电子万历方案.docx

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电子万历方案

电子万年历设计

入学日期：

2008年9月论文完成日期：

2018年5月

摘要

在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。

为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。

钟表的发展是非常迅速的，从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都只是完成一种功能——计时功能，只是工作原理不同而已，在人们的使用过程中，逐渐发现了钟表的功能太单一，没有更大程度上的满足人们的需求。

因此在这里，我想能不能把一些辅助功能加入钟表中去。

在此设计中所设计的钟表不但具有普通钟表的功能，它还能实现额外的功能：

世界时、农历显示。

本系统采用了以广泛使用的单片机技术为核心，软硬件结合，使硬件部分大为简化，提高了系统稳定性，并采用LED显示电路、键盘电路，使人机交互简便易行，此外结合音乐闹铃电路、看门狗和供电电路。

本方案设计出的万年历可以显示日期时间、世界时、农历，设置闹铃功能

关键词:

GUI界面设计；AT指令；多线程；PDU编码解码；ODBCAPI；VisualC++；SQLServer2000

~~~~~~目录~~~~~~

摘要1

第一章设计要求与方案论证3

1.1　设计要求：

3

1.1.1基本功能3

1.1.2发挥部分3

1.2系统基本方案选择和论证3

1.2.1单片机芯片的选择方案和论证：

3

1.2.2显示模块选择方案和论证4

1.2.3时钟芯片的选择方案和论证5

１.2.4温度传感器的选择方案与论证5

1.3电路设计最终方案决定6

第二章系统的硬件设计与实现6

2.1电路设计框图6

2.2系统硬件概述6

2.3主要单元电路的设计7

2.3.2时钟电路模块的设计8

2.3.3温度采集模块设计9

2.3.4电路原理及说明10

2.3.5液晶显示模块概述15

第三章系统的软件设计19

3.1程序流程框图19

第四章指标测试22

4.1测试仪器22

4.２硬件测试22

4.３软件测试23

第五章作品总结24

致谢词25

参考文献26

第一章设计要求与方案论证

1.1　设计要求：

1.1.1基本功能

设计一个能够显示年、月、日、时、分、秒、星期功能的数字万年历。

采用LED或LCD显示年、月、日、时、分、秒、星期，并具备以下功能。

<1）能够任意设定年、月、日、时、分、星期；

<2）能够任意设定报时时间；

<3）能够区分平年、闰年、大小月份；

1.1.2发挥部分

<1）能够完成掉电保护<停电后保持时钟正常运行，但可以不显示）；

<2）夜间自动关闭LCD显示；

<3）具有温度显示功能。

1.2系统基本方案选择和论证

1.2.1单片机芯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FlashROM，内部具有4KBROM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FlashROM；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8KBROM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.

1.2.2显示模块选择方案和论证：

方案一：

采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。

但所需数码管太多焊接困难极易出错。

所以不采用LED数码管作为显示。

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,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,本设计所需显示较多且需要文字。

所以在此设计中采用LCD液晶显示屏.

1.2.3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2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.

１.2.4温度传感器的选择方案与论证:

方案一：

使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D转换。

。

此设计方案需用A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。

方案二

采用数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除A/D模块，降低硬件成本，简化系统电路。

另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。

1.3电路设计最终方案决定

综上各方案所述,对此次作品的方案选定:

采用AT89S52作为主控制系统。

DS1302提供时钟。

数字式温度传感器。

LCD液晶显示屏作为显示。

第二章系统的硬件设计与实现

2.1电路设计框图

AT89S52

主控制模块

2.2系统硬件

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2.5V～5.5V。

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。

DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温度的采集由DS18B20构成；显示部份为LCD液晶显示屏，能够实现字符与数字同时显示的功能。

2.3主要单元电路的设计

2.3.1主要单元电路的设计

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

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-1所示

图-1主控制系统

2.3.2时钟电路模块的设计

图-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32.７６８KHz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。

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

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-2DS1302的引脚图

2.3.3温度采集模块设计

如图-3所示。

采用数字式温度传感器DS18B20，它是数字式温度传感器，具有测量精度高，电路连接简单特点，此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输，使用Ｐ3.7与DS18B20的I/O口连接加一个上拉电阻,Vcc接电源,Vss接地。

图-3DS18B20温度采集

2.3.4电路原理及说明

（1>时钟芯片DS1302的工作原理：

DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置“0”，接着把RST端置“1”，最后才给予SCLK脉冲；读/写时序如下图4所示。

图5为DS1302的控制字，此控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。

对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0。

位1至位5指操作单元的地址。

位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。

控制字节总是从最低位开始输入/输出的。

表6为DS1302的日历、时间寄存器内容：

“CH”是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。

“WP”

是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。

当“WP”为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。

（2>DS1302的控制字节

DS1302的控制字如表-1所示。

控制字节的高有效位<位7）

必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位<位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出

RAMRD

1A4A3A2A1A0

/CK/WR

表-1DS1302的控制字格式

（3>数据输入输出

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。

如下图-4所示

图-4DS1302读/写时序图

（4>DS1302的寄存器

DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表-2。

表-2DS1302的日历、时间寄存器

此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、

时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。

时钟突发寄存器可一

次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。

DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：

一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写>、FFH（读>。

2.3.5液晶显示模块概述

一.YM12832C是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×32全点阵液晶显示器组成。

可完成16×2个（16×8点阵>ASCII码显示,也可以显示8×2个（16×16点阵>汉字。

与外部CPU接口可采用并行方式控制。

主要技术参数和性能:

1.电源:

VDD:

+2.7∽+5V。

2.显示内容:

128（列>×32（行>点。

3.全屏幕点阵。

4.2MROM（CGROM>总共提供8192个汉字（16×16点阵>。

5.16KROM

6.2MHZ频率。

7.工作温度:

-10℃∽+55℃,存储温度:

-20℃∽+60℃

2.外形尺寸图

工程

正常尺寸

单位

模块体积

110×65×14.5

mm

视域

76×25.2

mm

行列点阵数

128×32

DOTS

点距离

0.52×0.52

mm

点大小

0.57×0.57

mm

三、模块主要硬件构成说明

RS

R/W

功能说明

L

L

MPU写指令到指令暂存器

L

H

读出忙标志

H

L

MPU写入数据到数据暂存器

H

H

MPU从数据暂存器

RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：

●忙标志:

BF

到DB7总线,从而检验模块之工作状态.

●字型产生ROM

字型产生ROM

DFF=1为开显示,DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示。

DFF的状态是指令DISPLAYON/OFF和RST信号控制的。

●显示数据RAM

显示数据RAM提供64×2个位元组的空间，最多可控制4行16字<64个字）的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示三种字型，分别是瘦长的英数字型、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在00~0F的编码中将选择CGRAM的字定义字型，10~7F的编码中将选择

瘦长英数字的字型，至于A0以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成中文字型的编码

●字型产生RAM（CGRAM>

字型产生RAM提供图象定义（造字>功能,可以提供四组16×16点的自定义图象空间，使用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGRAM中的定义一般的通过DDRAM显示在荧屏中。

●地址计数器AC

地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6~DB0中。

●ICONRAM

IC1提供256点的ICON显示，它分别由16组的IRAM地址来组成，每一组IRAM地址由16个位元构成，每次写入一组IRAM时，必须通过连续写入两个位元组的资料来完成，先写入高位元组再写入低位元组。

●LCD驱动电路

LCD驱动电路提供33COMMON以及64SEGMENT信号来驱动LCD棉板，SEGMENT数据从CGRAM/CGROM转换储存到64位元的SEGMENT串列锁存，当33个COMMON中的一个COMMON输出时，相对应的SEGMENT数据将从64位元的串列锁存输出到SEGMENT驱动电路。

●游标/闪烁控制电路

此模块提供硬体游标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的游标或闪烁位置

四·模块的外部接口

外部接口信号如下表2所示<并行接口）：

表2

管脚号

管脚名称

LEVER

管脚功能描述

1

EL/A

AC/+5V

背光源电压

2

EL/K

AC/0V

背光源电压

3

VSS

0V

电源地

4

VCC

+5V

电源正

5

VEE

0∽5.0V

液晶显示器驱动电压

6

RS

H/L

RS=“H”,处理显示数据

RS=“L”,处理控制指令

7

R/W

H/L

R/W=“H”,E=“H”,数据被读

到DB7~DB0R/W=“L”,

E=“H→L”,DB7~D

B0的数据被写到IR或DR

8

E

H/L

使能信号

9

DB0

H/L

数据线

10

DB1

H/L

数据线

11

DB2

H/L

数据线

12

DB3

H/L

数据线

13

DB4

H/L

数据线

14

DB5

H/L

数据线

15

DB6

H/L

数据线

16

DB7

H/L

数据线

第三章系统的软件设计

3.1程序流程框图

图-A主程序流程图

图-B计算阳历程序流程图

图-C时间调整程序流程图

第四章指标测试

4.1测试仪器

序号

名称

型号

1

PC机

LXB-HF769A

2

双路直流稳压电源

CA17303D

3

Keil

uVision2

4

数字万用表

DT9208

5

ISP在线编程器

4.２硬件测试

电子万年历的电路系统较大，对于焊接方面更是不可轻视，庞大的电路系统中只要出于一处的错误，则会对检测造成很大的不便，而且电路的交线较多，对于各种锋利的引脚要注意处理，否则会刺破带有包皮的导线，则会对电路造成短路现象。

在本电子万年历的设计调试中遇到了很多的问题。

回想这些问题只要认真多思考都是可以避免的，以下为主要的问题：

<１）LCD显示出现重叠，,原因出于没有给出正确的显示地址。

解决：

重新排列选取合适地址。

<2）对万年历修改时间或日期时，有时LCD数码管被屏蔽

掉，造成不显示现象。

解决：

根据仪器的测试，发现电路的驱动能力不足，最后在DS1302时钟芯片的/CS、SCLK、RET端接入5.1K的上拉电阻后,电路的驱动能力才能满足，即可解决不亮现象。

4.３软件测试

电子万年历是多功能的数字型，可以看当前日期,时间，还有温度的仪器。

电子万年历功能很多，所以对于它的程序也较为复杂,所以在编写程序和调试时出现了相对较多的问题。

最后经过多次的模块子程序的修改，一步一步的完成，最终解决了软件。

在软件的调试过程中主要遇到的问题如下：

1．烧入程序后，LCD液晶显示闪动,而且亮度不均匀。

解决：

首先对调用的延时进行逐渐修改，可以解决显示闪动问题。

其次，由于本作品使作动态扫描方式显示的数字，动态扫描很快，人的肉眼是无法看出,但是调用的显示程序时，如果不在反回时屏蔽掉最后的附值，则会出现很亮的现象，所以在显示的后面加了屏蔽子令，最后解决了此问题。

2．加入温度的程序后，进行修改时间、日期时相应的液晶屏没有按要求显示。

解决：

由于DS18B20是串行通信数据，只用一个口线传输，在处理采集的模拟信号时需要一定的时间，当把万年历的程序相接入时，会对延时有很大的影响。

所以在调用温度子程序时，先关闭定时器1中断允许，在温度子程序反回时再打开定时器1中断允许。

最终解决了此问

第五章作品总结

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，发挥“三个臭皮匠，顶个诸葛亮”的作用。

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。

反而达到事半功倍的效果。

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，反而得心应手。

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。

致谢词

大学三年的学习生活即将结束乐，这篇论文作为我在校期间学习的最后一份答卷，敬礼给各位老师。

在大学这三年的学习和生活，我不仅学到了丰富的专业知识，更学到了各位老师人真工作、爱岗敬业、为人师表的优良品质。

在此，谨向各位老师表示深深的敬意和谢意！

在论文修改过程中，衷心的感谢指导老师张老师尽心尽力的对论文进行了仔细的修改，无论是在论文格式还是论文内容上，都要求的较为严格，使我在设计过程中学到了很多东西。

参考文献

[1]  李建忠.《单片机原理及应用》.西安电子科技大学出版, 2006.02   

[2]  张俊谟.《单片机中级教程》.北京航空航天大学出版, 2006.03

[3]  余发山.《单片机原理及及应用技术》.中国矿业大学出版社, 2003.12

[4]  杨凌霄.《微型计算机原理及应用》.中国矿业大学出版社, 2004.08

[5]  李飞光.《单片机课程设计实例指导》.北京航空航天大学出版社, 2004

[6]  李振声．《实验电子技术》

[7]  何立民.《单片机应用技术选编》.北京航空航天大学出版社, 2000.08

[8]  万光毅.《单片机实验与实践教程》.北京航空航天大学出版社, 2005.01

[9]  周航慈.《单片机程序设计基础》.北京航空航天大学出版社, 1991.11

[10]  黄遵熹.《单片机原理接口与应用》.西北工业大学出版社, 1997.05

学号

200806010136

姓名

赵彦丽

专业

电子信息技术

系别

信息工程系

班级

电信1班

学制

三年制

论文题目

电子万年历设计

指导教师姓名

张国栋

职务或职称

指导教师评语：

成绩：

指导教师签名：

年月日

复审意见：

成绩：

复审人签名：

年月日

答辩委员会评语：

成绩：

主持人签名：

年月日

终审意见：

成绩：

终审人签名：

年月日