单片机课程设计电子万历设计报告.doc

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1、单片机课程设计课题：电子万年历设计系 别： 电气与电子工程系专 业： 电子信息工程姓 名： 学 号： 河南城建学院2011年 12 月 28 日成绩评定一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分评分项目设计报告评分答辩评分平时表现评分合 计 （100分）任务完成情 况（20分）课程设计报告质量（40分）表达情况（10分）回答问题情 况（10分）工作态度与纪律（10分）独立工作能力（10分）得分课程设计成绩评定班级 姓名 学号成绩： 分（折合等级 ）指导教师签字 年 月 日目 录摘要Abstract.1绪论（课题背景、概述、目的）.12 设计要求与方案论述.

2、32.1设计要求.32.2创新要求 .32.3系统的方案选择.32.4 电路设计最终方案 .53 系统的硬件设计与实现.63.1电路设计框图.63.2 硬件设计原理概述.63.3 主要模块的设计.64系统的软件设计与实现.104.1程序流程框图.104.2程序的设计.105总结 .14参考文献 .15附录1硬件电路全图16附录2程序17摘 要本设计基于AT89s51单片机，结合DS1302时钟芯片设计了一个数字万年历，显示部分用数码管动态显示，初始时间可由按键设置，此外还具有温度显示功能，掉电保护功能。万年历还具有节能模式，具有很强的实用性。关键词：单片机 万年历 数码管显示 温度Abstra

3、ctThis paper is designed based on the AT89s52 SCM, Combining DS1302 clock chip. Display section is using digital tube dynamic display ; Initial time can be set by the button ; In addition , it has the temperature display function and the power-off protected function. Besides, it has energy saving mo

4、de;This calendar has strong Digital tube display practicability.Keywords：scm;calendar; digital tube display; temperature display1绪论1.1设计背景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，成为人们日常生活中的必需品。数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远远超过老式钟表。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，在此基础上完成的万年历精度高，功能易于扩展。可扩展成为诸

5、如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等电路。所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其应用有着非常现实的意义。本设计就是数字时钟简单的扩展应用。万年历的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。1.2硬件部分硬件部分主要由AT89S52单片机，LED显示电路，以及调时按键电路等组成。在单片机的选择上使用AT89S52单片机，该单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。采用4-16译码器作为选择端，控制共阴数码管动态显示，结合时钟芯片DS1302和温度传感器18B20显示时间和温度。制作前在Pr

6、oteus软件中嵌入单片机内进行仿真可以更好的进行硬件布局。1.3软件部分软件方面主要包括日历程序、时间调整程序，显示程序等。程序采用C语言编写，以便更简单地实现调整时间及阴历显示功能。所有程序编写完成后，在keil软件中进行调试，确定没有问题后，在Proteus软件中嵌入单片机内进行仿真。2设计要求与方案论证2.1设计要求：2.1.1具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能；2.1.2万年历具有闰月识别显示功能；2.1.3具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；2.2 创新要求2.2.1万年历具有阴历显示功能；2.2.2 具有测量室内温度功能；2.3 系统基本方案选择和论证2.3.1单片机芯

7、片的选择方案和论证：方案一: 采用89C51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烧入程序时，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

8、错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用AT89S52作为主控制系统.2.3.2 显示模块选择方案和论证：方案一： 采用LED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,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏.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LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片

9、机连接时,占用的单片机口线少。所以采用了LED数码管作为显示。2.3.3时钟芯片的选择方案和论证：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。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。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、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.2.4 电路设计最终方案综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89S5

10、2作为主控制系统; DS1302提供时钟;数字式温度传感器;LED数码管动态扫描作为显示。3.系统的硬件设计与实现3.1 电路设计框图图2.1 电路设计框图3.2 系统硬件概述本电路是由AT89S52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。温度的采集由DS18B20构成；显示部份由17个数码管，74ls154译码器构

11、成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。3.3 主要模块的设计3.3.1单片机主控制模块的设计 AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机共有4个8位的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引脚接时钟电路,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. 如图3.3.1

12、 所示图3.3.1 主控制系统3.3.2时钟电路模块的设计图3.3.2示出DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。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。X1和X2是振荡源，外接32.KHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段

13、。当RST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RSTS置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电动行时，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。中有在SCLK 为低电平时，才能将RST置为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。图3.3.2 DS1302的引脚图3.3.3温度传感器模块图3.3.318B20的引脚图3.3.4显示模块的设计如图3.3.4所示，采用动态扫描显示，由17个数码管，4-16译码器74LS154接1K限流电阻接到共阴数码管的CoM端作为选通位码,每位选择相应的列，P0口输出数

14、据再接9013三极管送达数码管。图3.3.4显示模块4.系统的软件设计4.1程序流程框图图4.1程序流程框图4.2 子程序的设计4.2.1 读、写DS1302子程序unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数)void DS1302InputByte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数)unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char u

15、cDa)/ucAddr: DS1302地址, ucData: 要写的数据void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa)Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入Write1302(0x8c,num) ;/写入yearWrite1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作4.2.2 读18b20子程序/读取温度unsigned char ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18B20();W

16、riteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay_18b20(200);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();b4;t=b;return(t);4.2.3 显示模块子程序void display()/年 P2=0xf0; P0=seg2; delay(1);4.2.4按键子程序图4.2.4按键子程序流程图

17、5 总结在整个设计过程中，发挥团队精神，分工合作，充分发挥人的主观能动性，自主学习，学到了许多没学到的知识。较好的完成了作品。达到了预期的目的，在最初的设计中，相互学习、相互讨论、研究，完了最初的设想。在电路焊接时虽然没什么大问题，但从中也知道了焊接在整个作品中的重要性，电路工程量大，不能心急，一个个慢慢来不能急于求成。对电路的设计、布局要先有一个好的构思，才显得电路板美观、大方。程序编写中，由于思路不清晰，开始时遇到了很多的问题，经过静下心来思考，和同组员的讨论，理清了思路。在此次设计中，知道了做凡事要有一颗平常的心，不要想着走捷径，一步一脚印。也练就了我们的耐心，做什么事都在有耐心。致谢：

18、 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。感谢给我帮助的老师和同学，在你们的帮助下我才能完成这次设计。参考文献1.张齐，朱宁西 单片机系统设计与开发 华南理工大学 电子机械出版社.20082.陈正振 电子电路设计与制作 广西交通职业技术学院信息工程系.20073.张友德,赵志英，涂时亮 单片微型机 复旦大学复旦大学出版社.2006 4.谭浩强. C程序设计（第三版）.北京：清华大学出版社.20055.谭浩强. C程序设计题解与上机指导（第三版）.北京：清华大学出版社.20056.徐慧 林锐 C语言实例解析精粹 .武汉：华中

19、理工大学出版社.19967.戴建鹏译 C语言大全（第三版） .北京：电子工业大学出版社.19948.杨恢先,黄辉先 单片机原理及应用 人民邮电出版社.2006附录1硬件电路全图附录2程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DS1302_CLK = P11; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P10; /实时时钟数据线引脚 sbit DS1302_RST = P12; /实时时钟复位线引脚sbit DQ = P14 ; /18B20接口sbit mode=P34;sbit inc=

20、P35;sbit dec=P36;sbit power=P37;sbit week_wei=P15; /星期位选sbit encode=P16; /译码器使能sbit ACC0 = ACC0;/累加器位定义sbit ACC7 = ACC7;uchar code seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar temp,year,month,date,hour,minute,second,week,position;bit flag;/开关显示标志/*延时ms*/ void delay(uint z)uint x,y;for

21、(x=z;x0;x-)for(y=112;y0;y-);/* *DS1302驱动程序*/void DS1302InputByte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数) unsigned char i; ACC = d; for(i=8; i0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0

22、; i-) ACC = ACC 1; /相当于汇编中的 RRC ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa)/ucAddr: DS1302地址, ucData: 要写的数据 DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 D

23、S1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData); void DS1302_i

24、nit()if(Read1302(0xc1) != 0xf0) Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写操作Write1302(0xc0,0xf0) ; /写入初始化标志，系统上电后检测此标志，即此子函数只会在第一次初始化一次。/*时间初始值*/Write1302(0x8c,0x10) ;/年Write1302(0x88,0x04) ;/月Write1302(0x86,0x06) ;/日Write1302(0x84,0x22) ;/时Write1302(0x82,0x59) ;/分Write1302(0x80,0x55) ;/秒Write1302(0x90,0xa4) ;/充电Wr

25、ite1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 /* *DS18B20驱动程序*/*/void delay_18b20(unsigned int i)/延时函数 while(i-);/*/18b20初始化函数void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ复位 delay_18b20(8); /稍做延时 DQ = 0; /单片机将DQ拉低 delay_18b20(80); /精确延时 大于 480us DQ = 1; /拉高总线 delay_18b20(10); x=DQ; /稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失

26、败 delay_18b20(5);/读一个字节unsigned char ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18b20(5); return(dat);/写一个字节void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; de

27、lay_18b20(5); DQ = 1; dat=1; delay_18b20(5);/读取温度unsigned char ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay_18b20(200);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取

28、温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();b4;t=b;return(t);/*/void display()/年 P2=0xf0; P0=seg2; delay(1); P2=0xf1; P0=seg0; delay(1); P2=0xf2; P0=segyear/16; delay(1); P2=0xf3; P0=segyear%16; delay(1);/month P2=0xf4; P0=segmonth/16; delay(1); P2=0xf5; P0=segmonth%16; delay(1); /date P

29、2=0xf6; P0=segdate/16; delay(1); P2=0xf7; P0=segdate%16; delay(1); /hour P2=0xf8; P0=seghour/16; delay(1); P2=0xf9; P0=seghour%16; delay(1); /minute P2=0xfa; P0=segminute/16; delay(1); P2=0xfb; P0=segminute%16; delay(1); /second P2=0xfc; P0=segsecond/16; delay(1); P2=0xfd; P0=segsecond%16; delay(1);

30、 /temp P2=0xfe; P0=segtemp/10; delay(1); P2=0xff; P0=segtemp%10; delay(1); /week encode=1; week_wei=0; P0=segweek; delay(1); encode=0; week_wei=1; P0=0;void set() if(mode=0) delay(5); if(mode=0) position+; if(position=7) position=0; while(!mode); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / if(position=1) /year int num

31、; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=Read1302(0x8d); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=99) num=0; num=(num/10)*16+num%10; Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 Write1302(0x8c,num) ;/写入year Write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=Read1302(0x8d

32、); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=-1) num=99; num=(num/10)*16+num%10; Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 Write1302(0x8c,num) ;/写入year Write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!dec); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 /year=Read1302(0x8d); /年 P2=0xf0;P0=seg2;delay(4);P2=0xf1;P0=seg0;delay(4);P2=0xf2;P0=segyear/16;delay

33、(4);P2=0xf3;P0=segyear%16;delay(4); / /*/else if(position=2) /month int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=Read1302(0x89); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=13) num=1; num=(num/10)*16+num%10; Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 Write1302(0x88,num) ;/写入month Write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc); /

34、再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=Read1302(0x89); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=0) num=12; num=(num/10)*16+num%10; Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 Write1302(0x88,num) ;/写入month Write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!dec); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 /month=Read1302(0x89); /mo

35、nth P2=0xf4; P0=segmonth/16; delay(8); P2=0xf5; P0=segmonth%16; delay(8); / /*/else if(position=3) /date int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=Read1302(0x87); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=32) num=1; num=(num/10)*16+num%10; Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 Write1302(0x86,num) ;/写入date Write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=Read1302(0