电子日历时钟.docx
《电子日历时钟.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子日历时钟.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电子日历时钟
课程设计任务书
学院
信息科学与工程学院
专业
计算机科学与技术
学生姓名
朱伟杰
班级学号
1203050116
课程设计题目
电子日历时钟显示器设计
实践教学要求与任务:
1．学习Proteus仿真系统下的原理图设计方法和系统仿真调试方法；
2．掌握简单的51单片机应用系统的软硬件设计方法；
3．学习KeilC51集成开发环境的使用和程序调试方法。
具体任务如下：
（1）通过检索、查资料和研究学习，设计单片机应用系统原理图；
（2）在Keil51集成开发环境下编写应用系统程序；
（3）在Proteus仿真环境下进行软硬件系统调试，实现应用系统设计目标；
（4）写出课程设计报告。
工作计划与进度安排:
第16—19周：
布置课程设计任务；
查阅资料；
分组设计原理图；
编写程序代码。
第20周：
系统仿真调试，验收，答辩，编写课程设计报告。
指导教师：
马秀丽刘猛
2014年12月7日
专业负责人：
2014年12月8日
学院教学副院长：
2014年12月8日
成绩评定表
学生姓名
朱伟杰
班级学号
1203050116
专业
计算机科学与技术
课程设计题目
电子日历时钟显示器设计
评
语
组长签字：
成绩
日期
年月日
1.设计目的与要求
1.1课程设计目的
1.培养学生文献检索的能力，如何利用Internet检索需要的文献资料。
2.培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3.培养学生综合运用知识的能力和工程设计的能力。
4.培养学生理论联系实际的能力。
5.提高学生课程设计报告撰写水平。
1.2设计内容、技术条件和要求
1.2.1设计内容
电子日历时钟系统主要功能为实时时间的显示，以AT89C51单片机为核心芯片，通过DS1302时钟芯片的功能扩展；在共阴极LED数码管上或LM1602液晶显示屏上显示出来。
（1）时钟芯片选用DS1302；
（2）数码管选用4位共阴极动态显示的数码管；
（3）能实时显示年、月、日和时、分、秒，用数码管显示时，要求年、月、日与时、分、秒交替显示，间隔1秒；
（4）可通过按键调节、设置当前时间。
1.2.2设计要求
DS1302时钟芯片的控制设计。
时间调节按键的电路设计。
绘制实现本设计内容的硬件电路（原理图），系统的组成框图。
相应的控制状态表；
编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。
硬件实验部分可选用实验箱测试或Proteus仿真软件实现。
2.系统的组成与工作原理
2.1系统组成
图2.1系统组成原理图
2.2工作原理
设计的题目是电子时钟。
根据设计要求显示正常的年、月、日、时、分、秒。
要想实现上述功能，就必须将硬件系统和软件系统有机的结合在一起，方可实现我们设计任务中的各项要求。
硬件系统主要有单片机AT89C51、DS1302、74LS154等。
AT89C51主要功能是存储程序、根据程序的内容对各个端口进行判断并做出相应的处理。
DS1302主要的功能是控制年、月、日、时、分、秒的显示效果。
根据设计要求，电子日历要显示年、月、日、时、分、秒就需要16个显示数码管，由于数码管的数量较多，必须采用动态显示扫描的方法。
例如07-12-01，首先日分为个位和十位，个位显示到09时，应向日的十位自动进位，即个位清0，十位置1，显示为10，继续累计；当显示为31时，日的十位就应自动向月的个位进位，显示为01，当月显示到09时，月的个位自动向月的十位进位，个位清0，十位置1，即为10，当月至12时，月向年的个位进位，即显示08，同时月、日开始从01月01日继续显示，依次周而复始的循环运行。
根据按键电路可实现年、月、日、时、分、秒的调整，当K1键按下时，可以调整时间，K2、K3键分别对时间进行加或减，K4键可以切换正常模式与省电模式。
利用单片机将RC复位电路、动态显示电路、电源电路、去抖电路等正确的连接在一起，并通过单片机的编程来实现本次设计任务中的要求。
2.3Protues简介
Protues软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机与外围器件。
它是目前最好的仿真单片机与外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
迄今为止是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译
2.4KeilC51简介
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。
运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
3．器件的功能和作用
3.1AT89C51简介
AT89C51各引脚结构如图3.1所示：
图3.1AT89C51引脚图
VCC：
电源电压
GND：
接地
P0口：
P0口是一组8位漏极开路双向I/O口，即地址/数据总线复用口。
作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。
当“1”被写入P0口时，每个管脚都能够作为高阻抗输入端。
P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。
P0口在闪烁编程时，P0口接收指令，在程序校验时，输出指令，需要接电阻。
P1口：
P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。
对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。
因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。
闪烁编程时和程序校验时，P1口接收低8位地址。
P2口：
P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。
对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到高电平，此时，可作为输入口。
因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个运行期间不变。
闪烁编程或校验时，P2口接收高位地址和其它控制信号。
P3口：
P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。
对P3口写如“1”时，它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时，被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。
P3口除了作为一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能，具体如下：
P3.0--RXD，P3.1--TXD,P3.2--INT0，P3.3--INT1，P3.4--T0，P3.5--T1，P3.6--WR，P3.7--RD。
P3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。
RST：
复位输入。
当震荡器工作时，RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。
ALE/：
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
即使不访问外部存储器，ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的。
要注意的是：
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时，闪烁存储器编程时，这个引脚还用于输入编程脉冲。
如果必要，可对特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。
这个位置后只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。
此外，这个引脚会微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
PSEN：
程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器读取指令时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。
在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号不出现。
EA/VPP：
外部访问允许。
欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。
需要注意的是：
如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平，CPU则执行内部程序存储器中的指令。
闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电压VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。
XTAL1：
片内振荡器反相放大器和时钟发生线路的输入端。
使用片内振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。
XTAL2：
片内振荡器反相放大器的输出端。
当使用片内振荡器时，外接石英晶体和微调电容。
3.2DS1302简介
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、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。
结构如图3.2所示：
图3.2DS1302引脚图
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。
DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。
DS1302的管脚排列与描述如下图与表所示
X1、X2：
32.768KHZ晶振接入引脚。
GND：
地。
RST：
复位引脚，低电平有效。
I／O：
数据输入／输出引脚，具有三态功能。
SCLK：
串行时钟输入引脚。
VCC1：
工作电源引脚。
VCC2：
备用电源引脚。
3.3LM016L简介
1602采用标准的16脚接口，结构如图3.3所示：
图3.3LMO16L
其中：
VSS：
为电源地
VDD：
接5V电源正极
VEE：
为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
RS：
为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
RW：
为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
E（或EN）:
为使能（enable）端,高电平
（1）时读取信息，负跳变时执行指令。
D0～D7:
为8位双向数据端。
表3.1指令集表
指令码
功能
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
清除显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
将DDRAM填满"20H",并且设定DDRAM的地址计数器（AC）到"00H"
地址归位
0
0
0
0
0
0
0
0
1
X
设定DDRAM的地址计数器（AC）到"00H",并且将游标移到开头原点位置;
显示状态开/关
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
[D=1:
整体显示ON][C=1:
游标ON]
[B=1:
游标位置反白允许]
进入点设定
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向与指定显示的移位
游标或显示移位控制
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
X
X
设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指令不改变DDRAM的内容
功能设定
0
0
0
0
1
DL
X
RE
X
X
[DL=0/1：
4/8位数据]
[RE=0/1：
基本指令操作/扩充指令操作]
设定CGRAM地址
0
0
0
1
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
设定CGRAM地址
设定DDRAM地址
0
0
1
0
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
设定DDRAM地址（显示位址）
[第一行：
80H－A7H]
[第二行：
C0H－E7H]
读取忙标志和地址
0
1
BF
AC6
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
读取忙标志（BF）可以确认内部动作是否完成,同时可以读出地址计数器（AC）的值
写数据到RAM
1
0
数据
将数据D7——D0写入到内部的RAM
读出RAM的值
1
1
数据
从内部RAM读取数据D7——D0
4系统硬件设计
电子日历时钟系统主要功能为实时时间的显示，以AT89C51单片机为核心芯片，通过DS1302时钟芯片的功能扩展；在共阴极LED数码管上或LM1602液晶显示屏上显示出来。
原理图如图4.1所示：
图4.1系统原理图
5.系统软件设计
5.1程序流程图
软件设计分为：
动态扫描、主程序、系统资源分配和软件模块几部分，在此设计中采用定时器来完成动态扫描显示。
用定时器T0定20ms的时间间隔，每次定时时间到时就输出一个LED信号，即显示一位。
主程序初始化后，就开始进行对DS1302的读时间；读完后送显示缓冲区，同时并对定时时间进行判断比较。
DS1302的地址由114字节的用户RAM存放。
10字节的存放实时时钟时间\日历和定闹RAM与用于控制和状态的4字节特殊寄存器组成，几乎所有的128个字节直接读写。
设计程序有：
主程序、读取时间的子程序和显示刷新程序。
图5.1程序流程图
5.2程序清单与程序功能注释
#include//包含单片机寄存器的头文件
#include//包含_nop_（）函数定义的头文件
/***********************************************************************
以下是DS1302芯片的操作程序
************************************************************************/
unsignedcharcodedigit[10]={"0123456789"};//定义字符数组显示数字
sbitDATA=P1^7;//位定义1302芯片的接口，数据输出端定义在P1.7引脚
sbitRST=P1^5;//位定义1302芯片的接口，复位端口定义在P1.5引脚
sbitSCLK=P1^6;//位定义1302芯片的接口，时钟输出端口定义在P1.6引脚
/*****************************************************
函数功能：
延时若干微秒
入口参数：
n
***************************************************/
voiddelaynus（unsignedcharn）
{
unsignedchari;
for（i=0;i;
}
/*****************************************************
函数功能：
向1302写一个字节数据
入口参数：
x
***************************************************/
voidWrite1302（unsignedchardat）
{
unsignedchari;
SCLK=0;//拉低SCLK，为脉冲上升沿写入数据做好准备
delaynus
（2）;//稍微等待，使硬件做好准备
for（i=0;i<8;i++）//连续写8个二进制位数据
{
DATA=dat&0x01;//取出dat的第0位数据写入1302
delaynus
（2）;//稍微等待，使硬件做好准备
SCLK=1;//上升沿写入数据
delaynus
（2）;//稍微等待，使硬件做好准备
SCLK=0;//重新拉低SCLK，形成脉冲
dat>>=1;//将dat的各数据位右移1位，准备写入下一个数据位
}
}
/*****************************************************
函数功能：
根据命令字，向1302写一个字节数据
入口参数：
Cmd，储存命令字；dat，储存待写的数据
***************************************************/
voidWriteSet1302（unsignedcharCmd,unsignedchardat）
{
RST=0;//禁止数据传递
SCLK=0;//确保写数居前SCLK被拉低
RST=1;//启动数据传输
delaynus
（2）;//稍微等待，使硬件做好准备
Write1302（Cmd）;//写入命令字
Write1302（dat）;//写数据
SCLK=1;//将时钟电平置于已知状态
RST=0;//禁止数据传递
}
/*****************************************************
函数功能：
从1302读一个字节数据
入口参数：
x
***************************************************/
unsignedcharRead1302（void）
{
unsignedchari,dat;
delaynus
（2）;//稍微等待，使硬件做好准备
for（i=0;i<8;i++）//连续读8个二进制位数据
{
dat>>=1;//将dat的各数据位右移1位，因为先读出的是字节的最低位
if（DATA==1）//如果读出的数据是1
dat|=0x80;//将1取出，写在dat的最高位
SCLK=1;//将SCLK置于高电平，为下降沿读出
delaynus
（2）;//稍微等待
SCLK=0;//拉低SCLK，形成脉冲下降沿
delaynus
（2）;//稍微等待
}
returndat;//将读出的数据返回
}
/*****************************************************
函数功能：
根据命令字，从1302读取一个字节数据
入口参数：
Cmd
***************************************************/
unsignedcharReadSet1302（unsignedcharCmd）
{
unsignedchardat;
RST=0;//拉低RST
SCLK=0;//确保写数居前SCLK被拉低
RST=1;//启动数据传输
Write1302（Cmd）;//写入命令字
dat=Read1302（）;//读出数据
SCLK=1;//将时钟电平置于已知状态
RST=0;//禁止数据传递
returndat;//将读出的数据返回
}
/*******************************************************************************
以下是对液晶模块的操作程序
*******************************************************************************/
sbitRS=P2^0;//寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚
sbitRW=P2^1;//读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚
sbitE=P2^2;//使能信号位，将E位定义为P2.2引脚
sbitBF=P0^7;//忙碌标志位，，将BF位定义为P0.7引脚
/*****************************************************
函数功能：
延时1ms
（3j+2）*i=（3×33+2）×10=1010（微秒），可以认为是1毫秒
***************************************************/
voiddelay1ms（）
{
unsignedchari,j;
for（i=0;i<10;i++）
for（j=0;j<33;j++）
;
}
/*****************************************************
函数功能：
延时若干毫秒
入口参数：
n
***************************************************/
voiddelaynms（unsignedcharn）
{
unsignedchari;
for（i=0;idelay1ms（）;
}
/*****************************************************
函数功能：
判断液晶模块的忙碌状态
返回值：
result。
result=1，忙碌;result=0，不忙
***************************************************/
bitBusyTest（void）
{
bitresult;
RS=0;//根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态
RW=1;
E=1;//E=1，才允许读写
_nop_（）;//空操作
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;//空操作四个机器周期，给硬件反应时间
result=BF;//将忙碌标志电平赋给result
E=0;//将E恢复低电平
returnresult;
}
/*****************************************************
函数功能：
将模式设置指令或显示地址写入液晶模块
入口参数：
dictate
***************************************************/
voidWriteInstruction（unsignedchardictate）
{
while（BusyTest（）==1）;//如果忙就等待
RS=0;//根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令
RW=0;
E=0;//E置低电平
//就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"
_nop_（）;
升级会员 