基于单片机的电子万年历设计毕业设计.docx
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基于单片机的电子万年历设计毕业设计
XX学院
毕业设计（论文）
题目：
基于单片机的电子万年历设计
院系：
电子工程学院
专业：
电子科学与技术
班级：
学生姓名：
导师姓名：
职称：
教授
起止时间：
2010年03月09日至2010年06月20日
西安邮电学院
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
指导教师
职称
教授
院系
电子工程学院
专业
电子科学与技术
题目
基于单片机的电子万年历设计
任务与要求
一、任务：
设计基于单片机的电子万年历，达到同时显示年、月、日、时、分、秒的要求。
利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据。
同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。
二、要求：
1、熟悉单片机，C语言等相关知识。
2、学会使用KeilC软件开发环境。
3、定时器整体硬件设计，中断系统设计，软件编程，系统调试等。
4、能自己独立解决设计中的问题，加强自主学习能力。
5、成果形式：
软件程序，硬件模块，论文。
开始日期
年月日
完成日期
年月日
系主任（签字）
年
月
日
西安邮电学院
毕业设计（论文）工作计划
学生姓名____指导教师___职称教授_
院别_____电子工程学院_______专业电子科学与技术__________
题目基于单片机的电子万年历设计
工作进程
第一周至第二周熟悉课题，找导师了解设计的相关事宜，搜集相关资料
第三周至第四周认真的研读相关资料，找出其中对自己有用的部分，加以整理
第五周至第六周花两周时间学好KeilC软件的使用，做一些对自己的设计有用的编程
第七周至第八周编写程序，熟悉8051单片机
第九周至第十周下载程序，调试结果
第十一周至第十二周撰写毕业论文，准备答辩。
主要参考书目（资料）
主要参考书目（资料）
1、单片机原理及应用2、单片机原理及接口技术
3、单片机编程实例4、单片机实验教程
相关网站：
www.dpj-
主要仪器设备及材料
1、计算机及配套软件
2、单片机
3、元件若干
论文（设计）过程中教师的指导安排
除每周定时具体指导外，学生有问题也可随时联系指导。
对计划的说明
如有特殊原因可适当调整，否则按计划执行。
XX学院
毕业设计（论文）开题报告
电子工程学院电子科学与技术专业级班
课题名称：
基于单片机的电子万年历设计
学生姓名：
学号：
00
指导教师：
报告日期：
2010年3月15号
1．本课题所涉及的问题及应用现状综述
在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。
为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。
钟表的发展是非常迅速的，从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都只是完成一种功能——计时功能，只是工作原理不同而已，在人们的使用过程中，逐渐发现了钟表的功能太单一，没有更大程度上的满足人们的需求。
因此在这里，我想能不能把一些辅助功能加入钟表中。
在此设计中所设计的钟表不但具有普通钟表的功能，它还能实现额外的功能：
世界时、农历显示。
人类不断研究，不断创新纪录。
发展到现在人们广泛使用的电子万年历。
电子万年历是采用基于单片机以实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得电子钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，但是所有这些，都是以钟表电子化为基础的。
因此，研究电子万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。
它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，对于电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能。
2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析
关键问题：
（1）系统硬件的设计与实现；
（2）系统软件总体的设计和调试，以实现完成年、月、日、时、分、秒的控制与显示；
（3）中断模块的设计；
（4）定时计数模块的设计；
解决思路：
该电子万年历使用12MHZ晶振与单片机8051相连接，通过软件编程的方法实现了以24小时为一个周期，同时显示小时、分钟和秒的要求。
利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据。
同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。
可行性分析：
由于深入学习过单片机原理及应用、模拟电路、数字电路与逻辑设计、C语言程序设计、电路分析、传感器原理及应用等课程，并应用所学知识做过一些相关的实验项目。
而本课题是对所学知识的综合运用，都是比较成熟的技术，因此实现难度不是很大，方案可行。
3．完成本课题的工作方案
第一周至第二周查阅资料了解关于寄存器，中断，数码管显示的相关知识。
第三周至第四周学习各种配套软件的原理和应用，确定需要的型号。
第五周至第六周设计各个模块的程序，并进行调试。
第七周至第八周调试各个模块，购买相应的单片机，下载调试程序，性能分析。
第十周至第十一周调试成功，实现设计的目的，完成设计。
第十二周至第十三周撰写毕业论文，准备答辩。
4．指导教师审阅意见
指导教师（签字）：
年月日
说明：
本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在毕业论文（设计）正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
XX学院毕业设计（论文）成绩评定表
学生姓名
性别
男
学号
专业班级
课题名称
基于单片机的电子万年历设计
课题
类型
硬件
设计
难度
较难
毕业设计（论文）时间
2010年03月09日～06月20日
指导教师
（职称教授）
课题任务
完成情况
论文（千字）；设计、计算说明书（千字）；图纸（张）；
其它（含附件）：
指导教师意见
分项得分：
开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；
论文撰写（规范）分；学习态度分；外文翻译分
指导教师审阅成绩：
指导教师（签字）：
年 月 日
评
阅
教
师
意见
分项得分：
选题分；开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；
论文撰写（规范）分；外文翻译分
评阅成绩：
评阅教师（签字）：
年 月 日
验收小组意见
分项得分：
准备情况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答问题分
验收成绩：
验收教师（组长）（签字）：
年 月 日
答
辩
小组
意
见
分项得分：
准备情况分；陈述情况分；回答问题分；仪表分
答辩成绩：
答辩小组组长（签字）：
年月日
成绩计算方法
（填写本系实用比例）
指导教师成绩20（％）评阅成绩30（％）验收成绩30（％）答辩成绩20（％）
学生实得成绩（百分制）
指导教师成绩评阅成绩验收成绩
答辩成绩总评
答辩委员会意见
毕业论文（设计）总评成绩（等级）：
系答辩委员会主任（签字）：
系（签章）
年月日
备
注
XX学院毕业论文（设计）成绩评定表（续表）
摘 要
单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。
单片机是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。
它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。
而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。
本文通过对一个基于单片机的能实现万年历功能电子时钟的设计，从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。
系统由主控制器AT89C51、显示电路、按键电路、和复位电路等部分构成，能实现时钟日历显示的功能，能进行年、月、日、时、分、秒的显示。
关键词:
单片机、万年历、C语言
Abstract
Single-ChipMicrocomputerapplicationtechnologydeveloprapidly,lookingaroundusnowinallspheresoflife,frommissiles,navigationequipment,tothevariousinstrumentsontheaircraftcontrolfromacomputernetworkcommunicationsanddatatransmission,industrialautomationtoreal-timeprocesscontrolanddataprocessing,andourlivesextensiveuseofthesmartcard,electronicpets,whichisinseparablefromthemicrocontroller.Monolithicsingle-chipisthesetofCPU,RAM,ROM,thetiming,numberandvarietyofinterfaceintegratedmicrocontrollers.Itssmallsize,lowcost,highperformance,whicharewidelyusedinsmartindustries,andindustrialautomation.And51SeriesSCMisthemosttypicalandthemostreprese
ntativeone.ThegraduationdesignThroughthestudy,andtherebyachievethestudy,design,developmenthardwareandsoftwarecapabilities.
Basedonamicrocontrollerbasedonthewilltoachievecalendarofamulti-functionalelectronicclockdesign,TherebyachievestudyingandunderstandingtherelevantdirectivesMCUinallaspectsoftheapplication.BymaincontrolAT89C51、keystrokecircuitandrestorecircuitcomponented,toachieveclockcalendardisplayfunctioncanbecarriedout,hourssecondsoftheshowandreal-timetemperaturedisplay.
Keywords:
Monolithicsingle-chip,lunarcalendardemand,perpetualcalendars
引言
随着微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。
单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点，在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头，单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必须掌握的技术。
而电子万年历作为电子类小设计不仅是市场上的宠儿，也是是单片机实验中一个很常用的题目。
因为它的有很好的开放性和可发挥性，因此对作者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。
而且在操作的设计上要力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。
数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用，壁挂式LED数码管显示的日历钟逐渐受到人们的欢迎。
LED数字显示的日历钟显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视，并且还可以扩展出多种功能。
所以，电子万年历无论作为比赛题目还是练习题目都是很有价值。
第一章绪论
1.1立题背景
在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。
为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。
钟表的发展是非常迅速的，从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都只是完成一种功能——计时功能，只是工作原理不同而已，在人们的使用过程中，逐渐发现了钟表的功能太单一，没有更大程度上的满足人们的需求。
因此在这里，我想能不能把一些辅助功能加入钟表中。
在此设计中所设计的钟表不但具有普通钟表的功能，它还能实现额外的功能：
世界时、农历显示。
人类不断研究，不断创新纪录。
发展到现在人们广泛使用的电子万年历。
1.2电子万年历的发展现状及前景
电子万年历是采用基于单片机以实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得电子钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，但是所有这些，都是以钟表电子化为基础的。
因此，研究电子万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。
它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，对于电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能。
综上所述此电子万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。
1.3本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析
该电子万年历使用12MHZ晶振与单片机8052相连接，通过软件编程的方法实现了以24小时为一个周期，同时显示小时、分钟和秒的要求。
利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据。
同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。
电子万年历设计与制作可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。
若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。
若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，这样一来就降低了硬件电路的复杂性，从而使得其成本降低，更适合我们生自主研发。
所以在该设计与制作中我选用了单片机8051，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。
因此，采用单片机8051原理制作的电子万年历，不仅仅在原理上能够成功实现计时等功能，也更经济，更适用，更符合我们实际生活的需要，对我们生来说也更加有用。
第二章单片机
2.1单片机简介
2.1.1单片机原理
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
2.1.2单片机历史
1）SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2）MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：
不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
2.1.3单片机应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
2.2定时/计数器
2.2.1定时/计数器的结构
定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。
TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。
组成图如下图（2.1）
图（2.1）
2.2.2定时/计数器的工作原理
加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。
每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。
如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。
2.2.3定时/计数器的控制
80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。
TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。
1）工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。
其格式如下表（2.2）：
表（2.2）
GATE：
门控位。
GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA＝1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。
即此时定时器的启动条件，加上了或引脚为高电平这一条件。
：
定时/计数模式选择位。
＝0为定时模式；=1为计数模式。
M1M0：
工作方式设置位。
定时/计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。
设置表如下表（2.2.1）
表（2.2.1）
2）控制寄存器TCON
TCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。
TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。
其格式如下表（2.3）：
表（2.3）
vTF1（TCON.7）：
T1溢出中断请求标志位。
T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。
CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。
T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。
所以，TF1可用作查询测试的标志。
TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。
vTR1（TCON.6）：
T1运行控制位。
TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。
TR1由软件置1或清0。
所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。
vTF0（TCON.5）：
T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。
vTR0（TCON.4）：
T0运行控制位，其功能与TR1类同。
2.2.4定时/计数器的工作方式
方式1
方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器。
原理图如下图（2.4）:
图（2.4）
计数个数与计数初值的关系为：
定时时间=（216-T0初值）×时钟周期×12
2.2.5定时器的初始化过程
（1）根据要求选择方式，确定方式控制字，写入方式控制寄存器TMOD。
（2）根据要求计算定时/计数器的计数值，再由计数值求得初值，写入初值寄存器。
（3）根据需要开放定时/计数器中断。
（4）设置定时/计数器控制寄存器TCON的值，启动定时/计数器开始工作。
（5）等待定时/计数时间到，则执行中断服务程序；如果查询处理则编写查询程序，判断溢出标志，溢出标志等于1，则进行相应处理。
2.3中断系统
2.3.1中断概述
中断是指计算机在执行某一程序的过程中,由于计算机系统内、外的某种原因,而必须中止原程序的执行,转去执行相应的处理程序,待处理结束之后,再回来继续执行被中止的原程序的过程。
2.3.2中断的主要功能及优先级
1）实现CPU与外部设备的速度配合
2）实现实时控制
3）实现故障的及时发现与处理
4）实现人机联系
中断优先级越高,则响应优先权就越高。
当CPU正在执行中断服务程序时,又有中断优先级更高的中断申请产生,这时CPU就会暂停当前的中断服务转而处理高级中断申请,待高级中断处理程序完毕再返回原中断程序断点处继续执行,这一过程称为中断嵌套。
2.3.380C51定时中断
定时中断是为满足定时或计数的需要而设置的。
当计数器发生计数溢出时，表明设定的定时时间到或计数值满，这时可以向CPU申请中断。
由于定时器/计数器在单片机内部，所以定时中断属内部中断。
80C51有二个定时中断源，即：
（1）TF0（P3.4）—T0溢出中断
（2）TF1（P3.5）—T1溢出中断
2.3.4中断响应的过程
（1）在每条指令结束后,系统都自动检测中断请求信号,如果有中断请求，且CPU处于开中断状态下,则响应中断。
（2）保护现场,在保护现场前,一般要关中断,以防止现场被破坏。
保护
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