基于单片机的万年历.docx
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基于单片机的万年历
单片机课程设计
题目基于单片机的万年历
1绪论
1.1设计目的
培养和锻炼在学习完本课后综合运用所学理论知识，解决实际工程设计和应用问题的能力。
通过课程设计，要求熟悉和掌握仿真系统的软件设计方法、设计步骤，以及硬件的设计方法、设计步骤，得到仿真系统应用方面的初步练习。
本设计主要是采用51单片机来实现。
自己动手设计与制作可以对硬件的结构和功能有更深的认识，并与软件结合，以达到理论与实践更好的结合，进一步提高综合运用所学知识进行设计的能力。
这是对自己大学四年的学习的检验，具有重要的意义。
1.2发展现状
目前市场上的电子万年历并不是采用51单片机作为主控制器的，基于单片机的万年历一般是学生和单片机爱好者在进行设计，谈不上占有市场。
也许就是这样，研究单片机万年历的人不在少数，并且都在努力。
努力不是单方面的，单片机的功能也应该要提高，STC89C52单片机就是这样的例子，其功能虽然没有大幅度提高，但使用起来更方便了。
我相信，在不久的将来肯定会有功能更强大成本更低的单片机出现，给我们的设计带来更多的便利。
1.3解决问题
本课题主要通过单片机的功能和应用，利用Keil[1]编程软件和Proteus仿真软件进行设计，并制作实物。
设计要达到预期的效果要解决以下问题：
（1）认真设计好万年历的逻辑原理图；
（2）熟练使用C语言，运用Keil编程软件进行软件设计；
（3）在Proteus仿真平台上，对程序进行编译仿真；
（4）认真仔细地对万年历进行组装焊接；
2基于单片机的万年历主要元器件介绍
2.1本设计所需的主要元器件
（1）单片机：
STC89C52RC；
（2）时钟芯片：
DS1302；
（3）液晶：
LCD1602；
（4）按钮开关。
2.2STC89C52RC单片机
本设计采用STC89C52RC单片机，8K字节可编程闪烁存储器。
STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品，它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容。
STC89系列是以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机，DIP封装系列与8051为pin-to-pin（引脚对引脚）兼容。
STC89系列单片机高速，低功耗，其程序写入时可通过串口采用STC-ISP.exe软件下载，不占用用户资源，学习单片机时较好的选择。
2.2.1单片机主要特性
（1）CPU：
由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器。
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
（2）RAM：
用于存放要读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据。
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
（3）ROM：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
（4）I/O口：
四组8位并行I/O口（P0、P1、P2和P3），既可用作输入，也可用作输出。
（5）T/C定时/计数器：
两个16位的可编程定时/计数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在计数模式。
（6）5个中断源的中断控制系统：
8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
（7）全双工串行口：
一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
（8）片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。
最高振荡频率取决于单片机型号及性能。
2.2.2单片机引脚说明
图2-1STC89C52RC封装引脚图
STC89C52RC的引脚封装和8051的引脚封装是一样的，均采用40Pin封装的双列直插DIP结构。
下图是它们的引脚配置，40个引脚中，Pin40为正电源，Pin20为地线；外置石英振荡器的时钟线Pin18和Pin19两根；4组8位共32个I/O口（P0、P1、P2和P3），中断口线与P3口线复用。
本设计只是实现简单的读写功能，不需要用到I/O口的第二功能。
单片机引脚封装如图2.1所示。
2.3DS1302时钟芯片
市场上可以选择的时钟芯片很多，功能也不尽相同，价格各异。
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种串行接口实时时钟芯片。
芯片内部具有可编程日历时钟和31个字节的静态RAM，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时。
DS1302引脚封装如图2-2所示。
图2-2DS1302封装引脚图
DS1302时钟芯片的引脚功能如下：
（1）Pin1：
Vcc2为主电源。
（2）Pin8：
Vcc1为后备电源。
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Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。
（3）Pin2、3：
X1、X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。
（4）Pin5：
是复位/片选线，通过把
输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
输入有两种功能：
首先，
接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，
提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当
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
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Vcc>2.0V之前，
必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时，才能将
置为高电平。
（5）Pin6：
I/O为串行数据输入输出端（双向），在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。
同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。
图2-3DS1302
2.4LCD1602
1602通过D0～D7的8位数据端传输数据和指令。
显示模式设置（初始化）00111000[0x38]设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口；显示开关及光标设置：
（初始化）00001DCBD显示（1有效）、C光标显示（1有效）、B光标闪烁（1有效）。
000001NSN=1（读或写一个字符后地址指针加1并且光标加1），N=0（读或写一个字符后地址指针减1并且光标减1），S=1且N=1（当写一个字符后，整屏显示左移），S=0当写一个字符后，整屏显示不移动。
数据指针设置：
数据首地址为80H，所以数据地址为80H+地址码（0-27H，40-67H）。
其他设置：
01H（显示清屏，数据指针=0，所有显示=0）；02H（显示回车，数据指针=0）。
2.5独立按键
本设计采用的4个独立按键，分别是：
“设置”、“确认”、“加”、“减”。
判断“设置”键是否按下及第几次按下可以分别对日期、时间、星期选定，然后按“加”、“减”即可进行设置，“确认”键按下后，新数据即写入时钟芯片。
图2-4时间设置路。
图2-4时间设置电路
3基于单片机的万年历的软件设计
本设计利用Keil（C51）软件进行程序的编写。
C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了许多种高级语言的特点，并且具备汇编语言的功能，C语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作。
目前，使用C语言进行程序设计已经成为软件开发的一个主流。
C语言程序本身不依赖于机器硬件系统，基本上不作修改就可将程序从不同的单片机中移植过来。
用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的可读性，便于改进、扩充和移植。
而针对8051的C语言日趋成
熟，成为了专业化的实用高级语言。
虽然汇编语言效率高，对硬件的可操控性更强，体积小，但是不易维护，可移植性差。
本设计程序实现了阳历年、月、日、时间提醒等功能。
图3-1是主程序流程图。
图3-1主程序流程图
3.1DS1302时钟芯片程序设计
在本设计中，要实现万年历的功能，DS1302时钟芯片是少不得的，虽然只用单片机也可以实现，但是将会造成时间误差较大，不好调节。
用DS1302时钟芯片不仅可以大大的避免那样的问题，还可以减小程序的编写量。
这个模块是本设计中是很重要的模块。
如图3-2是DS1302时钟芯片工作的流程图。
图3-2DS1302时钟芯片工作的流程图
4总结
本设计在进行Proteus软件仿真时，没有成功，因为Proteus软件的元件库里没有带中文字库的液晶，要想成功仿真，需要对程序进行大范围的修改，最终决定放弃Proteus软件仿真，直接采用硬件进行调试。
硬件的线路设计和元件组装都花了较长的时间，虽然以前也焊接过一些东西，但不能说那就是有经验。
以前焊接的东西都是有现成的电路板，只是把元件对应的组装起来就基本没问题了。
在本设计中，并没有现成的电路板，而是用万能板自己搭线组装。
在整个硬件焊接到一半时，才发现将液晶屏的引脚弄反了，只能进行修改。
在进行程序调试时，一些大问题比较容易找出并改正，而一些小的问题就比较麻烦，因此一定要注意细小的问题。
本设计总体最终实现了阳历及阴历的日期显示、时间、星期、温度的显示，独立按键调节日期、星期等功能。
本设计整个过程还算顺利，没出现太大的问题。
参考文献
[1]郑郁正.单片机原理及应用.成都：
四川大学出版社，2003.9.
[2]王怀平，王仁波，胡开明.Proteus仿真设计基于单片机AT89C51的电子万年历[J].科技广场，2008，10：
197-198.
[3]潘永雄，沙河.电子线路CAD实用教程（第三版）.西安：
西安电子科技大学出版社，2007.7（2009.8重印）.
[4]谭浩强.C程序设计（第三版）.北京：
清华大学出版社，2005（2007重印）.
[5]（日）晶体管技术编辑部编，杨洋等译，宗光华校.电子技术：
原理·制作·实验.北京：
科学出版社，2005.
[6]赵全利，肖兴达.单片机原理及应用教程（第二版）.北京：
机械工业出版社，2007.7.
[7]雷伏容，张小林，崔浩.51单片机常用模块设计查询手册.北京：
清华大学出版社，2010.01.
[8]肖炎根，舒望.基于实时时钟芯片的电子万年历的设计[J].电子技术，2007，Z3：
91-94.
[9]刘畅生，宣宗强，雷振亚等.传感器简明手册及应用电路——温度传感器分册（上册）.西安：
电子科技大学出版社，2005.11.
[10]李宏，张家田.液晶显示器件应用技术.北京：
机械工业出版社，2004.2.
附录1：
总体电路原理图
总体电路原理图
附录2：
总程序
#include"lcd.h"
/*******************************************************************************
*函数名:
Lcd1602_Delay1ms
*函数功能:
延时函数，延时1ms
*输入:
c
*输出:
无
*说名:
该函数是在12MHZ晶振下，12分频单片机的延时。
*******************************************************************************/
voidLcd1602_Delay1ms（uintc）//误差0us
{
uchara,b;
for（;c>0;c--）
{
for（b=199;b>0;b--）
{
for（a=1;a>0;a--）;
}
}
}
/*******************************************************************************
*函数名:
LcdWriteCom
*函数功能:
向LCD写入一个字节的命令
*输入:
com
*输出:
无
*******************************************************************************/
#ifndefLCD1602_4PINS//当没有定义这个LCD1602_4PINS时
voidLcdWriteCom（ucharcom）//写入命令
{
LCD1602_E=0;//使能
LCD1602_RS=0;//选择发送命令
LCD1602_RW=0;//选择写入
LCD1602_DATAPINS=com;//放入命令
Lcd1602_Delay1ms
（1）;//等待数据稳定
LCD1602_E=1;//写入时序
Lcd1602_Delay1ms（5）;//保持时间
LCD1602_E=0;
}
#else
voidLcdWriteCom（ucharcom）//写入命令
{
LCD1602_E=0;//使能清零
LCD1602_RS=0;//选择写入命令
LCD1602_RW=0;//选择写入
LCD1602_DATAPINS=com;//由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改
Lcd1602_Delay1ms
（1）;
LCD1602_E=1;//写入时序
Lcd1602_Delay1ms（5）;
LCD1602_E=0;
//Lcd1602_Delay1ms
（1）;
LCD1602_DATAPINS=com<<4;//发送低四位
Lcd1602_Delay1ms
（1）;
LCD1602_E=1;//写入时序
Lcd1602_Delay1ms（5）;
LCD1602_E=0;
}
#endif
/*******************************************************************************
*函数名:
LcdWriteData
*函数功能:
向LCD写入一个字节的数据
*输入:
dat
*输出:
无
*******************************************************************************/
#ifndefLCD1602_4PINS
voidLcdWriteData（uchardat）//写入数据
{
LCD1602_E=0;//使能清零
LCD1602_RS=1;//选择输入数据
LCD1602_RW=0;//选择写入
LCD1602_DATAPINS=dat;//写入数据
Lcd1602_Delay1ms
（1）;
LCD1602_E=1;//写入时序
Lcd1602_Delay1ms（5）;//保持时间
LCD1602_E=0;
}
#else
voidLcdWriteData（uchardat）//写入数据
{
LCD1602_E=0;//使能清零
LCD1602_RS=1;//选择写入数据
LCD1602_RW=0;//选择写入
LCD1602_DATAPINS=dat;//由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改
Lcd1602_Delay1ms
（1）;
LCD1602_E=1;//写入时序
Lcd1602_Delay1ms（5）;
LCD1602_E=0;
LCD1602_DATAPINS=dat<<4;//写入低四位
Lcd1602_Delay1ms
（1）;
LCD1602_E=1;//写入时序
Lcd1602_Delay1ms（5）;
LCD1602_E=0;
}
#endif
/*******************************************************************************
*函数名:
LcdInit（）
*函数功能:
初始化LCD屏
*输入:
无
*输出:
无
*******************************************************************************/
#ifndefLCD1602_4PINS
voidLcdInit（）//LCD初始化子程序
{
LcdWriteCom（0x38）;//开显示
LcdWriteCom（0x0c）;//开显示不显示光标
LcdWriteCom（0x06）;//写一个指针加1
LcdWriteCom（0x01）;//清屏
LcdWriteCom（0x80）;//设置数据指针起点
}
#else
voidLcdInit（）//LCD初始化子程序
{
LcdWriteCom（0x32）;//将8位总线转为4位总线
LcdWriteCom（0x28）;//在四位线下的初始化
LcdWriteCom（0x0c）;//开显示不显示光标
LcdWriteCom（0x06）;//写一个指针加1
LcdWriteCom（0x01）;//清屏
LcdWriteCom（0x80）;//设置数据指针起点
}
#endif
/*******************************************************************************
*实验名:
定时器实验
*使用的IO:
*实验效果:
1602显示时钟，按K3进入时钟设置，按K1选择设置的时分秒，按K2选择
*选择设置加1。
*注意：
*******************************************************************************/
#include
#include"lcd.h"
sbitK1=P3^6;
sbitK4=P3^4;
sbitK3=P3^5;
sbitK2=P3^3;
unsignedcharTime;
//用来计时间的值
voidDelay1ms（unsignedintc）;
voidTimerConfiguration（）;
voidInt0Configuration（）;
unsignedcharSetPlace;
/*******************************************************************************
*函数名:
main
*函数功能:
主函数
*输入:
无
*输出:
无
*******************************************************************************/
voidmain（void）
{
unsignedcharhour,minit,second;
unsignedinti;
TimerConfiguration（）;
Int0Configuration（）;
LcdInit（）;
hour=12;
LcdWriteData（'0'+hour/10）;
LcdWriteData（'0'+hour%10）;
LcdWriteData（'-'）;
LcdWriteData（'0'+minit/10）;
LcdWriteData（'0'+minit%10）;
LcdWriteData（'-'）;
LcdWriteData（'0'+second/10）;
LcdWriteData（'0'+second%10）;
while
（1）
{
if（TR0==0）
{
if（K1==0）//检测按键K2是否按下
{
Delay1ms（10）;//消除抖动
if（K1==0）
{
SetPlace++;
if（SetPlace>=3）
SetPlace=0;
}
while（（i<50）&&（K1==0））//检测按键是否松开
{
Delay1ms
（1）;
i++;
}
i=0;
}
if（K2==0）//检测按键K3是否按下
{
Delay1ms（10）;//消除抖动
if（K2==0）
{
if（SetPlace==0）
{
second++;
if（second>=60）
second=0;
}
elseif（SetPlace==1）
{
minit++;
if（minit>=60）
minit=0;
}
else
{
hour++;
if（hour>=24）
hour=0;
}
}
while（（i<50）&&（K2==0））//检测按键是否松开
{
Delay1ms
（1）;
i++;
}
i=0;
}
}
if（Time>=20）//一秒钟来到改变数值
{
Time=0;
second++;
if（second==60）
{
second=0;
minit++;
if（minit==60）
{
minit=0;
hour++;
if（hour==24）
{
hour=0;
}
}
}
}
//--显示时钟--//
LcdWriteCom（0x80）;
LcdWriteData（'0'+hour/10）;
LcdWriteData（'0'+hour%10）;
LcdWriteCom（0x83）;
LcdWriteData（'0'+minit/10）;
LcdWriteData（'0'+minit%10）;
LcdWriteCom（0x86）;
LcdWriteData（'0'+second/10）;
LcdWriteData
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