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。
