基于单片机的万年历课程设计.docx

1、基于单片机的万年历课程设计单片机课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一、设计万年历与显示电路时间和日期是人们所需要的重要数据之一，关系中生活的方方面面。获得时间和日期的方法，有日历、机械表、数字表等方法。数字万年历精度高、显示灵活，现在得到了广泛的应用。本设计就是来制作一个数字万年历二、主要技术指标与要求： 时间、日期、星期均可显示； 时间出现误差时可调； 万年历掉电后能够继续运行； 可实时显示环境温度。三设计思路（1）万年历可以采用专用的时钟芯片来产生，由芯片产生稳定的时间，单片机读取，处理，然后显示出来。（2）用键盘实现数据的输入，和显示模式的选择。

2、（3）显示方案选择：共阴数码管加专用驱动芯片可实现显示亮度可调、不闪烁的优点，而且软件编程较容易。（4）温度传感器采用数字温度传感器，可实现更高精度、更简单的硬件电路。制作起来简单。2对课程设计成果的要求包括图表、实物等硬件要求：设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算依据。3主要参考文献：1 李广弟. 单片机基础M. 北京：北京航空航天大学出版社，20012 何立民. 单片机高级教程：应用与设计M. 北京：北京航空航天大学出版社，20073 陈明义. 电工电子技术课程设计指导M. 长沙：中南大学出版社，20024 零点

3、工作室. 精通Protel DXP 2004电路设计M. 北京：电子工业出版社，20065 .4课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容12010-12-20布置任务，教师讲解设计方法及要求22010-12-21学生查找阅读资料，并确定方案32010-12-222010-12-24学生设计设计硬件电路并调试通过42010-12-25学生编写软件程序52010-12-272010-12-28学生写说明书和论文62010-12-29答辩72010-12-31答辩主指导教师赵宇红日期： 2010 年 12 月 31 日摘 要： 随着电子技术的迅速发展，特别是随大规模集成电路出现，给人类

4、生活带来了根本性的改变。由其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。电子万年历的出现给人们的生活带来的诸多方便。 本设计是基于51系列的单片机进行的电子万年历设计，采用八位数码管显示年月日时分秒及温度信息，具有可调整日期和时间功能。时间、日期调整由三个按键来实现，并可对闹铃开关进行设置。日历能显示阳历和阴历年、月、日以及星期、时、分、秒。设计以STC89C52RC单片机为核心，构成单片机控制电路；以DS1302时钟芯片作为万年历信号发生器；以DS18B20作为检测温度的传感器。关键词：可调万年历；单片机；时钟芯片DS1302;实时温度显示；数码管显示 1、系统概述及方法论证1.1系统概述 本

5、电子万年历采用单片机控制技术和数码管显示方案，可以很好的完成万年历和实时温度显示。时间、日期调整由三个按键来实现，并可对闹铃开关进行设置。日历能显示阳历和阴历年、月、日以及星期、时、分、秒。 （）基本功能 显示年、月、日、时、分、秒。 时钟时间可调节。 时钟掉电继续运行。( 2 ) 扩展功能 多路闹钟。 实时温度显示 遥控调节时间。 电脑自同步时间1.2 系统基本方案选择和论证1.2.1单片机芯片的选择方案和论证：方案一: 采用AT89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C

6、51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用AT89S52作为主控制系统.方案二: 采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。1.2.2 时钟芯片的选择方案和论证：方案一： 直接采用单片机定时计数器

7、提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二： 采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.且同组同学已从Maxim申请到了这种芯片，所以本设计采用了这种芯片。1.2.2 测温传感器方式选择： 测温可以采用热敏电阻加上模数转换得到电压，然后将测到的电压送到单片机，由单片机处理得到温度值。但是这种方法实现

8、起来复杂，且精度难以达到很高，所以本设计没有采用这种方式。DS18B20是一种数字温度传感器，一根线就可以与单片机IO联接，将测到的温度以数字形式传送到单片机，所以使用简单；它的测温误差为+-0.5度，可以达到较好的精度，在日常的应用中足够。这种芯片应用广泛，所以本设计也采用了这种测温方式。1.3 电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89S52作为主控制系统; DS1302提供时钟;数字式温度传感器;八位数码管动态扫描作为显示，以DS18B20作为检测温度的传感器。2、系统的硬件设计与实现2.1 电路设计框图 2.2 系统核心控制部分2.2.1 STC89C52

9、RC芯片介绍 STC89C52RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/周期和6时钟/周期可任意选择。图2.1 STC89C52RC引脚功能图2.2.2 STC89C52RC连接电路图图2.2 单片机与外围连接图2.3 DS1302时钟电路2.3.1 DS1302芯片介绍DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的

10、时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。2.3.2 DS1302引脚说明图2.3 DS1302引脚封装图DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.7

11、68kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。2.3.3 DS1302连接电路图图2.4 DS1

12、302连接图2.4 DS18B20数字温度传感器介绍2.4.1 DS18B20芯片介绍DS18B20 数字温度传感器是美国DALLAS公司生产的可组网数字温度传感器芯片，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。图2.5 DS18B20引脚封装图2.4.2 DS18B20连接电路图图2.6 DS18B20连接图2.5 MAX7219共阴数码管专用驱动芯片2.5.1 MAX7219芯片介绍MAX7219是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个

13、片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。 只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。MAX7219同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。 整个设备包含一个150A的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。1 DIN 串行数据输入端口。在时钟上升沿时数据被载入内部的16位寄存器。 2,3,5-8,10,11 DIG 0DIG7 八个数据驱动线路置显示器共阴极为低电平。关闭时7219此管脚输 出高电平，722

14、1呈现高阻抗。 4,9 GND 地线 （4脚和9脚必须同时接地） 12 LOAD (MAX7219) 载入数据。连续数据的后16位在LOAD端的上升沿时被锁定。 CS (MAX7221) 片选端。该端为低电平时串行数据被载入移位寄存器。连续数据的后 16位在cs端的上升沿时被锁定。 13 CLK 时钟序列输入端。最大速率为 10MHz.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DOUT端输出。对MAX7221来 说，只有当cs端为低电平时时钟输入才有效。 14-17,20-23 SEG 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，7219的此端呈低电平，72

15、21呈现高阻抗。 18 SET 通过一个电阻连接到VDD 来提高段电流。 19 V+ 正极电压输入，+5V 24 DOUT 串行数据输出端口，从DIN输入的数据在16.5个时钟周期后在此端有效。当使用多个MAX7219/MAX7221时用此端方便扩展。2.5.2 MAX7219连接电路图图2.7 MAX7219与数码管连接图3、系统程序设计3.1 DS1302.h头文件设计#ifndef _DS1302_H_#define _DS1302_H_sbit DS1302_CLK = P22; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P21; /实时时钟数据线引脚 sbit DS13

16、02_RST = P20; /实时时钟复位线引脚sbit ACC0 = ACC0;sbit ACC7 = ACC7;typedef struct _SYSTEMTIME_ unsigned char Second; unsigned char Minute; unsigned char Hour; unsigned char Week; unsigned char Day; unsigned char Month; unsigned char Year; unsigned char DateString9; unsigned char TimeString9;SYSTEMTIME; /定义的时

17、间类型#define AM(X) X#define PM(X) (X+12) / 转成24小时制#define DS1302_SECOND 0x80 /秒寄存器 #define DS1302_MINUTE 0x82 /分寄存器#define DS1302_HOUR 0x84 #define DS1302_WEEK 0x8A #define DS1302_DAY 0x86#define DS1302_MONTH 0x88#define DS1302_YEAR 0x8C#define DS1302_RAM(X) (0xC0+(X)*2) /用于计算 DS1302_RAM 地址的宏 void DS1

18、302InputByte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数) unsigned char i; ACC = d; for(i=8; i0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; /发一个高跳变到低的脉冲 ACC = ACC 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; /相当于汇编中的 RRC ACC7 =

19、DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; /发一个高跳变到低的脉冲 return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) /ucAddr: DS1302地址, ucData: 要写的数据 DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST

20、 = 0; /RST 0-1-0,CLK 0-1 unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; /enable DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1Byte数据 DS1302_CLK = 1; /RST 0-1-0,CLK 0-1 DS1302_RST = 0; return(u

21、cData);void DS1302_SetProtect(bit flag) /是否写保护 if(flag) Write1302(0x8E,0x10); /WP=1,不能写入 else Write1302(0x8E,0x00);/WP=0,可以写入 void DS1302_SetTime(unsigned char Address, unsigned char Value) / 设置时间函数 DS1302_SetProtect(0); Write1302(Address, (Value/10)Second = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F);

22、/转换成10进制的秒 ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE); Time-Minute = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR); Time-Hour = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); ReadValue = Read1302(DS1302_DAY); Time-Day = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); ReadValue = Read1302

23、(DS1302_WEEK); Time-Week = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); ReadValue = Read1302(DS1302_MONTH); Time-Month = (ReadValue&0x70)4)*10 + (ReadValue&0x0F); ReadValue = Read1302(DS1302_YEAR); Time-Year = (ReadValue&0xf0)4)*10 + (ReadValue&0x0F); void Initial_DS1302(void) unsigned char Second=Read

24、1302(DS1302_SECOND); if(Second&0x80) /如果第七为1（表明没有启动), 则启动时钟 DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,0);#endif3.2 MAX7219.h头文件设计/*MAX7219驱动程序*/#define DECODE_MODE 0x09#define INTENSITY 0x0A#define SCAN_LIMIT 0x0B#define SHUTDOWN 0x0C#define DISPLAY_TEST 0x0Funsigned char dispcode=0x7e,0x30,0x6d,0x79,0x33,0x5b,0

25、x5f,0x70,0x7f,0x7b,0x01;sbit DIN = P12;sbit LOAD = P11;sbit CLK = P10;void send_max7219(unsigned char addr1,unsigned char data1) unsigned char i,mask; LOAD = 0; for (i=8; i0; i-) mask = 1 0; i-) mask = 1 0;j-); unsigned char button_time(unsigned char n,unsigned char x) /时钟调整子程序 /key1是自增 if(key1=0) d

26、elay(50); if(key1=0) n+; if(n=x) /x为最大值 n=0; while(key1=0); return n;unsigned char button_date(unsigned char n,unsigned char x) /日期调整子程序 if(key1=0) delay(50); if(key1=0) n+; if(n=x) n=1; while(key1=0); return n;void display(unsigned char hour10,unsigned char hour1,unsigned char minute10,unsigned char minute1,unsigned char second10,unsigned char second1) /显示子程序