单片机制作数字万年历.docx

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单片机制作数字万年历

电子设计大赛

—数字万年历

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亲密的关系，每个人都收到时间的影响，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。

随着社会、科技的发展，人类得知时间，从观太阳、摆钟到现在电子钟，不断研究、创新。

为了在观测时间的同时能够了解其他与人类密切相关的信息，比如温度、星期、日期等，电子万年历诞生了，它集时间、日期、星期和温度于一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。

随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计时的消费需求也是越来越多。

该电子万年历主要采用AT89S52单片机作为主控核心，由DS1302时钟芯片提供时钟、LED动态扫描显示屏显示，AT89S52单片机具有功耗小，片内ROM全都采用FlashROM：

能以3V的超低电压工作，同时也与MCS-51系列单片机完全兼容，该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同时具有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程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片进行多次插拔，所以不会对芯片造成损坏。

DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓流电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日等进行计时，还有闰年补偿等功能，而且使用寿命长，误差小，数字显示是采用的LCD液晶显示，可以同时显示各种需要的信息。

此外，该电子万年历还具有时间校准等功能。

【关键字】时钟电路时钟芯片DS1302LCD液晶显示单片机AT89S52

Abstract

Inthecontemporarybusyworkandthelife,thetimehastheveryintimaterelationswithoureachpeople,eachpeoplereceivethetimetheinfluence,forbetterusesourtime,wemusthaveameasuretothetime,thereforehasproducedtheclockandwatch.Alongwithsocial,thetechnicaldevelopment,thehumanityknowsthetime,fromtheviewsun,thependulumclocktothepresentelectronclock,studies,theinnovationunceasingly.Forduringhourofobservation'scanunderstandthatotherwiththehumancloserelatedinformation,forinstancethetemperature,theweek,thedateandsoon,theelectronictenthousandcalendarswereborn,itscollectiontime,thedate,theweekandthetemperatureinabody,havethereadtobeconvenient,thedemonstrationisdirect-viewing,thefunctionisdiverse,electriccircuitsuccinctandsoonmanymerits,conformstotheelectronicinstrumentationmeasuringappliance'strendofdevelopment,hasthebroadmarketprospect.Alongwiththepeoplelivingstandard'senhancementandrhythmoflife'squickening,isgettinghigherandhighertothetimerequest,theaccuratedigitaltime'sconsumerdemandisalsomoreandmore

Thiselectrontenthousandcalendarsmainlyuseat89S52monolithicintegratedcircuittotakethemastercontrolcore,providestheclock,theLEDdynamicscanningdisplaymonitorbytheDS1302clockchiptodemonstrate,at89S52monolithicintegratedcircuithasthepowerlosstobesmall,internalROMallusesFlashROM:

Canbythe3Vultralowvoltagework,alsocompletelybesimultaneouslycompatiblewiththeMCS-51seriesmonolithicintegratedcircuit,thischipinteriormemoryis8KBtheROMstoragespace,simultaneouslyhasthe89C51function,andhastheonlineprogrammingtobepossibletocleanthetechnology,whencarriesonthedebuggingtotheelectriccircuit,becausetheprocedurewrongrevisionortheprocedureadditionfunctionalneedburnsintotimetheprocedure,doesnotneedtocarryontothechipinsertsmanytimespullsout,willthereforenotcreatethedamagetothechip.TheDS1302clockchipisAmericanDALLASCorporationpromoteshasthebrookclasselectriccurrentchargefunctionlowpowerlossreal-timeclockchip,itmaytotheyear,themonth,thedateandsooncarryonthetime,butalsohasfunctionsandsoonleapyearcompensation,moreovertheservicelifeislong,theerrorissmall,thedigitaldemonstrationisLCDwhichusesliquidcrystaldisplay,maysimultaneouslydemonstrateeachkindofneedtheinformation.Inaddition,thiselectronictenthousandcalendarsalsohavefunctionsandsoontimecalibration.

keywords:

ClockcircuitclockchipDS1302LCDliquidcrystaldisplaymonolithicintegratedcircuitAT89S52

摘要Ⅰ

第一章绪论1

1.1选题背景1

1.2系统目标7

1.3设计意义7

第二章设计要求与方案论证9

2.1设计要求9

2.2系统基本方案选择和论证9

2.3电路设计最终方案决定11

第三章系统的硬件设计与实现12

3.1系统硬件概述12

3.2主要单元电路的设计12

第四章系统的软件实现19

第五章设计总结与心得体会19

致谢22

附录：

1源代码1

2参考文献1

3电路原理图1

第一章绪论

1.1选题背景

在社会迅速发展的今天，单片机的的运用已经渗透到我们生活的每个角落，也似乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。

智能仪表、医疗器械，导弹的导航装置，智能监控、通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，汽车的安全保障系统，动控制领域的机器人，数码像机、电视机、全自动洗衣机的控制，电话机以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

图1-1万年历图1-2智能手机图1-3数码相机

所以，单片机的学习、开发与应用将对于现代社会的发展，经济的繁荣，和提高满足人类日益增长的物质文化需求有着至关重要的作用。

也成就了一批又一智能化控制的工程师和科学家。

科技越发达，智能化的东西就越多。

学习单片机是社会发展的必然需求，也是我们现代高级技工所必须要掌握的技能。

1.1.1单片机的简介

（1）微型计算机（SingleChipMicrocomputer）

微型计算机的主要特点：

CPU集成于一个芯片中。

单片机（MicroControllerUnit）是把组成微型计算机的各功能部件：

CPU、RAM、ROM、定时/计数器、中断控制器、并行和串行接口均集成在一个芯片中。

其一个芯片就构成了一个比较完整的计算机系统。

　　微型计算机与单片机是微电子领域的两个分支。

微型计算机的特点是运算速度快、存储容量大，适合于信息管理、科学计算等领域；而单片机的特点为体积小、价格低，适合于仪器、设备的控制，常常嵌入到仪器、设备中。

故单片机也称作微控制器（Microcontroller）。

（2）单片机的生产与发展

目前世界上单片机的生产公司有上百家，如Intel、Philips、Microchip、Motorola、Siemens、NEC、AMD、Zilog、TI、Atmel等。

但在国内广泛应用的只有Intel系列和MicrochipPIC系列，

　　第1阶段（1976~1980）：

单片机发展初级阶段。

集成了8位CPU、RAM、ROM、定时器、并行口（无串行口）等部件，但性能低，寻址范围小（≤4KB），中断系统、定时器也简单。

典型机型：

IntelMCS-48系列。

第2阶段（1980~1983）：

高性能单片机阶段。

此阶段的单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个16位定时/计数器，片内ROM、RAM的容量加大，寻址范围达64KB。

典型机型：

IntelMCS-51系列。

第3阶段（1983~80年代末）：

16位单片机和高性能8位机并行发展阶段。

此阶段Intel推出16位单片机MCS-96系列，其他公司也推出了各种16位单片机。

同时高性能8位单片机的性能更为完善。

第4阶段（90年代）：

单片机在集成度、功能、速度、可靠性等方面全面发展，如采用FlashROM，加入了一些特殊功能部件（AD转换器，PWM输出，监视定时器WDT，DMA，调制解调器，通信控制器，浮点运算单元等）。

至今，单片机的性能已比较完善，且专业化的特点很强，为各种应用提供了很大的方便。

1.1.2单片机的应用

单片机由于体积小，价格低，功耗低、控制功能强且控制逻辑可由软件来实现，因此可以很方便地完成由一般数字电路很难实现的控制逻辑。

所以在测控系统，智能仪表，机电一体化产品，智能接口，智能民用产品，机器人等领域得以广泛应用。

1.在智能仪器仪表上的应用（如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量）只需结合不同类型的传感器即可控制，使得仪表达到数字化。

智能化、微型化（示波器）。

2.在工业控制中的应用（如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等）多用于构成多样的控制系统，数字采集系统。

设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构，在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。

3.在家用电器中的应用（洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、及其他音响视频器材，电子秤量设备等）极大的方便了我们的生活。

4.在计算机网络和通信领域中的应用（手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、集群移动通信，无线电对讲机等）利用单片机的通讯接口可以方便的与计算机进行数据通，为在计算机网络通讯设备间的应用提供了很好的物质条件。

5.单片机在汽车设备领域中的应用（如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等）

此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。

6．多机应用

利用单片机的串行接口和并行接口，多个单片机子系统可以彼此进行通信，构成一个网络。

可以构成一个集散式的控制系统，从而控制和处理大量的控制对象和信息，且可以通过并行运算方式来提高处理速度。

总之在单片机系统中，单片机是作为控制中枢，数字电路器件是作为外围电路，二者是相辅相成的。

1.1.3单片机的发展趋势

目前，为了适应各种嵌入式系统的应用需求，单片机将向着高集成度、增强工能。

提高速度、降低成本和功耗等方向发展。

这组要表现在以下几个方面。

（1）处理性能的增强：

单片机的处理性能取决于其内部数据总线宽度、指令执行速度、片内存储器容量等指标。

近几年发展起来的16位和32位单片机就体现了这个发展趋势。

（2）增强功能：

未来单片机的增强功能主要在网络功能。

A/D和D/A功能、ISP功能、DMA功能、显示器驱动等方面另外为了能有效地保护嵌入式系统的知识产权，对单片机内部软件的加密是必要的，单片机的内部的程序代码存储器带有加密特性是单片机的一种增强功能。

（3）高集成度：

随着集成电路技术的和工艺的不断提高，单片机技术的发展及其应用领域不断拓展提高单片机的集成度，增加片内功能器件，减少外围器件的扩展，实现真正的“单片”系统已成为发展趋势集成更多的I/O端口和特殊接口，直接驱动LED、VFD、LCD等显示器，带有直接中断方式键盘端口等。

近年来，单片机结合专用集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit,ASIC）和精简指令集计算机（ReducedInstructionSetComputer,RISC）技术，发展为嵌入式处理器（EmbeddedProcessor），适用于数据与数值分析、信号处理、智能机器人及图像处理等高技术领域。

由于我做的小实验用的是宏晶公司的STC89C54RD+单片机所以下面我就详细介绍STC89C54通过它来反映单片机的开发应用过程！

我所用STC89C54RD+是一个低功耗，高性能的8位单片机片内含有串行编程可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准的MCS-51指令系统及80C51引脚的结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的AT89C51可为许多嵌入式应用式控制性应用系统提供高性价比的解决方案！

STC89C54RD+具有以下特性：

兼容MCS-51指令系统，32个双向I/O口，2个16位可编程定时/计数器、全双工UART串行中断口线、两个外部中断源、中断唤醒省电模式、看门狗（WDT）电路、灵活的ISP字节和分页编程、4KB可反复擦写（大于1000次）ISPFlashROM、4.5V—5.5V工作电压、时钟频率0—3MHZ、128*8bit内部RAM、低功耗空闲和省电模式、三级加密位、软件空闲和省电功能、双数据寄存器指针。

增强型6时钟/机器周期、12时钟、机器周期任意设置。

工作电压：

5.5V-3.4V（5V单片机）/2.0V-3.8V（3V单片机）

工作频率：

0-40MHz，相当于普通8051单片机；实际使用范围为0-80MHz。

16KB片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。

片上集成512RAM数据存储器。

四组通用I/O口，复位后为：

P1、P2、P3、P4是弱上拉/准双向口；P0口是开漏输出口，作为总线扩展时用，不用加上拉电阻；P0口作为I/O口用时，需要加上拉电阻。

T0定时器0TXAL2接外部晶振

T1定时器1TXAL1接外部晶振

除此之外，STC89C54单片机自身还有很多独特的优点：

（1）加密性强，无法解密。

（2）超强抗干扰。

主要表现在：

高抗经典，可以轻松抗御2KV/4KV快速脉冲干扰，宽电压、不怕电源抖动，宽温度范围，I/O口经过特殊处理，单片机内部的电源供电系统、时钟电路、复位电路及看门狗电路都经过特殊的处理。

（3）超低功耗：

掉电模式，典型电流损耗<0.1uA，空闲模式，典型电流损耗为2mA；正常工作模式，典型电流损耗4-7毫安。

1.2选题目的

随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计时的消费需求也是越来越多。

二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子万年历，它是近代世界钟表界的第三次革命。

第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率使钟表的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆和摆轮游丝的机械表或钟。

第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到了秒级。

第三次革命就是单片机数码计时技术的应用（电子万年历），使计时产品的走时日差从分级缩小到了百万分之一秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示式，直观明了，并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息的显示功能，他更符合消费者的生活需求，因此，电子万年历的出现带来了钟表计时业跨越性的进步。

1.3设计意义

我国生产的电子万年历有很多种，总体上来说以研究多功能电子万年历为主，使万年历除了具有原来的显示时间，日期等基本功能外，还具有闹铃，报警等功能，商家生产的电子万年历更从质量，价格，使用上考虑，不断的改进电子万年历的设计，使其更加具有市场。

本设计为软件，硬件相结合的一组设计，在软件设计过程中，应对硬件部分有相关的了解，这样有助于对设计题目的更深了解，有助于软件设计，基本的要了解一些主要期间的基本功能和作用。

除了采用集成化的时钟芯片外，还有采用MCU的方案，利用AT89系列单片机微机制成万年历电路，采用软件和硬件相结合的方法，控制液晶输出显示。

其最大的特点是：

硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特，可靠。

本文介绍了基于AT89S52单片机设计的电子万年历。

首先简单介绍了单片机的发展和应用。

并且论述了在本次设计中的设计方案，并在此基础上实现了万年历的基本电路设计，然后使用单片机C语言程序的设计，程序采用模块化设计，使得逻辑关系简单明了，维护方便。

第二章设计要求与方案论证

2.1设计要求

2.1.1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显示并具备以下功能。

能够任意设定年、月、日、时、分、星期；能够任意设定报时时间；能够区分平年、闰年、大小月份。

2.1.2发挥部分

（1）能够完成掉电保护

（2）能够在夜间自动关闭LCD显示

（3）具有温度显示功能和温度报警功能。

2.2系统基本方案选择和论证

2.2.1单片机芯片的选择和方案论证

方案一：

采用89C51芯片作为硬件核心，内部具有4KBROM存储空间，能于3V的超低电压工作，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，对芯片的多次查吧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的超低电压工作，同时也与MCS-51系列单片机完全兼容，该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同时具有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程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片进行多次插拔，所以不会对芯片造成损坏。

综上所述，所以采用AT89S52作为主控系统。

2.2.2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相连接时，占用的单片机口线少，但所需要的数码管数量太多，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，对于显示文字比较合适，如果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，所以在本次设计中采用LCD液晶显示屏。

2.2.3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、秒技术，采用此种方案虽然减小芯片的使用，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作为数据暂存区，工作电压2.5V-5.5V范围内，2.5V时耗电小于300Ma。

2.2.4温度传感器的选择方案论证

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，此设计方案需要A/D转换电路，增加了硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格性的，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，降低了硬件成本，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。

2.3电路设计最终方案决定

综上各方案所述，对此次设计的方案选定:

采用AT89S52作为主控系统；DS1302提供时钟；数字式温度传感器；LCD液晶显示屏作为显示。

第三章系统的硬件设计与实现

3.1系统硬件概述

本电路是由AT89S52单片机作为控制核心，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、时、分、秒等进行计时，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