万年历基于51单片机的电子日历的设计

淮安信息职业技术学院

学生姓名

学 号

院 系 电子工程学院

专 业 应用电子技术

班 级

指导教师

顾问教师

二〇一二年六月

摘 要

电子万年历是实现对年、月、 日、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、银行大厅等场所是人们日常生活中的必需品。

本文通过对基于单片机实现万年历功能的电子日历的设计介绍了AT89S52单片机的多功能电子万年历的硬件结构和软硬件的设计、使用方法。

系统以AT89S52单片机为主控制模块 以串行时钟日历芯片DS1302记录日历和时间它可以对年、月、 日、时、分、秒进行计时还具有闰年补偿、时间校准等多种功能。万年历采用直观的数字显示可以在LCD上同时显示年、月、日、星期、时、分、秒。更有按键电路模块与之相结合不仅能实现时钟日历显示的功能并可进行调整使用更便捷、直接。

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具有广阔的市场前景。

关键词万年历 单片机 AT89S52 DS1302

目 录

摘 要..........................................................................................................................I

第一章绪论...................................................................................................................1

1.1课题研究的意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.2本课题主要的研究工作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.3本课题主要解决的内容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.4论文主要章节安排. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

1.5本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

第二章方案论证...........................................................................................................3

2.1设计要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.2单片机芯片的选择方案和论证. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.3显示模块的选择方案和论证. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.4时钟芯片的选择方案和论证. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.5电路设计最终方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

第三章系统的硬件设计与实现...................................................................................5

3.1电路总体设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2主控模块的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2.1 AT89S52的内部结构及各引脚功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2.2单片机最小系统设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

3.3时钟模块设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

3.4显示模块设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3.5键盘模块. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

第四章系统的软件设计.............................................................................................11

4.1主程序设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

4.2万年历优化算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

4.3阳历与星期的换算方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

4.4万年历工作的简易流程图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

第五章PROTEUS软件仿真.....................................................................................15

5.1 PROTEUS ISIS简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

5.2 PROTEUS运行流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

5.3 PROTEUS功能仿真. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

5.4本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

第六章测试与结果分析.............................................................................................19

6.1硬件测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

6.2软件测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

6.3测试结果分析与结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

第七章总结与展望.....................................................................................................21

7.1总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

7.2展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

致 谢...........................................................................................................................23

参考文献.......................................................................................................................25

附录1系统电路图.....................................................................................................27

附录2系统程序..........................................................................................................28

第一章绪论

1.1课题研究的意义

万年历是我国古代传说中最古老的一部太阳历。为纪念历法编撰者万年功绩便将这部历法命名为“万年历” 。而现在所使用的万年历实际上就是记录一定时间范围内 比如100年或更多的具体阳历或阴历的日期的年历方便有需要的人查询使用与原始历法并无直接联系。

随着微电子技术的高速发展人类用于计时的工具也在不断发展更新单片机技术的出现使得万年历有了新的发展方向。

单片机以其体积小、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。 目前世界上单片机年产量已达十多亿片通常是当年微处理器产量的4-5倍以上。用最少的芯片就能实现最强大的功能这是将来电子产品的主流方向它将无可置疑地一步步取代其它同类产品其数量之大和应用面之广是其它任何类型的计算机所无法比拟的。

本文采用单片机的万年历作为设计课题 因为它有很好的开放性和可发挥性对作者的要求比较高不仅考察了对单片机的掌握能力而且强调了对单片机扩展的应用。另外液晶显示的万年历已经越来越流行特别适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等地方使用它具有显示清晰直观、走时准确、可调整、进行夜视等功能。所以 电子万年历作为课题设计很有价值。

1.2本课题主要的研究工作

本论文主要研究基于单片机的万年历设计。当程序执行后 LCD显示年、月、日、时、分、秒和星期。

设计共设置4个操作键 K1选择修改键 K2上调键 K3下调键 K4确定键。

设计的主要内容有

1、 了解单片机技术的发展现状熟悉万年历个模块的工作原理

2、选择适当的芯片和元器件确定系统电路绘制电路原理图尤其是各接口电路

3、熟悉单片机使用方法和C语言的编程规则编写出相应模块的应用程序

4、分别在各自的模块中调试出相应的功能在Proteus软件上进行仿真。

1.3本课题主要解决的内容

本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用主要研究内容包括以下几个方面

1、选用电子万年历芯片时应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。

2、根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。

3、在硬件设计时结构要尽量简单实用、易于实现使系统电路尽量简单。

4、根据设计的硬件电路编写控制AT89S51芯片的单片机程序。

5、通过编程、编译、调试把程序下载到Proteus上运行并实现本设计的功能。

6、在硬件电路和软件程序设计时主要考虑提高人机界面的友好性方便用户操作等因素。

7、软件设计时必须要有完善的思路要做到程序简单调试方便。

1.4论文主要章节安排

第一章绪论是介绍了基于STC89S52单片机的万年历研究意义重点阐述了本课题的研究内容和研究工作。

第二章主要介绍了设计要求和课题器件选择的论证方案。

第三章硬件基础中主要描述了万年历的各个模块的硬件设计方案并结合各个元器件和相应的硬件原理图进行分析最后展示为了实现研究目标所需要的全部硬件基础。

第四章软件基础主要罗列了实现万年历各个功能的C语言程序的流程图并分别对其进行了解释和分析最后把各个C语言子程序在巧妙结合在一起共同控制整个系统也就形成了实现研究目标所需要的所有软件基础。

第五章主要是对硬件和软件测试结果的分析以及得出的相关结论。

第六章主要对Keil软件、 Proteus软件进行简单介绍并给出了关于Proteus软件仿真调试万年历的过程。最后简要的介绍了硬件调试中的问题和解决办法。

第七章主要是对本次实验研究的总结提出本次实验的不足之处以及相应的改进方法 以便后人继续深入研究。

最后一部分是论文的附录它为论文的内容做了补充、解释 以便阅读时条理更清晰。

1.5本章小结

本章是论文的绪论部分着重介绍了万年历的研究意义。然后介绍了本文所要解决的实际问题及意义 以及要电子万年历系统要实现的功能和方法。最后简单地描述了本论文的整体框架和论文章节的安排。

第二章方案论证

2. 1设计要求

在电子日历设计中需具备的基本功能。

1能显示实时时钟、 日历

2允许误差 ±10秒/天

3可以通过按键设置调整时钟

4显示模式数码管或液晶显示

2. 2单片机芯片的选择方案和论证

方案一:

采用AT89C51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导入程序时对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:

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89C51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导入程序时不需要对芯片多次拔插所以不会对芯片造成损坏。

根据主功能模块的各项功能、使用便捷程度、单片存储、低功耗、等原因选择采用AT89S52作为主控制系统。

2. 3显示模块的选择方案和论证

方案一

采用LED数码管动态扫描 LED数码管价格适中对于显示数字合适采用动态扫描法与单片机连接时虽然占用的单片机口线少但连线还需要花费一点时间所以也不用此种作为显示。

方案二

采用点阵式数码管显示 点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成对于显示文字比较适合如采用在显示数字显得太浪费且价格也相对较高所以也不用此种作为显示。

方案三

采用LCD液晶显示屏液晶显示屏的显示功能强大可显示大量文字、 图形等显示信息丰富。