单片机万年历毕业设计Word下载.docx

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时钟芯片DS1302，LED动态扫描，单片机T89C52

一、绪论…………………………………………………………………………………………....3

二、设计功能要求及意义…………………………………………………………………………3

三、方案论证………………………………………………………………………………………4

3.1技术可行性…………………………………………………………………………….…….4

3.2单片机的选择方案………………………………………………………………….…….....5

3.3显示模块的选择方案………………………………………………………………………..5

3.4键盘模块的选择方案………………………………………………………………….…….5

3.5温度传感器的选择方案………………………………………………….…………….……6

3.6时间芯片选择方案及论证…………………………………………………………………..6

3.7总体方案论证及电路设计框图……………………………………………………….….....6

四、系统硬件设计及实现………….……………………………………………………….……..7

4.1系统的硬件概述……………………………………………………………………………..7

4.2单片机主控模块设计………………………………………………………………………..7

4.3温度模块设计………………………………………………………………………………..8

4.4时钟电路模块设计…………………………………………………………………………..8

4.5显示模块设计………………………………………………………………………………..9

4.6单片机的应用………………………………………………………………………………..9

4.7AT89S52功能及应用…………….……………………………………..……….……...….10

4.8DS1302功能与应用………………………………………………………………………..12

4.9显示驱动74LS164……………………………………………………………………….…14

五、系统软件的设计……………………………………………………………….……………..15

5.1程序流程图…………….……………………………………………………………..…….15

5.2时间调整程序图…………………………………………………………………………....18

六、测试…………………………..………………………………………………………………19

6.1仪器测试……………………………………………………………………………………19

6.2硬件测试……………………………………….………….………………………………..19

6.3软件测试…………………….……………..……………………………………………….19

6.4测试结论……………….…………………………………………………………….…..20

七、总结…………………………………………………………………………………………..20

八、致谢………………………..…………………………………………………………………20

九、参考文本………………………………………………………………………………………21

十、附录…………………………………………….……………………………………………..21

10.1子程序的设计……………………………………………………………………………..21

10.1.1AT89S52子程序………………………………………………………………….….21

10.1.2DS1302子程序……………………………………………………………………...24

10.1.3显示程序…………………………………………………………………………….25

10.2总电路………………………………………………………………………………..……27

10.3总程序…………………………………………………………………………….….……28

一、绪论

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，它是近代世界钟表业界的第三次革命。

第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源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或摆轮游丝的机械钟或表。

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1/600万秒，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方式，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，它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界跨跃性的进步……　　

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，使万年历除了原有的显示时间，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，实用上考虑，不断的改进电子万年历的设计，使其更加的具有市场。

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器件的基本功能和作用。

　　除了采用集成化的时钟芯片外，还有采用MCU的方案，利用AT89系列单片微机制成万年历电路，采用软件和硬件结合的方法，控制LED数码管输出，分别用来显示年、月、日、时、分、秒，其最大特点是:

硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特,可靠。

AT89C52是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。

95年出现在中国市场。

其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受。

本文介绍了基于AT89C52单片机设计的电子万年历。

首先我们在绪论中简单介绍了单片机的发展与其在中低端领域中的优势以及课题的开发意义；

接着介绍了AT89C52单片机的硬件结构和本毕业设计所要外扩的LED显示及其驱动方法，并在此基础上实现了万年历基本电路的设计；

然后使用单片机汇编语言进行万年历程序的设计，程序采用模块化结构，使得逻辑关系简单明了，维护方便。

电气的自动启用等，所有这些都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究电子万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。

二、功能要求及意义

本电子万年历能显示年、月、日、时、分、秒，在显示时间时，还有温度，此外我们还可以通过按键校整年月日及时间。

电子万年历作为电子类小设计不仅是市场上的宠儿，也是是单片机实验中一个很常用的题目。

因为它的有很好的开放性和可发挥性，因此对作者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。

而且在操作的设计上要力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。

所以，电子万年历无论作为竞赛题目还是毕业设计题目都是很有价值。

三、方案论证

3.1技术可行性

随着国内超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。

集成技术的最新发展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器、数据存储器、并行I/O口、串行I/O口、定时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算机（Single-ChipMicrocomputer）。

而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊功能单元，如A/D、D/A转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单元、PWM控制输出单元、PWM输出时的死区可编程控制功能等。

因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，如工业流水线控制系统、作为家用电器的主控制器、分布式控制系统的终端节点或作为其主控制节点起中继的作用、数据采集系统、自动测试系统等。

　　单片机的出现，并在各技术领域中得到如此迅猛的发展，与单片机构成计算机应用系统所形成的下述特点有关：

　1、单片机构成的应用系统有较大的可靠性。

这些可靠性的获得除了依靠单片机芯片本身的高可靠性以及应用有最少的联接外，还可以方便地采用软、硬件技术。

　　2、系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统，应用系统有较高的软、硬件利用系数。

　3、由于构成的应用系统是一个计算机系统，相当多的测、控功能由软件实现，故具有柔性特征，不须改变硬件系统就能适当地改变系统功能。

　　4、有优异的性能、价格比。

3.2单片机的选择

方案一：

采用传统的AT89C52作为电机的控制核心。

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。

方案二：

采用FTC10F04单片机，还带有非易失性Flash程序存储器。

它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。

其主要特点如下：

8KBFlashROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。

由于本系统对CPU运算速度要求很高，需要执行很复杂的运算，方案一成本比较低，适合做设计，方案二运算速度高，性能好，所以两种方案都有可取之处。

选用方案一作为主方案，方案二作为备用方案。

3.3显示模块的选择

使用液晶显示屏显示时间数字。

液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。

但由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。

在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片，不易维护。

使用传统的LED数码管显示。

数码管具有：

低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，称重轻，精确可靠，操作简单。

数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。

根据以上的论述，采用方案二。

在本系统中，我采用了八段六位和八位一体数码管串口的动态显示，由于显示位数较多，故应使用显示驱动，在本设计中采用74ls164显示驱动芯片。

3.4键盘模块的选择

在对年份、时间、温度进行控制、校准过程中，系统需要产生激励电流，因此需要用按键转换。

使用独立式键盘。

独立式键盘是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。

独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。

使用矩阵式键盘。

矩阵式键盘是由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。

其特点是简单且不增加成本，这种键盘适合按键数量较多的场合。

根据以上的论述，因本系统需要的按键不多，控制键/右移键，左移键，加1键，减1键，要求简单。

所以采用方案一独立式键盘。

3.5温度传感器的选择方案

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。

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。

3.6时间芯片选择方案及论证

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、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、月、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

3.7总体方案论证及选择

按照系统设计功能的要求，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;

LED数码管动态扫描作为显；

键盘。

电路系统构成框图如图所示。

主控芯片使用51系列AT89C52单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。

采用DS1302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（2.5～5.5V电源，再2.5V时耗电小于300nA），而且DS1302可以编程选择多种充电电流来队后备电源进图

行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。

显示驱动采用74ls164，74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器，74LS164内部为8个D触发器，用以实现数据的串行移位。

74LS164和微处理器只需三根导线连接，每位显示数字有一个地址由微处理器写入。

允许使用者选择每位是BCD译码或不译码。

使用者还可选择停机模式、数字亮度控制、从1～8选择扫描位数和对所有LED显示器的测试模式。

显示模块采用普通的共阳极六位和八位位一体八段LED数码管。

四、系统的硬件设计及实现

4.1系统的硬件概述

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2.5V～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；

显示部份由２１个数码管，74ls138、74ls47译码器构成。

使用动态扫描显示方式对数字的显示。

4.2单片机主控模块设计

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-1所示

4.3温度模块设计

如下图所示。

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Ｐ0.7与DS18B20的I/O口连接加一个上拉电阻,Vcc接电源,Vss接地。

4.4时钟电路模块设计

如图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。

4.5显示模块的设计

如图采用动态扫描显示，由２１个数码管，3-8译码器74LS138接1K限流电阻,再接8550三极管接到共阳数码管的CoM端作为选通位码,每位选择相应的列。

74ls47接

240Ω限流电阻,再接共行的LED数码管的断码。

4.6单片机的应用

A 

单片机在智能仪表中的应用 

单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

B单片机在机电一体化中的应用 

机电一体化是械工业发展的方向。

机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床等。

单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。

C 

单片机在实时控制中的应用 

单片机广泛地用于各种实时控制系统中。

例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。

单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。

4.7AT89S52功能及应用

主要性能

与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：

0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。

功能特性描述

At89s52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

8位微控制器8K字节在系统可编程FlashAT89S52

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；

在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个。

TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

引脚号第二功能

P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

P1.5MOSI（在系统编程用）

P1.6MISO（在系统编程用）

P1.7SCK（在系统编程用）

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（