基于MCS-51系列單片機(jī)時間控制器軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

陳繼軍

(江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系，江蘇 南京 211170)

1.引言

隨著人們生活節(jié)奏的加快，對時間控制的要求越來越高，但市場上，此方面的產(chǎn)品精度不夠或調(diào)時精度較低，本設(shè)計采用實時芯片DS1302來控制時間的顯示，精確度可達(dá)秒級，同時，采用E22PROM 24C02來存儲相應(yīng)的數(shù)據(jù)，對應(yīng)了一天中的每一分鐘，可準(zhǔn)確地對時間進(jìn)行控制，在用戶的要求下，可在任一時刻產(chǎn)生信號，以達(dá)到時間控制的目的。

2.軟件設(shè)計的總體思路

根據(jù)系統(tǒng)的要求及對實際應(yīng)用可行性的分析，由于系統(tǒng)中數(shù)碼管的動態(tài)顯示部分的特殊要求，本系統(tǒng)軟件設(shè)計分兩部分完成，第一部分為主程序，第二部分中斷顯示子程序。其具體完成的功能和說明如下：

主程序主要完成的功能為：起動時鐘，讀取DS1302里的內(nèi)容，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，使其能正確在數(shù)碼管顯示。根據(jù)時間生成地址讀24C02里相應(yīng)單元的內(nèi)容，將讀出的內(nèi)容送端口。按照對應(yīng)原則，將某一位數(shù)據(jù)取出，并將它送端口。中斷子程序主要完成的功能為：定時產(chǎn)生中斷，讀取單片機(jī)里的某一空間，確定段選碼、位選碼的選定。用查表的方式，進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，確定顯示的段選碼，并應(yīng)用移位的方式，取出其相對應(yīng)的位選碼。

3.系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 程序初始化部分

根據(jù)51系列單片機(jī)語言的設(shè)計原則，需要對主程序、中斷子程序的入口地址進(jìn)行設(shè)定，并對各寄存器、存儲單元進(jìn)行初始化操作。程序中，R0寄存器用于顯示單元的跟蹤，初始化時將其所指向的單元進(jìn)行清零操作；R1寄存器用于中斷子程序中段選碼的選擇；R2寄存器用于數(shù)碼管顯示部分位選碼的確定；將用于讀DS1302后存儲讀出數(shù)據(jù)的暫存空間進(jìn)行清零；主程序還要對定時器的工作方式、初始值進(jìn)行設(shè)置，使其定時產(chǎn)生中斷。

3.2 數(shù)碼管動態(tài)顯示及中斷顯示部分

為增加系統(tǒng)設(shè)計的合理性，本系統(tǒng)中采用數(shù)碼管動態(tài)顯示技術(shù)和中斷顯示方式。程序中，首先對累加器、狀態(tài)寄存器進(jìn)行壓棧操作，確保中斷子程序的正常執(zhí)行。隨后對位選碼進(jìn)行選定，在對段選碼的單元進(jìn)行加1操作后，應(yīng)判斷單元是否到最后一位，如到最后一位，應(yīng)給段選碼、位選碼進(jìn)行初始化操作，如未到最后一位，則對位選碼進(jìn)行移位操作，最后CPU開中斷，將累加器、狀態(tài)寄存器進(jìn)行出棧后返回主程序。

3.3 讀寫DS1302部分

讀寫DS1302部分應(yīng)注意時序的關(guān)系，在每次讀時、分、秒寄存器的內(nèi)容時，必須先寫入地址命令字，讀寫時分別調(diào)用單個字節(jié)讀寫子程序。在將時、分、秒寄存器里的數(shù)據(jù)讀出后，由于數(shù)據(jù)格式的不一樣，必須經(jīng)過轉(zhuǎn)化才得使數(shù)碼管正常顯示。定義三個單元作為從DS1302里秒、分、時寄存器讀出的數(shù)據(jù)的暫存空間，然后再將其轉(zhuǎn)化。定義六個單元作為轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)暫存空間，此空間里的數(shù)據(jù)可由中斷顯示子程序經(jīng)過查表操作后交由數(shù)碼管直接顯示。

3.4 操作E2PROM 24C02部分

從DS1302里讀出的數(shù)據(jù)是BCD碼格式，本系統(tǒng)中要將其作為地址關(guān)系的相應(yīng)轉(zhuǎn)化，為了方便與地址的轉(zhuǎn)化，必須將BCD碼格式轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制形式。24C02是一個具有256字節(jié)單元的電可擦寫存儲器，本系統(tǒng)必須將一天中的每一分鐘形成與24C02地址相對應(yīng)的關(guān)系。一天共有1440分鐘，而24C02共有2048個位，則需將時間按位存儲，存儲器的每一位代表一天中的一分鐘，按照對應(yīng)關(guān)系，可將24C02中每8個字節(jié)劃分為一大段，每一大段中有64個比特位，可按位存儲一小時中的60分，此時時間轉(zhuǎn)化成對應(yīng)24C02中的地址，轉(zhuǎn)化方式為將時間中的小時位取出，乘以8即可得出24C02中每一大段的段首地址，再將時間中的分位取出，除以8可得到段內(nèi)地址，此時，將段首地址加上段內(nèi)地址即為真正的地址，分位除以8后得到的商即為段內(nèi)字節(jié)中的對應(yīng)分的位數(shù)。

4.結(jié)束語

目前，市場上的時間控制器大部分設(shè)置的任意性能不好，且精度不夠。本系統(tǒng)可對一天中任一分鐘進(jìn)行設(shè)置，只需通過軟件對E2RPOM 24C02寫入數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)會根據(jù)24C02里的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地將信號輸出，達(dá)到用戶所需的功能。同時，本系統(tǒng)硬件電路簡單，軟件易操作，精度較高，性價比較高，可廣泛投入市場使用，具有一定的使用價值。

[1]張毅剛等.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997.

[2]陳志輝.I2C總線在MCS51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的實現(xiàn)[J].微計算機(jī)信息，2005.

[3]沈德金等.MCS-51系列單片機(jī)接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗齕M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[4]沈美明等.IBM-PC匯編語言程序設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.