基于AT89S52的电子万年历设计报告Word格式文档下载.docx
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随着社会的快速发展，时间的流逝，从观察太阳、摆钟到现在的单片机电子钟，人类不断研究，不断创造新纪录，单片机电子万年历已成为当今人类准确、快速获取时间信息的重要工具之一。
本设计的电子万年历以AT89S52单片机为控制核心，采用Dallas公司的DS1302实时时钟构成时钟电路，能够实现时间和日期的显示，还增加了闹钟报时的功能。
设计详细地分析设计原理和制作的全过程。
关键词：
单片机；
实时时钟；
DS1302
一、设计任务与要求：
基本要求:
1、能够显示年、月、日、时、分。
2、可以人为校正年、月、日、时、分。
3、第一次开机显示：
2000010112.00。
4、掉电信息不丢失。
创新扩展:
5、具有闹钟功能。
二、方案设计与论证
方案一：
按照系统设计的功能的要求，初步确定系统由主控模块、时钟模块、显示模块各键盘接口模块共4个模块组成，电路系统构成框图如图1所示。
主控芯片使用52系列AT89S52单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。
采用DS1302作为计时芯片，可以做到计时准确。
更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2.5V--5.5V电源，在2。
5V时耗电小于300nA）下继续计时，而且DS1302可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本功不耗电。
显示模块采用普通的共阳LED数码管，键输入采用查询法实现功能调整。
图1电子万年历电路系统构成框图
方案二：
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，电源电路、复位电路、晶振电路几个模块，系统框图如图2所示。
主控模块采用AT89S52单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间和设定闹钟，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。
图2 基于AT89S52单片机的电子万年历系统框图
方案三：
按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块、蜂鸣器电路模块。
系统框图如图3所示，主控制模块采用AT89S52单片机为控制中心，显示模块采用液晶LCD1602显示，计时使用AT89S52单片机自带的定时器功能，实现对时间、日期的操作，通过按键盘开关实现对时间、日期的调整。
图3 基于AT89S52单片机的电子万年历总体设计框图
方案论证：
上面提到的三个方案中，在电路原理方面大致相同，都能够达到设计任务与要求，在方案一款方案二中使用外部的时钟芯片DS1302来实现日期和时间的操作，方案三中则利用了单片机自身的定时器功能；
在方案二和方案三在显示模块上都使用液晶显示屏LCD1602作为显示，方案一则使用LED数码管作为显示，采用LED数码管动态扫描，数码管的价格适中，对于显示数字较好，而且使用单片机的端口也较少；
采用LCD1602液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可以显示大量文字、图形，显示多样性，清晰可见，价格相对LED数码管来说要昂贵些，但是基于本设计显示的东西较多，若采用LED数码管的话，所需数码管较多，价格也相应的会提高，而且不利于控制，对于LCD1602，随着现在制造的发展，价格也在下降，同时它所使用的端口也不很多，能够清晰的显示，比较适合显示大量的数字，因此选择LCD1602作为显示模块。
DS1302是一款高性能的实时时钟芯片，以计时准确、接口简单、使用方便、工作电压范围宽和低功耗等优点，得到广泛的应用，同时可以对秒、时、分、日、月、年以及润年补偿的年进行计数，而且在掉电时能够在外部纽扣电池的供电下继续工作，不会因为掉电后，其时间就要重新设置，方案三中使用定时器的功能，当在掉电的时候就会使时间和日期回到原来设定的初始值，同时直接采用单片机定时计数提供秒信号，使用程序实现年时间和日期，采用此种方案，节约成本，但是实现的时间误差较大，所以不采用这种方案。
通过对上述方案的论证分析，本次设计选择方案二，采用AT89S52作为主控制系统，DS1302提供时钟，LCD1602液晶作为显示模块
三、硬件单元电路设计与参数计算
1、主控制系统
单片机中央处理系统的方案设计，我们选用具有ATMEL公司的AT89C52单片机作为中央处理器，如图4所示。
该单片机除了拥有MCS-51系列单片机的所有优点外，内部还具有8K的在系统可编程FLASH存储器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功耗，还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。
整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。
是比较合适的方案。
图4 AT89S52主控制系统
2、时钟振荡电路
时钟振荡电路图5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。
电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度，对于AT89S52其工作频率为0至33MHz,在这个范围内单片机能够正常的工作。
图5 AT89S52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6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之间接一个按钮和一个电阻，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。
上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间，由图可知充电时间为：
T=2.3RC=2.3*10*10-6*5.1*103=0.1173s，保证系统能够可靠地复位。
图6 AT89S52复位电路
4、DS1302时钟电路
时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成，如图7所示。
DS1302采用3线串行接口，占用引脚少，内部集成了可编程日历时钟，用户可以根据需要通过单片机的控制来自行设置，支持双电源供电，可以使用外部主电源和备用电源，备份电源能够使时钟芯片继续工作。
图7 DS1302时钟电路
5、按键电路
按键电路由四个轻触开关组成，如图8所示。
按键用来调整时间和设定闹钟，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8 按键电路
6、显示电路
显示电路采用LCD1602液晶显示，图中只画出了其相应的接口，如图9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9 LCD1602接口电路
7、蜂鸣器电路
蜂鸣器电路由一个220欧的电阻，三极管8550，及蜂鸣器组成，如图10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10 蜂鸣器电路
四、软件设计与流程图
1、程序流程图
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，相应流程图如图11所示：
图11 程序主流程图
按键的检测主要是通过查询的办法来实现，利用按键进行间调整及闹钟设置，首先检测K1键是否按下，当K1键按下时，并且K2键按下时，则设置初始的默认时间；
当K1按下，并且K4按下时，则是开启闹钟功能；
若只是K3按下则开始设置时间及日期，同时被选择的时间和日期开始闪烁，第一次按下K3时，设置年份，若按下K1，则是减1操作，按下K2是加1操作，设置好年后，第二次按下K3时，则是设置月份，按K1减，按K2则加1，依次循环下去，则可以将时间和日期设置完毕；
而当按下K4时，则是设置闹钟时间，第一次按下K4，设置时，按K1时减1，按K2时加1，第二次按下时，设置分，同样的操作，按K1分减1，按K2分加1，程序流程图12所示：
图12 时间调整及闹钟设置程序流程图
2、软件设计
2.1软件总设计
主程序首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时/计数器模式，置位总中断允许位EA，并对键盘端口置位，再对LCD1602初始化，DS1302初始化。
接着扫描键盘，在键盘程序里面是对时间、日期及闹钟的调整，最下面是时间的显示及闹钟比较时间。
2.2子程序设计
读写DS1302子程序：
读写LCD1602子程序：
五、总原电路及元器件清单
1、总原理图
基于AT89S52单片机的电子万年历硬件电路图如图13所示，系统由AT89S52单片机，按键扫描电路、显示电路、时钟电路、晶振电路、复位电路、电源指示电路及蜂鸣器输出电路。
图13基于AT89S52的电子万年历电路原理图
2、PCB制板图
基于AT89S52单片机的电子万年历制板如图14所示：
图14基于AT89S52的电子万年历PCB制板图
3、整体电路仿真图以及仿真结果分析
3.1整体电路仿真图如图15所示所示。
图15电子万年历仿真图
3.2仿真结果分析
仿真正确显示了时间，在LCD1602中正确显示了当前日期、时间并可以显示闹钟时间，通过按按键K3,就可以开始设置时间,依次按K3依次在年、月、日、时、分之间切换，并且相应的调整的位会闪烁，按K2键用于加1操作,K1键用于减1操作。
按K4键则可以设置闹钟时间，依次按K4可以在时和分之间切换，按K2键,可以增加值,按K1键,可以减小值。
闹钟开启设置：
先按住K1，然后再按K4就可以开启闹钟功能，当设置好闹钟后并开启闹钟功能后，就可以有闹钟功能，闹钟时间为1分钟。
仿真正确显示了我们需要达到的要求，符合了我们设计的要求。
4、元件清单
基于AT89S52单片机的电子万年历元件清单如表1所示。
表1基于AT89S52单片机的电子万年历元件清单
元件名称
型号
数量/个
用途
单片机
AT89S52
1
控制核心
时钟芯片
DS1302
实时时钟
晶振
12MHz
晶振电路
32.768kHz
时钟电路
电容
30pF
2
电解电容
10uF/25V
复位电路
按键开关
6*6*6
5
按键/复位电路
电阻
1K
电源指示电路
5.1K
220
限流/复位电路
滑动变阻器
1M
LCD1602背光调节
三极管
S8550
蜂鸣器电路
发光二极管
红色
蜂鸣器
有源蜂鸣器
纽扣电池
CR2025/3V
纽扣电池座
CR2025
排座
间距2.54mm
16
显示电路
LCD
LCD1602
排针
电源接口
独石电容
104
电源Vcc
+5V
提供+5V电源
六、安装与调试
1、电路安装
用Protel99se画好PCB后,并做出相应的电路板,测试过电路板没有短路和断路后,对照Protel99se中的PCB板图将相应的元件插到电路板上,首先将矮的电子元件先插上,然后将其焊在电路板上,依照高矮,将剩余的元件安装在电路板上,并依次焊接好.当焊接完成后.剪去引脚,并测试电路焊接后是否有短路.
2、电路调试
在测试中遇到LCD1602不能够显示出时间和日期，经过检查才发现是LCD1602的背光没有调好，通过调节接在LCD1602上3脚上的滑动变阻器，改变所给的电压，可以清晰地看见了LCD能够显示。
对于DS1302在测试过程中发其上电不久就发热，在检查电路过程中，不是因为发现芯片短路，最终检查发现原来是DS1302的引脚接法不正确，给+5V的应该是芯片的脚，给后备电池的是1脚，当换过来之后，芯片就不发热了，而且可以正常显示出我们要显示的时间和日期,显示效果如图16所示：
图16调试显示效果图
3、软件调试
在软件调试过程中，当按下按键调节时间和日期后，时间不能继续在加，后来分析了程序才发现，是在设置好时间和日期时我们暂停了时钟，在设置完后没有启动时钟，所以时间和日期就不能够继续走，在那里停止了，发现这个原因后，我在设置完时间后就开启时钟，时间和日期就能够正确显示了。
七、性能测试与分析
上电测试，LCD1602能够正确显示时间和日期，第一次K3按钮，开始设置年，再按K1，年减1，按K2，年加1，按二次K3，设置月，按K1，月减1，按K2，月加1，按三次K3，设置日，按K1，日减1，按K2，日加1，按四次K3，设置时，按K1，时减1，按K2，时加1，按五次K3，设置分，按K1，分减1，按K2，分加1，按第五次，设置时间完成。
闹钟设置，按下K4，开始设置闹钟，按第一次，设置分，按K1，时减1，按K2，时加1，按第二次设置分，按K1，分减1，按K2，分加1，设置好闹钟后，按组合键K1+K4开启闹钟功能，当到闹钟时间后，蜂鸣器响，闹钟时间为1分钟，
在对电路测试后，电路达到了所需的功能。
通过对电路的多次的反复测试与分析，可以对电路的原理及功能更加熟悉，同时提高了设计能力及对电路的分析能力，同时在软件的编程方面得到了更高的提高，对编程能力得到加强，同时对所学的知识得到了大的提高与巩固。
八、结论与心得
在这学期的课程序设计中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手制作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在课程序设计里，我们学会了很多学习的方法。
而这是以后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
同时在与老师和同学的交流过程中，互动学习，将知识融会贯通，提高自己与人交流的能力，提高自己的团队意思。
老师给我们提出了许多革新非常的好，让我们能够有更多的发挥空间，提高了自己开发创新的能力。
九、参考文献
[1]李广弟兄朱月秀冷祖祁，单片机基础（第3版）：
北京航航天大学出版社
[2]华成英童诗白，模拟电子技术基础（第四版）：
高等教育出版社
[3]康华光，电子技术基础数字部分（第五版）：
[4]赵建领薛园园，零基础学单片机C语言程序设计：
机械工业出版社
[5]楼然苗李光飞.单片机课程设计指导：
[6]李凤霞.C语言程序设计教程（第二版）：
北京理工大学出版社
[7]赵亮侯国锐.单片机C语言编程与实例：
人民邮电出版社
[8]张义和王敏男许宏昌余春长.例说5单片机（C语言版）：
十、致谢
感谢学院给我们提供了一个展现自己的舞台，给我们一次难得煅炼的机会，使得我们的动手能力和专业技能都有了很大的提高，对本专业的东西有了更进一步的了解。
同时，在做作品的日子里得了彭老师的悉心指导，在此向我们的指导教师致以诚挚的谢意，感谢提供相关技术帮助的老师和同学，你们的支持和鼓励使我们对这次的作品完全有了信心和动力，也给了我们很多无私的帮助和支持，我们在此深表谢意。
十一、程序清单
程序清单如下：
#include<
reg51.h>
intrins.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitLCD_RS=P2^5;
//LCD1602指令，数据控制端口
sbitLCD_RW=P2^6;
//LCD1602读、写控制端口
sbitLCD_EN=P2^7;
//LCD1602使能
sbitK1=P1^0;
//K1键
sbitK2=P1^1;
//K2键
sbitK3=P1^2;
//K3键
sbitK4=P1^3;
//K4键
sbitreset=P2^2;
//5脚复位
sbitio=P2^1;
//6脚IO
sbitsclk=P2^0;
//7脚时钟
sbitBEEP=P3^7;
//蜂鸣器端口
bitflag=1,hour=0,min=0;
bityear=0,month=0,day=0;
bitbj_flag=0;
//报警标志位
uchartimecount=0,count=0;
ucharstr[]="
Alarm:
"
;
ucharinit[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
ucharinit1[]={0x00,0x00};
ucharinit2[]={0x00,0x00,0x12,0x01,0x01,0x01,0x00};
//秒,分，时，日，月，星期，年，默认时间设置
ucharbj_time[]={0x00,0x00,0x00};
//秒，分，时
ucharcodemytab[8]={0x01,0x1b,0x1d,0x19,0x1d,0x1b,0x01,0x00};
//小喇叭形状定义
#definedelayNOP（）;
{_nop_（）;
_nop_（）;
};
voidSet_W1302（ucharaddr）;
voidSet_Flash（ucharrow,ucharcol）;
voidSet_place（ucharrow,ucharcol）;
voidPlay_nowtime（）;
voidkey_set（ucharnum,ucharrow,ucharcol）;
voidalarm_time（）;
voidPlay_alarmtime（）;
voidTime_compare（）;
/******************************************************************/
voiddelay1（intms）
{
unsignedchary;
while（ms--）
{
for（y=0;
y<
250;
y++）
_nop_（）;
}
}
/******************************************************************/
/*
/*检查LCD忙状态
/*lcd_busy为1时，忙，等待。
lcd-busy为0时,闲，可写指令与数据。
bitlcd_busy（）
{
bitresult;
LCD_RS=0;
LCD_RW=1;
LCD_EN=1;
delayNOP（）;
result=（bit）（P0&
0x80）;
LCD_EN=0;
return（result）;
/*********************************************************/
/*写指令数据到LCD
/*RS=L，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=指令码。
/*********************************************************/
voidlcd_wcmd（ucharcmd）
{
while（lcd_bu
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