可进行时钟设定，时间和日期采用 BCD 码，时间单元为 24 小时计时方式。（ 2 ） DS12887 开始计时：设置（ 0BH ） =12H 由 UIE=

1激活，实现时钟输出显示更新。（ 3 ） LCD液晶显示控制器设置（略）

2 、程序结构设计 （ 1 ）主程序 用于实现初始化操作，包括中断设置、 DS12887 时钟芯片及 LCD液晶显示控制器的初始化设置等。流程图见 10

—14 所示。（ 2 ）外部中断 0 服务程序 用于实现 DS12887 时钟芯片更新值的输出及显示操作。流程图见 10—15 所示。（ 3 ）按键扫描子程序 用于将三个按键的输入状态扫描至 89C51 相应的寄存器中，进行光标移动、加 1 或减 1 的处理。

（ 4 ）显示子程序 用于将显示缓冲区数据依次输出到 LCD 显示器上。（ 5 ）加 1 处理子程序 将加 1 按键的输入状态转换为对相应存储单元的加 1操作，并将 BCD 码转换成 ASCII 码送显示缓冲区。（ 6 ）减 1 处理子程序 将减 1 按键的输入状态转换为对相应存储单元的减 1操作，并将 BCD 码转换成 ASCII 码送显示缓冲区。（ 7 ）内定时间写入子程序 用于将内定时间 00年 1月 1日 12点 00 分 00秒输入 D

S12887 相应的时标寄存器中。

开始

清屏

LCD初始化

DS12887初始化

中断设置

是否写入内定时间？

调用显示输出子程序

内定时间写入子程序

DS12887开始计时

调用键盘扫描子程序

等待中断

N

Y

开始

现场保护

清中断标志

光标停在“ 年” 位置

读取DS12887时标寄存器中的相应数据

转换ASCII码

调用显示子程序

是否全部显示完？

修改光标位置

光标复位

中断返回

N

Y

图 10—14 主程序流程图图 10—15 中断服务程序流程图

3 、主要程序模块清单主程序：

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0003

AJMP EX0INT

MAIN ： MOV SP ， #60H ；设置堆栈指针 ACALL BUSY ；调用检测 LCD 是否忙

；的子程序 MOV A ， #01H ； LCD清屏 MOV DPTR ， #8100H ；送 LCD指令寄存地址 MOVX @DPTR ， A

ACALL LCDFIRST ；调用 LCD 初始化程序

MOV IE ， #81H ；外部中断 0 允许 MOV A ， #20H ；对 DS12887 的寄存

；器 A赋初值 MOV DPTR ， #020AH ；送 DS12887 的寄 ；存器 A 的地址

MOVX @DPTR ， A MOV A ， #82H ；对 DS12887 的寄存器

B ；赋初值

MOV DPTR ， #020BH ；送 DS12887 的寄 ；存器 B 的地址

MOVX @DPTR ， A MOV DPTR ， #020EH ；读 DS12887 寄存器

0E ；的内容

MOVX A ， @DPTR

CJNE A ， #01H ， LOOP ；为 0则未设内定 ；时间

SJMP LOOP1

LOOP ： ACALL RAMSTART ；调用内定时间写入子 ；程序LOOP1 ： ACALL DISP ；调用成组字符显示子程序

MOV A,#12H ；启动 DS12887 开始计时 MOV DPTR ， #020BH

MOVX @DPTR ， A

LOOP2 ： ACALL KEYSCAN ；调用键盘扫描子程序 SJMP LOOP2

中断服务子程序：EX0INT ： PUSH ACC ；现场保护

PUSH PSWMOV DPTR ， #020CH ；读 C 寄存器，

；清除中断标志位 IRQFMOVX A ， @DPTRMOV R2 ， #00H ；光标位置偏移值

EX01 ： MOV DPTR ， #CUR ； LCD光标位置表首地址MOV A ， R2MOVC A ， @A+DPTR ；读取光标地址值ACALL BUSY ；检测 LCD 是否忙？

MOV DPTR ， #8100H ；送 LCD指令寄存器地址

MOVX@DPTR ， AMOV DPTR ， #TIM ； DS12887 内部时标寄存

器 ；表首地址

MOV A ， R2 MOVC A ， @A+DPTR ；读时标寄存器的地址 MOV DPTR ， #0200H ；送时标寄存器首址 MOV DPL ， A ；指向相应时标寄存器地址 MOVX A ， @DPTR ；读相应时标寄存器的内

容 ACALL BCDACSII ；调用 BCD 码转换 ACSII 码子程

序 ACALL DISP1；调用单字符显示子程序 INC R2 ；指向下一时间单元的处理 CJNZ R2 ， #06H ， EX01

ACALL CURRET ；调用光标复位子程序 POP PSW ；恢复现场 POP ACC RETI

CUR ： DB 82H ， 85H ， 88H ， 8BH ， 8EH ， 91H；

； LCD“年月日时分秒”光标地址表 TIM ： DB 09H ， 08H ， 07H ， 04H ， 02H ， 00H

；时 ；标寄存器“年月日时分秒”地址

内定时间写入子程序：

RAMSTART ： MOV A ， #00H ；写入 00秒 MOV DPTR ， #0200H

MOVX @DPTR ， A

INC DPTR

INC DPTR

MOVX @DPTR ， A；写入 00 分 MOV A ， #12H

MOV DPTR ， #0204H

MOVX @DPTR ， A；写入 12 时 MOV A ， #01H

MOV DPTR ， #0207H

MOVX @DPTR ， A；写入 1日 INC DPTR

MOVX @DPTR ， A；写入 1月 INC DPTR

MOV A ， #00H ；写入 00年 MOVX @DPTR ， A

MOV DPTR ， #020EH ；设定已设置内定时 ；间标志 MOV A ， #01H

MOVX @DPTR ， A

RET

六．总结与提高

该课程设计中，为了正确地访问时间和日期信息，使用了更新结束中断（ UIE=1 ）的方式实现时间和日期的读取。 DS12887 的使用非常灵活，读者也可用查询 UIP 位的方式或设定周期中断速率的方式来实现时间与日期的读取。为了使万年历的程序设计更加完善，还可在此基础上，增加闹钟定时程序等相关内容。