基于单片机的多功能数字万年历的设计_精品文档.doc

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安徽大学毕业设计（论文）

基于单片机的多功能数字万年历的设计

摘要

随着电子技术的迅速发展，特别是大规模集成电路出现，新一代电子产品给人类生活带来了根本性的改变。

尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户，而数字万年历的出现给人们的生活带来的诸多方便。

本文首先描述系统硬件工作原理，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，其次，详细阐述了程序的各个模块和实现过程。

本设计以数字集成电路技术为基础，单片机技术为核心。

本文编写的主导思想是软硬件相结合，在硬件基础上来进行软件各功能模块的编写。

本系统以单片机的C语言进行软件设计，增加了程序的可读性和可移植性，为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。

系统通过点阵式液晶为载体显示数据，所以具有人性化的操作和美观的页面效果，可以显示时间、公农历日期、星期、温度、节气，天干地支，并有闹铃功能。

关键词：

单片机；万年历；液晶技术；农历

DesignofMultifunctionaldigitalPerpetualCalendarBasedonMCU

Abstract

Withtherapiddevelopmentofelectronictechnology，especiallywiththeemergenceoflarge-scaleintegratedcircuits，anewgenerationofelectronicproductshasbroughtaboutafundamentalchangetoourhumanbeings.Inparticular，productsbasedonMicrocontrollersingle-chiptechnologyhaveenteredtensofthousandsofhouseholdsandtheemergenceofdigitalcalendarhavebroughtaboutalotofconveniencetopeople'slives.

Thisarticlewillfirstdescribetheworkingprincipleofthehardwaresystemwiththesystemblockdiagramtoillustratethestructure，andhighlightedbytheapplicationofthesysteminterfacetechnologyofthehardwareandtheinterfacemodulefunctionsandworkprocesses.Secondly，IdescribedtheprogramindetailandhowIdidit.Thedesignisbasedondigitalintegratedcircuitstechnology，withsingle-chiptechnologyasthecore.Theessenceofthisarticleisthecombinationofthehardwareandthesoftware.Weproceedprogrammingbasedonhardware.ThesystemusesC-languagesoftwareprogramming，whichincreasesthereadabilityandportability.Inordertofacilitatetheexpansionandchangestothedesignofmodularsoftwarestructure，thedesignofthesoftwareadoptsmoduleprogrammingwhichmadethelogicoftheprogramismoreconcise.

Thesystemadoptsthevectordot-matrixliquidcrystaltodisplaydataandthereforehaveauser-friendlyoperationandaestheticallypleasingresults，whichcanshowthetime，theChinesedate，week，temperature，weather，HeavenlyStemsandEarthlyBranches，andalsoincludealarmfunctions.

Keywords:

microcontrollersingle-chip;calendar;crystaltechnology;Chinesedate

目录

引言 1

第1章绪论 2

1.1课题的背景与意义 2

1.2数字万年历的现状与发展 2

1.3论文的主要工作及章节安排 2

1.4本章小结 3

第2章系统方案论证 4

2.1多功能数字万年历系统概述 4

2.2设计任务与要求 4

2.3系统方案论证 4

2.3.1计时方案 5

2.3.2测温方案 5

2.3.3显示方案 5

2.4本章小结 5

第3章硬件电路的设计 6

3.1主控制器 6

3.2时钟电路DS1302 6

3.3温度检测DS18B20 7

3.4液晶显示 8

3.5按键接口 8

3.6语音闹铃模块 8

3.7电源模块 9

3.8本章小结 11

第4章系统软件设计 12

4.1公历计算显示程序设计 13

4.1.1DS1302内部寄存器 14

4.1.2时间读取程序设计 15

4.2农历转换程序设计 17

4.2.1公历转农历算法研究 17

4.2.2干支纪年法简介 18

4.2.3公历转农历程序 19

4.3温度测量程序设计 21

4.3.1DS18B20测温原理 21

4.3.2温度程序 21

4.4二十四节气算法研究 24

4.5本章小结 25

结论与展望 26

致谢 27

参考文献 28

附录A总体电路图 29

附录B外文文献及译文 30

附录C参考文献题录及摘要 35

附录D源程序 37

插图清单

图2-1数字万年历系统框图 4

图3-1DS1302与ATMEGA16连接图 7

图3-2DS18B20与ATMEGA16连接图 8

图3-3报时电路 9

图3-4稳压电源原理图 10

图3-5电源电路 10

图4-1系统程序流程图 13

图4-2公历程序流程图 14

图4-3DS18B20测温原理 21

表格清单

表3-1LCD12864显示内容 8

表4-1DS1302的寄存器及其控制字 14

表4-2RS位配置 15

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引言

　　人类的日常生活离不开时间，任何具有周期性变化的自然现象都可以用来测量时间。

远古时代的中国人通过观测日影的位置以确定当时的时辰或刻数，发明了古老的计时工具日晷。

日晷虽然只由一根晷针和刻有刻线的晷面组成，但是它却利用了复杂的天体运动规律，这反映了我国古代劳动人民的智慧。

随着科技的进步以及中西文化的交融，希腊人根据水流从一个容器滴漏到另一个容器的数量来计量时间从而发明了滴漏，在当时得到了普遍的应用。

到十四世纪，简易的机械钟开始在欧洲流行，1656年出现了有摆的座钟。

它是以伽利略发现的摆动具有规则性这个原理为基础而发明的。

自此以后人类掌握了比较精确的计时工具，并不断改进计时方法。

现在人们日常生活中广泛使用的是机械表、电子表、电子钟等。

　　对于日以上的时间系统计量与安排则属于历法范畴，历法在我们几千年的华夏文明中占有重要的地位，中华子孙繁衍生息，最早就是依靠耕种为主的农业，那时人们是日出而作、日落而息。

后来经过长期的经验积累，掌握了太阳的变化，发现年、月、日都直接与天体运行周期相关。

因此，人们就把四季更迭的周期定为年，把月亮盈亏变化的周期定为月。

一回归年365.2422日，一朔望月为29.5306日，它们既不是月的整数倍，也不是日的整数倍，使用起来很不方便。

因此在人为规定历法中的年和月都是整数日，这种整数日的年和月，称为历年和历月。

这就是早期的历法，根据春夏秋冬的季节变化及天干地支时间为依据，来确定什么时候应该耕种，什么时间该收获，这些历法一直延续了几千年，这在世界上也是首屈一指的。

现在人们日常生活中广泛使用的有历和挂历等。

　　以上介绍的记录时间的钟表和记录年、月、日的挂历都只具有某一方面的功能，比如钟表只能记录时间，即便是比较先进的钟表顶多也只能多一个记录日期的功能；挂历也只能记录日期而不能记录时间。

随着科技的发展，电子技术和计算机应用领域不断扩大，特别是单片机的出现，是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。

单片机单芯片的微小体积和低的成本，可以广泛地嵌入到如玩具，家用电器，机器人，仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具之一，于是基于单片机的醒目而时尚的电子版万年历顺应而生。

基于单片机的数字万年历结合了时钟和日历的功能，将其二者融为一体，在显示时间的同时还能显示日期和年、月，它主要是通过单片机来读取时钟芯片的时间、日期，然后送给显示设备显示出来。

　　本文设计的数字万年历与普通万年历相比具有一下特点：

1.除了能显示通用的公历外还能显示我国的农历，除了能显示农历的日、月外还能显示农历的年号、节气。

它是根据单片机读取到的时钟芯片的日期计算出农历的日期、年号和节气，然后通过单片机的I/O口直接送给液晶显示屏，通过软件程序来控制显示内容；2.能查询1921年2月8日至2100年2月8日间任意一天的公历和农历的对应关系；3.能实时准确显示它所处环境的温度。

本设计所采用的测温元件是美国DALLAS半导体公司生产的一种智能温度传感器DS18B20，测温范围为－55℃～125℃，最高分辨率达到0.0625℃；4.能实现多点定时并且语音报时。

第1章绪论

1.1课题的背景与意义

随着电子技术的迅速发展，特别是大规模集成电路出现，给人类生活带来了根本性的改变，尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。

近年来，我国科技的不断发展，我国经济发展的支柱产业——电子产业获得长足发展，各种电子产品琳琅满目，随处可见，随着电子产品的更新速度的加快，各种功能强大，款式新颖的电子产品不断问世。

数字万年历便是这一发展趋势中的代表，数字万年历则顺应了人们对时间方面的要求。

它的出现给人们的生活带来的诸多方便，在时间极显宝贵的现代生活中，其作用更是不言而喻。

它在学校、车站、码头、剧院、医院、办公室等公共场所的应用非常广泛。

但传统的数字万年历除显示时间之外，功能较为单一，逐渐失去了市场。

顺应技术发展和人们生产、生活需求，各种功能的新式万年历不断涌现，且功能不断更新。

数字万年历作为电子类的小产品以其方便、实用等优势成为市场上的宠儿，同时也成为单片机设计培训中一个很实用的课题。

因为这个课题有