毕业设计论文基于单片机的电子万年历的设计.doc
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2002级电子信息科学与技术专业毕业论文（设计）
目录
摘要 I
ABSTRACT II
1引言 1
2功能要求 1
3方案论证与设计 1
3.1控制部分的方案选择 1
3.2测温部分的方案选择 1
3.3显示部分的方案选择 2
4系统硬件电路设计 2
4.1主控器AT89C52 2
4.2时钟电路DS1302 3
4.2.1.DS1302的性能特性 3
4.2.2DS1302数据操作原理 3
4.3测温电路的设计 5
4.3.1温度传感器工作原理 5
4.3.2DS18B20与单片机的接口电路 8
4.4显示电路的设计 9
4.5键盘接口的设计 10
5系统程序的设计 10
5.1阳历程序设计 10
5.2时间调整程序设计 11
5.3温度程序设计 12
5.3.1主程序 12
5.3.2读出温度子程序 12
5.3.3温度转换命令子程序 12
5.3.4计算温度子程序 13
5.3.5显示数据刷新子程序 13
６调试及性能分析 13
6.1调试步骤 14
6.2性能分析 14
７总结 14
参考文献 14
致谢 14
2002级电子信息科学与技术专业毕业论文（设计）中文摘要
基于51单片机的电子万年历的设计
电子信息科学与技术专业2002级马培指导教师郭仿军
摘要
电子万年历是单片机系统的一个应用，由硬件和软件相配合使用。
硬件由主控器、时钟电路、温度检测电路、显示电路、键盘接口5个模块组成。
主控模块用AT89C52、时钟电路用时钟芯片DS1302、显示模块用LED数码管、温度检测采用DS18B20温度传感器、键盘接口电路用普通按键接上拉电阻完成；软件利用C语言编程实现单片机程序控制。
单片机通过时钟芯片DS1302获取时间数据，DS18B20采集温度信号送该给单片机处理，单片机再把时间数据和温度数据送给74LS154译码，然后通过三极管C9015放大驱动LED数码管显示阳历年、月、日、时、秒、闹钟、星期、温度。
关键词电子万年历；单片机；温度传感器；时钟；数码显示
Abstract
Electronicperpetualcalendarwhichisanapplicationofthesingle-chipprocessorsystem,isutilizedbycombininghardwareandsoftware.AndHardwareiscomposedoffivemodules:
Maincontrolunit,clockcircuit,temperaturetestcircuit,displaycircuit,keyboardinterface.MaincontrolboardadoptsAT89S52,clockcircuitadoptstheDS1302clockchip,displaymoduleadoptstheLEDdigitaltube,andtemperaturetestadoptstheDS18B20temperaturesensor,keyboardinterfacecircuitiscompletedbyconnectingordinarybuttonwithpull-upresistor.SoftwaretakesadvantageofCtoprogram,soastorealizetheprogrammedcontrolofsingle-chipprocessor.Single-chipprocessorgetsthetimedatathroughusingtheDS1302clockchip.TheDS18B20gatherstemperaturesignalsandtransmitsthemtosingle-chipprocessor.Then,single-chipprocessortransmitsthetimedataandthetemperaturedatatothe74LS154decoder.Lastly,theLEDdisplayssolarcalendaryear,year,month,day,hour,minute,second,alarmclock,weekandtemperaturewithbeingenlargedanddrivenbytheC9015triode.
Keywords:
Electronicperpetualcalendar;single-chipprocessor;temperaturesensor;clock;digitaldisplay
I
2002级电子信息科学与技术专业毕业论文（设计）
1引言
随着微电子技术和超大规模集成电路技术的不断发展，家用电子产品不但种类日益丰富，而且变得更加经济实用，单片微型计算机体积小、性价比高、功能强、可靠性高等独有的特点，在各个领域得到了广泛的应用。
电子万年历是一种应用非常广泛的日常计时工具，数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用。
LED数字显示的日历钟显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视，并且还可以扩展出多种功能。
功能也越来越齐全，除了公历年月日、时分秒、星期显示及闹铃。
但通过我们对各种电子钟表、历的不断观察总结发现目前市场的钟、历都存在一些不足之处，比如：
时钟不精确、产品成本太高、无环境温度显示等，这都给人们的使用带来了某些不便。
为此设计了一种功能全面、计时准确、成本低廉的基于51单片机的万年历。
2功能要求
1.万年历能用数码管显示阳历年、月、日、星期、[小]时、分、秒并设置指定时间的闹铃。
2.数字式温度计要求测温范围-50~100°C，LED数码管直读显示。
3方案论证与设计
3.1控制部分的方案选择
1.用可编程逻辑器件设计。
可采用ALTERA公司的FLEX10K系列PLD器件。
设计起来结构清晰，各个模块，从硬件上设计起来相对简单，控制与显示的模块间的连接也会比较方便。
但是考虑到本设计的特点，EDA在功能扩展上比较受局限，而且EDA占用的资源也相对多一些。
从成本上来讲，用可编程逻辑器件来设计也没有什么优势。
2.用凌阳16位单片机设计。
凌阳16位单片机有丰富的中断源和时基，方便本实验的设计。
它的准确度相当高，并且C语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些递归调用。
I/O口功能也比较强大，方便使用。
用凌阳16位单片机做控制器最有特色的就是它的可编程音频处理，可完成语音的录制播放和识别。
这些都方便对设计进行扩展，使设计更加完善。
成本也相对低一些。
但是，在控制与显示的结合上有些复杂，显示模组资源相对有限，而且单片机的稳定性不是很高。
3.主控芯片使用51系列AT89C52单片机，时钟芯片用美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的时钟DS1302。
采用DS1302作为主要计时芯片，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（2.5～5V电源，在2.5V时耗电小于300nA）下继续计时，停电后时钟无需重新调整，并可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不耗电，还可自设闹铃，阳历、星期与年月日自动对应。
本系统采用了此方案。
3.2测温部分的方案选择
1.在日常生活及工农业生产中经常要乃至温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。
而热电偶和热电阻测一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。
2.与前面相比，采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55～125°Ｃ，最大分辨率可达0.0625°Ｃ。
DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
3.3显示部分的方案选择
1.液晶显示方式。
液晶显示效果出众，可以运用菜单项来方便操作，但是在显示时，特别是使用秒表功能时扫描速度跟不上，屏幕会有明显的闪烁。
而且由于61板的存储空间有限，液晶显示就不能与语音播抱程序同时实现。
这些大大影响了电子万年历的性能。
2.相比液晶显示，8段数码管虽然操作比液晶显示略显繁琐，但可视范围十分宽，而且经济实惠，也不需要复杂的驱动程序。
所以最后选择LED数码管显示方案。
综上所述，按照系统设计功能的要求，确定硬件系统由主控制器、时钟模块、测温电路、显示模块、键盘接口共5个模块组成，总体系统构成框图如图3.1所示。
DS1302时钟模块
AT89C52
主控制器
键盘扫描电路
DS18B2温度探测
数码显示电路
图3.1电子万年历系统构成框图
4系统硬件电路设计
电子万年历电路原理图见附件一，系统由主控制器AT89C52、时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20传感器、显示电路及键盘扫描电路组成。
4.1主控器AT89C52
ATMEL公司生产的AT89C52单片机采用高性能的静态80C51设计，由先进工艺制造，并带有非易失性Flsah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。
主要性能特点有：
8KBFlashROM，可以檫写1000次以上，数据保存10年。
256字节内部RAM。
电源控制模式
——时钟可停止和恢复；
——空闲模式；
——掉电模式。
6个中断源。
4个中断优先级。
4个8位I/O口。
全双工增强型UART。
3个16位定时/计数器，T0、T1（标准80C51）和增加的T2（捕获和比较）。
全静态工作方式：
0～24MHz。
4.2时钟电路DS1302
4.2.1.DS1302的性能特性
实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数；
用于高速数据暂存的31×8位RAM；
最少引脚的串行I/O；
2.5～5.5V电压工作范围；
2.5V时耗电小于300nA；
用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式；
简单的3线接口；
可选的慢速充电（至Vcc1）的能力。
DS1302时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM。
它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。
实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。
对于小于31天的月和月末的日期自动调整，还包括闰年校正的功能。
时钟的运行可以采用24h或带AM（上午）/PM（下午）的12h格式。
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有主电源/后备电源双电源引脚：
Vcc1在单电源与电池供电的系统中提供低电源，并提供低功率的电池备份；Vcc2在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式中，Vcc1连接到备份电，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。
DS1302由Vcc1或Vcc2中较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2
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