实时时钟日历芯片与单片机的接口电路设计

时间：2026-01-20

1 、课程设计目的 2 2 、课程设计和要求 2

2.1、设计内容 2

2.2、设计要求 2

3 、设计方案 2

3.1、设计思路 2

3.2、工作原理及硬件框图 2

3.3、硬件电路原理图 8

3.4、PCB版图设计 8

4 、课程设计总结 9 5 、参考文献 11

一、课程设计目的

（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；（2）学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；（3）掌握8051单片机、实时时钟/日历芯片MC146818的应用；（4）学习掌握硬件电路设计的全过程。

二·课程设计内容和要求

2.1、设计内容：设计一个基于单片机实时时钟/日历 2.2、设计要求:

（1）学习掌握8051单片机的工作原理及应用；

（2）学习掌握实时时钟/日历芯片MC146818的工作原理及应用；（3）设计MC146818与8051的接口电路原理图及PCB版图；（4）整理设计内容，编写设计说明书。

三·设计方案

3.1、设计思路

数字时钟系统的组成：

硬件电路设计主要围绕时钟日历芯片MC146818的使用进行的，主要由8051单片机·MC146818时钟日历芯片·液晶显示屏·键盘组成。

3.2、工作原理及硬件框图工作原理：

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图（1）数字时钟系统框图

（3）电路设计

8051单片机：

单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

⒈ 电源:

⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端； ⒉ 时钟:

XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线: 控制线共有4根，

⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

⑵ PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶ RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

⒋ I/O线

8051共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还

具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 (2)时钟日历芯片MC146818:

MC146818是MOTOROLA公司生产的CMOS实时时钟/日历芯片，该芯片可产生秒、分、时，星期、日、月及年等7个时标，可通过程序读取或修改这些时标，可提供100年日历，可编程任意设定定时中断，定时范围由30.517µs至23时59分59秒，还有CMOS RAM存储器，其应用十分广泛。以后为讨论方便，我们把MC146818称为时钟日历芯片。

时钟日历芯片MC146818的主要特点是：

（1）有10个时标寄存器，4个编程和状态寄存器；（2）有50个字节的静态CMOS RAM；（3）可选择三种时钟频率；

（4）可选择二进制或BCD码表示时标（时间和日历）；

（5）可选择不同的频率输出方波；

（6）有三种独立的可编程中断。

MC146818的内部结构：

1．时基输入与时钟输出：可接入三种频率的时钟：4.197304MHz、1.048576MHz、32.768KHz。

2．中断周期/方波速率选择逻辑：用于选择中断周期的长短和方波输出频率的大小，二者的选择不是任意的，而是具有连锁性和相关性，有固定的16种组合。

3．方波输出逻辑 4．总线接口

5．时钟日历修改逻辑与BCD/二进制增加逻辑：采用二种数制，即二进制计数和BCD码计数，由编程选择。

6．寄存器组：有A、B、C、D 4个8位寄存器，用于保存CPU送来的编程控制字和芯片本身的某些状态。

7．时钟、报警、日历RAM：用于保存秒、分、时等时钟日历信息及报警时间信息。