基于单片机的电子万年历的设计.docx
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基于单片机的电子万年历的设计
单片机课程设计
题目：
电子万年历设计
系别：
电气与电子工程系
专业：
自动化
姓名：
王林
学号：
092409237
指导教师：
张磊
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、成绩评定
成绩等级：
指导教师签字：
年月日
一、设计目的
随着社会的快速发展，时间的流逝，从观察太阳、摆钟到现在的单片机电子钟，人类不断研究，不断创造新纪录，单片机电子万年历已成为当今人类准确、快速获取时间信息的重要工具之一。
本设计的电子万年历以AT89S52单片机为控制核心，采用Dallas公司的DS1302实时时钟构成时钟电路，能够实现时间和日期的显示，还增加了闹钟报时的功能。
设计详细地分析设计原理和制作的全过。
二、设计要求及方案论证
2.1方案论证:
1、能够显示年、月、日、时、分。
2、可以人为校正年、月、日、时、分。
3、第一次开机显示：
2012123012.00。
4、掉电信息不丢失。
创新扩展:
2.2单片机芯片的选择方案和论证
方案一:
主控模块采用的是AT89C52单片机芯片。
AT89C52是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASHROM技术，晶振时钟为12MHz。
AT89C52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。
第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第9引脚是复位引脚，要接一个上电手动复位电路；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。
第18、19脚之间接上一个11.0592MHz的晶振为单片机提供时钟信号。
性能也比较好，采用该芯片。
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。
但是我们在仿真的时候没有找到这种芯片，所以无法仿真，就不采用该芯片。
2.3显示模块选择方案和论证
方案一：
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,并且我做的最小系统上带一个TS1620-1,和AT89S52已经接好，省了很多麻烦，所以在此设计中采用LCD液晶显示屏。
方案二：
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。
2.4时钟芯片的选择方案和论证
方案一：
按照系统设计的功能的要求，初步确定系统由主控模块、时钟模块、显示模块蜂鸣器模块共4个模块组成。
主控芯片使用52系列AT89S52单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。
S1302作为计时芯片，可以做到计时准确。
更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2.5V--5.5V电源，在2。
5V时耗电小于300nA）下继续计时，而且DS1302可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本功不耗电。
故采用此芯片。
方案二：
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。
采用此种方案虽然结构简单，但计时不准。
故不采用该芯片。
2.5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AT89C52作为主控制系统，LCD液晶显示屏作为显示。
三、设计的总体结构
3.1电路的总体原理框图
按照系统设计的要求和功能，将系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块、蜂鸣器电路模块。
系统框图如图所示，主控制模块采用AT89S52单片机为控制中心，显示模块采用液晶LCD1602显示，计时使用AT89S52单片机自带的定时器功能，实现对时间、日期的操作，通过按键盘开关实现对时间、日期的调整。
3.2系统硬件概述
本电路是由AT89C52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时钟芯片提供，对单片机编程可以让它实现对年、月、日、周日、时、分进行计时，而且具有闹铃功能。
显示部份由LCD液晶显示屏显示。
四、各部分电路设计
4.1单片机电路图
单片机中央处理系统的方案设计，我们选用具有ATMEL公司的AT89C52单片机作为中央处理器，如图所示。
该单片机除了拥有MCS-51系列单片机的所有优点外，内部还具有8K的在系统可编程FLASH存储器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功耗，还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。
整个系统结构紧凑、抗干扰能力强、性价比高。
4.2、时钟振荡电路
时钟电路图所示，时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。
此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。
电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度，对于AT89S52其工作频率为0至33MHz,在这个范围内单片机能够正常的工作。
4.3复位电路图
复位电路由电阻和极性电容组成，如图所示，通过高电平使单片机复位，在时钟电路开始工作后，当高电平的时间超过大约2us时，即可实现复位。
此复位电路同时具备了上电复位和手动复位的功能，上电复位发生在开机加电时，由系统自动完成，手动复位通过一个按键来实现，在程序运行时，若遇到死机，死循环或程序“跑飞”等情况，通过手动复位就可以实现重新启动的操作。
手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。
4.4液晶显示电路图
设置的初始时间为2011年12月30日。
闹钟时间为00点00分。
4.5DS1302时钟电路
时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成，如图所示。
DS1302采用3线串行接口，占用引脚少，内部集成了可编程日历时钟，用户可以根据需要通过单片机的控制来自行设置，支持双电源供电，可以使用外部主电源和备用电源，备份电源能够使时钟芯片继续工作
4.6开关电路图
按键功能自上而下依次为：
选择减小键k1、增大键k2、调日历键k3、调闹钟键k4。
按键的检测主要是通过查询的办法来实现，利用按键进行间调整及闹钟设置，首先检测K1键是否按下，当K1键按下时，并且K2键按下时，则设置初始的默认时间；当K1按下，并且K4按下时，则是开启闹钟功能；若只是K3按下则开始设置时间及日期，同时被选择的时间和日期开始闪烁，第一次按下K3时，设置年份，若按下K1，则是减1操作，按下K2是加1操作，设置好年后，第二次按下K3时，则是设置月份，按K1减，按K2则加1，依次循环下去，则可以将时间和日期设置完毕；而当按下K4时，则是设置闹钟时间，第一次按下K4，设置时，按K1时减1，按K2时加1，第二次按下时，设置分，同样的操作，按K1分减1，按K2分加1。
五、整体电路图
见附图。
（把整体电路图附在设计的最后一页。
）
六、设计总结
6.1在设计中遇到的问题
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，否则会刺被带有包皮的导线，则会对电路造成短路现象。
在本成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液晶显示屏显示部分已经连在最小系统上，节省了不少时间和精力。
（2）万年历修改时间或日期时，有时LCD液晶显示屏被屏蔽掉，造成不亮现象。
（3）在编写程序和调试时出现了较多的问题。
解决：
根据仪器的测试，发现电路的驱动能力不足,电路的驱动能力才能满足，即可解决不亮现象。
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。
6.2测试结果分析
在测试中遇到LCD液晶显示屏为不显示时,首先使用试测仪对电路进行测试,观察是否存在漏焊,虚焊,或者元件损坏，滑动变阻器器没有调好：
查看烧写的程序是否正确无误，对程序进行认真修改。
6.3设计体会
经过多次的反复测试与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力。
同时在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强，同时对所学的知识得到很大的提高与巩固。
6.4设计建议
划分模块，认真的完成每块模块。
七、系统程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitLCD_RS=P2^5;//LCD1602指令，数据控制端口
sbitLCD_RW=P2^6;//LCD1602读、写控制端口
sbitLCD_EN=P2^7;//LCD1602使能
sbitK1=P1^0;//K1键
sbitK2=P1^1;//K2键
sbitK3=P1^2;//K3键
sbitK4=P1^3;//K4键
sbitreset=P2^2;//5脚复位
sbitio=P2^1;//6脚IO
sbitsclk=P2^0;//7脚时钟
sbitBEEP=P3^7;//蜂鸣器端口
bitflag=1,hour=0,min=0;
bityear=0,month=0,day=0;
bitbj_flag=0;//报警标志位
uchartimecount=0,count=0;
ucharstr[]="Alarm:
";
ucharinit[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
ucharinit1[]={0x00,0x00};
ucharinit2[]={0x00,0x00,0x12,0x30,0x12,0x05,0x11};
//秒,分，时，日，月，星期，年，默认时间设置
ucharbj_time[]={0x00,0x00,0x00};
//秒，分，时
ucharcodemytab[8]={0x01,0x1b,0x1d,0x19,0x1d,0x1b,0x01,0x00};//小喇叭形状定义
#definedelayNOP（）;{_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;};
voidSet_W1302（ucharaddr）;
voidSet_Flash（ucharrow,ucharcol）;
voidSet_place（ucharrow,ucharcol）;
voidPlay_nowtime（）;
voidkey_set（ucharnum,ucharrow,ucharcol）;
voidalarm_time（）;
voidPlay_alarmtime（）;
voidTime_compare（）;
/******************************************************************/
/******************************************************************/
voiddelay1（intms）
{
unsignedchary;
while（ms--）
{
for（y=0;y<250;y++）
{
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
}
}
}
/******************************************************************/
/*
/*检查LCD忙状态
/*lcd_busy为1时，忙，等待。
lcd-busy为0时,闲，可写指令与数据。
/*
/******************************************************************/
bitlcd_busy（）
{
bitresult;
LCD_RS=0;
LCD_RW=1;
LCD_EN=1;
delayNOP（）;
result=（bit）（P0&0x80）;
LCD_EN=0;
return（result）;
}
/*********************************************************/
/*
/*写指令数据到LCD
/*RS=L，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=指令码。
/*
/*********************************************************/
voidlcd_wcmd（ucharcmd）
{
while（lcd_busy（））;
LCD_RS=0;
LCD_RW=0;
LCD_EN=0;
_nop_（）;
_nop_（）;
P0=cmd;
delayNOP（）;
LCD_EN=1;
delayNOP（）;
LCD_EN=0;
}
/********************************************************/
/*
/*写显示数据到LCD
/*RS=H，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=数据。
/*
/********************************************************/
voidlcd_wdat（uchardat）
{
while（lcd_busy（））;
LCD_RS=1;
LCD_RW=0;
LCD_EN=0;
P0=dat;
delayNOP（）;
LCD_EN=1;
delayNOP（）;
LCD_EN=0;
}
/********************************************************/
/*LCD初始化设定
/********************************************************/
voidinit_lcd（）
{
delay1（15）;
lcd_wcmd（0x01）;//清除LCD的显示内容
lcd_wcmd（0x38）;//16*2显示，5*7点阵，8位数据
delay1（5）;
lcd_wcmd（0x38）;
delay1（5）;
lcd_wcmd（0x38）;
delay1（5）;
lcd_wcmd（0x0c）;//显示开，关光标
delay1（5）;
lcd_wcmd（0x06）;//移动光标
delay1（5）;
lcd_wcmd（0x01）;//清除LCD的显示内容
delay1（5）;
}
/********************************************************/
//
/********************************************************/
voiddelay（）
{
ucharj;
for（j=250;j>0;j--）;
}
/*******************************************************/
/*
/*写字符串函数
/*
/*******************************************************/
voidwrite_str（ucharaddr,uchar*p）
{
uchari=0;
lcd_wcmd（addr）;
while（p[i]!
='\0'）
{
lcd_wdat（p[i]）;
i++;
}
}
/*******************************************************/
/*
/*设定显示位置
/*
/*******************************************************/
voidwrite_position（ucharrow,ucharcol）
{
ucharplace;
if（row==1）
{
place=0x80+col-1;
lcd_wcmd（place）;
}
else
{
place=0xc0+col-1;
lcd_wcmd（place）;
}
}
/*******************************************************/
/*
/*自定义字符写入CGRAM
/*
/*******************************************************/
voidwritetab（）
{
unsignedchari;
lcd_wcmd（0x40）;//写CGRAM
for（i=0;i<8;i++）
lcd_wdat（mytab[i]）;
}
/*******************************************************/
//
/*******************************************************/
voidwrite_byte（ucharinbyte）
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
sclk=0;//写的时候低电平改变数据
if（inbyte&0x01）
io=1;
else
io=0;
sclk=1;//写的时候高电平，把数据写入ds1302
_nop_（）;
inbyte=inbyte>>1;
}
}
/********************************************************/
/********************************************************/
ucharread_byte（）//sclk的下跳沿读数据
{
uchari,temp=0;
io=1;//设置为输入口
for（i=0;i<7;i++）
{
sclk=0;
if（io==1）
temp=temp|0x80;
else
temp=temp&0x7f;
sclk=1;//产生下跳沿
temp=temp>>1;
}
return（temp）;
}
/********************************************************/
//往ds1302的某个地址写入数据
/********************************************************/
voidwrite_ds1302（ucharcmd,ucharindata）
{
sclk=0;
reset=1;
write_byte（cmd）;
write_byte（indata）;
sclk=0;
reset=0;
}
/********************************************************/
//读ds1302某地址的的数据
/********************************************************/
ucharread_ds1302（ucharaddr）
{
ucharbackdata;
sclk=0;
reset=1;
write_byte（addr）;//先写地址
backdata=read_byte（）;//然后读数据
sclk=0;
reset=0;
return（backdata）;
}
/*********************************************************/
//设置初始时间
/*********************************************************/
voidset_ds1302（ucharaddr,uchar*p,ucharn）//写入n个数据
{
write_ds1302（0x8e,0x00）;//写控制字，允许写操作
for（;n>0;n--）
{
write_ds1302（addr,*p）;
p++;
addr=addr+2;
}
write_ds1302（0x8e,0x80）;//写保护，不允许写
}
/*******************************************************/
//读取当前时间
/*******************************************************/
voidread_nowtime（ucharaddr,uchar*p,ucharn）
{
for（;n>0;n--）
{
*p=read_ds1302（addr）;
p++;
addr=addr+2;
}
}
/*******************************************************/
//初始化DS1302
/*******************************************************/
voidinit_ds1302（）
{
reset=0;
sclk=0;
write_ds1302（0x80,0x00）;
write_ds1302（0x90,0xa6）;//一个二极管＋4K电阻充电
write_ds130
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