3数字万年历课程设计报告.docx
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3数字万年历课程设计报告
《电子万年历设计》
课程设计报告
课程名称：
微控制器原理与接口技术课程设计
系部：
计算机科学系
专业班级：
计算机科学与技术专业B0905班
学生姓名：
梁丽
完成时间：
2012/7/14
报告成绩：
评阅意见：
评阅教师日期
摘要
本设计是一种基于AT89C51单片机控制的数字万年历设计。
它具有多项显示和控制功能。
能用LCD实时显示当前年、月、日、星期、时间；可对时间进行调整；具有调整时间和日期时报警功能。
本设计通过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、时钟电路DS1302、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，能进行时、分、秒的显示。
关键字：
AT89C51单片机、LCD液晶显示、双电源供电、蜂鸣提醒
数字万年历设计
一、任务设计：
1、设计任务：
利用AT89C51单片机设计一个具有如下功能的电子万年历。
2、设计要求：
●能够显示年、月、日、时、分、秒、星期；
●可更改年、月、日、时、分、秒、星期；
●更改时间及日期时蜂鸣器鸣声提示；
3.发挥部分：
●能够提供修改时间和日期时提醒指示；
二、方案论证：
1.显示部分:
显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案：
方案一：
采用LED显示，分静态显示和动态显示。
对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。
而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。
方案二：
采用LCD显示。
LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。
鉴于上述原因，我们采用方案二。
2.时钟芯片的选择：
数字时钟是本设计的核心的部分。
根据需要可采用以下两种方案实现：
方案一：
直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。
采用此方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差大。
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、年进行计数，而且精度高，位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5——5.5V，2.5V时耗电小于300nA。
基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
5.电源模块：
方案一：
采用干电池作为系统电源。
但需经常换电池，不符合节约型社会的要求。
方案二：
采用直流稳压电源作为系统主电源，干电池作为辅助电源。
不仅不需要经常更换电源，并且当市电停止时能够采用干电池做为系统电源，使用更加安全可靠。
基于以上分析，我们决定采用方案二
三、总体方案：
1.工作原理:
按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块、LCD显示模块、蜂鸣器电路、电源电路、复位电路、晶振电路几个模块，系统框图如图1所示。
主控模块采用AT89C51单片机，按键模块用3个按键，用于调整时间，显示模块采用LCD1602，时钟电路模块采用DS1302实时时钟实现对时间，日期的操作
2.总体设计:
设计总体框架图如图1
图1基于AT89C51单片机的电子万年历系统框图
四、系统硬件设计（单元电路设计及分析）：
1.AT89C51最小系统：
AT89C51为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接晶振电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。
第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端。
如下图所示：
图2单片机最小系统
2.晶振电路
时钟振荡电路图3所示，时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。
此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。
时钟振荡电路如图3所示。
图3AT89C51时钟振荡电路
3.复位电路:
复位电路由电阻和极性电容组成，如图4所示，通过高电平使单片机复位，在时钟电路开始工作后，当高电平的时间超过大约2us时，即可实现复位。
此复位电路同时具备了上电复位和手动复位的功能，上电复位发生在开机加电时，由系统自动完成，手动复位通过一个按键来实现，在程序运行时，若遇到死机，死循环或程序“跑飞”等情况，通过手动复位就可以实现重新启动的操作。
手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。
一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮以及在RST端和地之间接一个电阻，如图所示，当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端，由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。
图4AT89C51复位电路
4.DS1302时钟电路:
时钟电路主要由时钟芯片DS1302、晶振等几部分组成，DS1302采用3线串行接口，占用引脚少，如图5所示。
图5DS1302时钟电路
5.按键电路:
按键电路由3个轻触开关组成，如图6所示。
按键用来调整时间，其一端直接接到单片机的端口，另一端接地，当按下按键时，相应的端口变为低电平，通过检测这一低电平就可以判断是哪个键按下，从而作相应的操作。
图6按键电路
6.显示电路:
显示电路采用LCD1602液晶显示，如图7所示。
3脚用于调节LCD1602的背光,4、5、6为LCD1602的控制口，用于控制其写入或是读出指令，7至14脚为LCD1602的数据口，将数传送到LCD1602中。
图7显示电路
其中LCD1602采用总线方式连接，用WR和RD“与”的结果再和P2.5口相“或非”，再连接LCD使能端E。
电路连接如下：
图8总线连接方式
当未执行读写操作时，RD、WR端都为高电平，“与”完是高电平，再和P2.5“或非”。
无论P2.5为高电平还是低电平，此时输出都为低电平，不选通。
当执行读或者写操作时，RD、WR端有一个为低电平，“与”完是低电平，再和P2.5“或非”。
当P2.5为高电平时，不选通。
当P2.5为低电平时，选通。
7、蜂鸣器电路：
蜂鸣器电路如图9所示。
通过控制三极管的导通和截止来实现蜂鸣器的响与不响。
图9蜂鸣器电路
8、整体电路图：
系统整体电路图如图10所示：
图10系统整体电路图
五、系统软件设计流程：
1.主程序流程如图11所示:
主程序首先初始化定时器、LCD1602及DS1302，然后就开始查询按键，有键按下则开始调整时间和设置闹钟，若没有按下，则执行下面的时间、日期及闹钟时间的显示，最后依次循环这些相同的操作，相应流程图如下图所示：
图11系统主程序流程
2.时间设定程序流程如图12所示：
图12显示时间子程序流程
六、程序：
#include
#include"DS18B20_3.H"
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
uchara,miao,shi,fen,ri,yue,nian,week,flag,key1n,temp;
//flag用于读取头文件中的温度值，和显示温度值
#defineyh0x80//LCD第一行的初始位置,因为LCD1602字符地址首位D7恒定为1（100000000=80）
#defineer0x80+0x40//LCD第二行初始位置（因为第二行第一个字符位置地址是0x40）
//液晶屏的与C51之间的引脚连接定义（显示数据线接C51的P0口）
sbitrs=P2^0;
sbiten=P2^2;
sbitrw=P2^1;//如果硬件上rw接地，就不用写这句和后面的rw=0了
sbitled=P2^6;//LCD背光开关
//DS1302时钟芯片与C51之间的引脚连接定义
sbitIO=P1^1;
sbitSCLK=P1^0;
sbitRST=P1^2;
sbitACC0=ACC^0;
sbitACC7=ACC^7;
//校时按键与C51的引脚连接定义
sbitkey1=P1^5;//设置键
sbitkey2=P1^6;//加键
sbitkey3=P1^7;//减键
sbitbuzzer=P1^3;//蜂鸣器，通过三极管9012驱动，端口低电平响
/**************************************************************/
ucharcodetab1[]={"20--"};//年显示的固定字符
ucharcodetab2[]={":
:
"};//时间显示的固定字符
//延时函数，后面经常调用
voiddelay（uintxms）//延时函数，有参函数
{
uintx,y;
for（x=xms;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
/********液晶写入指令函数与写入数据函数，以后可调用**************/
/*在这个程序中，液晶写入有关函数会在DS1302的函数中调用，所以液晶程序要放在前面*/
write_1602com（ucharcom）//****液晶写入指令函数****
{
rs=0;//数据/指令选择置为指令
rw=0;//读写选择置为写
P0=com;//送入数据
delay
（1）;
en=1;//拉高使能端，为制造有效的下降沿做准备
delay
（1）;
en=0;//en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令
}
write_1602dat（uchardat）//***液晶写入数据函数****
{
rs=1;//数据/指令选择置为数据
rw=0;//读写选择置为写
P0=dat;//送入数据
delay
（1）;
en=1;//en置高电平，为制造下降沿做准备
delay
（1）;
en=0;//en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令
}
lcd_init（）//***液晶初始化函数****
{
write_1602com（0x38）;//设置液晶工作模式，意思：
16*2行显示，5*7点阵，8位数据
write_1602com（0x0c）;//开显示不显示光标
write_1602com（0x06）;//整屏不移动，光标自动右移
write_1602com（0x01）;//清显示
write_1602com（yh+1）;//日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示
for（a=0;a<14;a++）
{
write_1602dat（tab1[a]）;//向液晶屏写日历显示的固定符号部分
delay（3）;
}
write_1602com（er+2）;//时间显示固定符号写入位置，从第2个位置后开始显示
for（a=0;a<8;a++）
{
write_1602dat（tab2[a]）;//写显示时间固定符号，两个冒号
delay（3）;
}
}
/*********************over***********************/
/***************DS1302有关子函数********************/
voidwrite_byte（uchardat）//写一个字节
{
ACC=dat;
RST=1;
for（a=8;a>0;a--）
{
IO=ACC0;
SCLK=0;
SCLK=1;
ACC=ACC>>1;
}
}
ucharread_byte（）//读一个字节
{
RST=1;
for（a=8;a>0;a--）
{
ACC7=IO;
SCLK=1;
SCLK=0;
ACC=ACC>>1;
}
return（ACC）;
}
voidwrite_1302（ucharadd,uchardat）//向1302芯片写函数，指定写入地址，数据
{
RST=0;
SCLK=0;
RST=1;
write_byte（add）;
write_byte（dat）;
SCLK=1;
RST=0;
}
ucharread_1302（ucharadd）//从1302读数据函数，指定读取数据来源地址
{
uchartemp;
RST=0;
SCLK=0;
RST=1;
write_byte（add）;
temp=read_byte（）;
SCLK=1;
RST=0;
return（temp）;
}
ucharBCD_Decimal（ucharbcd）//BCD码转十进制函数，输入BCD，返回十进制
{
ucharDecimal;
Decimal=bcd>>4;
return（Decimal=Decimal*10+（bcd&=0x0F））;
}
voidds1302_init（）//1302芯片初始化子函数（2010-01-07,12:
00:
00,week4）
{
RST=0;
SCLK=0;
write_1302（0x8e,0x00）;//允许写，禁止写保护
write_1302（0x80,0x00）;//向DS1302内写秒寄存器80H写入初始秒数据00
write_1302（0x82,0x00）;//向DS1302内写分寄存器82H写入初始分数据00
write_1302（0x84,0x12）;//向DS1302内写小时寄存器84H写入初始小时数据12
write_1302（0x8a,0x04）;//向DS1302内写周寄存器8aH写入初始周数据4
write_1302（0x86,0x07）;//向DS1302内写日期寄存器86H写入初始日期数据07
write_1302（0x88,0x01）;//向DS1302内写月份寄存器88H写入初始月份数据01
write_1302（0x8c,0x10）;//向DS1302内写年份寄存器8cH写入初始年份数据10
write_1302（0x8e,0x80）;//打开写保护
}
//温度显示子函数
voidwrite_temp（ucharadd,uchardat）//向LCD写温度数据,并指定显示位置
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com（er+add）;//er是头文件规定的值0x80+0x40
write_1602dat（0x30+sw）;//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat（0x30+gw）;//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat（0xdf）;//显示温度的小圆圈符号，0xdf是液晶屏字符库的该符号地址码
write_1602dat（0x43）;//显示"C"符号，0x43是液晶屏字符库里大写C的地址码
}
//时分秒显示子函数
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardat）//向LCD写时分秒,有显示位置加、现示数据，两个参数
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com（er+add）;//er是头文件规定的值0x80+0x40
write_1602dat（0x30+sw）;//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat（0x30+gw）;//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
}
//年月日显示子函数
voidwrite_nyr（ucharadd,uchardat）//向LCD写年月日，有显示位置加数、显示数据，两个参数
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com（yh+add）;//设定显示位置为第一个位置+add
write_1602dat（0x30+sw）;//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat（0x30+gw）;//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
}
voidwrite_week（ucharweek）//写星期函数
{
write_1602com（yh+0x0c）;//星期字符的显示位置
switch（week）
{
case1:
write_1602dat（'M'）;//星期数为1时，显示
write_1602dat（'O'）;
write_1602dat（'N'）;
break;
case2:
write_1602dat（'T'）;//星期数据为2时显示
write_1602dat（'U'）;
write_1602dat（'E'）;
break;
case3:
write_1602dat（'W'）;//星期数据为3时显示
write_1602dat（'E'）;
write_1602dat（'D'）;
break;
case4:
write_1602dat（'T'）;//星期数据为4是显示
write_1602dat（'H'）;
write_1602dat（'U'）;
break;
case5:
write_1602dat（'F'）;//星期数据为5时显示
write_1602dat（'R'）;
write_1602dat（'I'）;
break;
case6:
write_1602dat（'S'）;//星期数据为6时显示
write_1602dat（'T'）;
write_1602dat（'A'）;
break;
case7:
write_1602dat（'S'）;//星期数据为7时显示
write_1602dat（'U'）;
write_1602dat（'N'）;
break;
}
}
//****************键盘扫描有关函数**********************
voidkeyscan（）
{
if（key1==0）//---------------key1为功能键（设置键）--------------------
{
delay（9）;//延时，用于消抖动
if（key1==0）//延时后再次确认按键按下
{
buzzer=0;//蜂鸣器短响一次
delay（20）;
buzzer=1;
while（!
key1）;
key1n++;
if（key1n==9）
key1n=1;//设置按键共有秒、分、时、星期、日、月、年、返回，8个功能循环
switch（key1n）
{
case1:
TR0=0;//关闭定时器
//TR1=0;
write_1602com（er+0x09）;//设置按键按动一次，秒位置显示光标
write_1602com（0x0f）;//设置光标为闪烁
temp=（miao）/10*16+（miao）%10;//秒数据写入DS1302
write_1302（0x8e,0x00）;
write_1302（0x80,0x80|temp）;//miao
write_1302（0x8e,0x80）;
break;
case2:
write_1602com（er+6）;//按2次fen位置显示光标
//write_1602com（0x0f）;
break;
case3:
write_1602com（er+3）;//按动3次，shi
//write_1602com（0x0f）;
break;
case4:
write_1602com（yh+0x0e）;//按动4次，week
//write_1602com（0x0f）;
break;
case5:
write_1602com（yh+0x0a）;//按动5次，ri
//write_1602com（0x0f）;
break;
case6:
write_1602com（yh+0x07）;//按动6次，yue
//write_1602com（0x0f）;
break;
case7:
write_1602com（yh+0x04）;//按动7次，nian
//write_1602com（0x0f）;
break;
case8:
write_1602com（0x0c）;//按动到第8次，设置光标不闪烁
TR0=1;//打开定时器
temp=（miao）/10*16+（miao）%10;
write_1302（0x8e,0x00）;
write_1302（0x80,0x00|temp）;//miao数据写入DS1302
write_1302（0x8e,0x80）;
break;
}
}
}
//------------------------------加键key2----------------------------
if（key1n!
=0）//当key1按下以下。
再按以下键才有效（按键次数不等于零）
{
if（key2==0）//上调键
{
delay（10）;
if（key2==0）
{
buzzer=0;//蜂鸣器短响一次
delay（20）;
buzzer=1;
while（!
key2）;
switch（key1n）
{
case1:
miao++;//设置键按动1次，调秒
if（miao==60）
miao=0;//秒超过59，再加1，就归零
write_sfm（0x08,miao）;//令LCD在正确位置显示"加"设定好的秒数
temp=（miao）/10*16+（miao）%10;//十进制转换成DS1302要求的DCB码
write_1302（0x8e,0x00）;//允许写，禁止写保护
write_1302（0x80,temp）;//向DS1302内写秒寄存器80H写入调整后的秒数据BCD码
write_1302（0x8
升级会员 