基于AT89S51单片机的数字万年历设计.docx

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基于AT89S51单片机的数字万年历设计

2.3.8蜂鸣器电路……………………………………………………………………………………5

3.3.9根据各模块的功能互相连接成电子万年历的控制电路……………………………………5

3.2发光二极管指示电路设计……………………………………………………………………………

3.3蜂鸣器电路设计…………………………………………………………………………8

3.3.1蜂鸣器的介绍………………………………………………………………………..9

3.3.2蜂鸣器的结构原理…………………………………………………………………..9

3.4LCM1602简介…………………………………………………………………………9

4系统硬件设计所需的器材……………………………………………………………….11

6系统功能介绍…………………………………………………………………………….12

8主程序………………………………………………………………………………….14~30

9安装制作………………………………………………………………………………30

10调试与检测安全………………………………………………………………………30~31.

摘要：

本设计以数字集成电路技术为基础，单片机技术为核心。

软件设计采用模块化结构，汇编语言编程。

系统通过LCD显示数据，可以显示公历日期（年、月、日、时、分、秒）以及星期。

在内容安排上首先描述系统硬件工作原理，着重介绍了各硬件接口技术和各个接口模块的功能；其次，详细的阐述了程序的各个模块和实现过程。

关键词：

单片机;万年历;DS1302;LCM1602

DesignofdigitalcalendarbasedonMCUAT89S51

BaiYang

SchoolofphysicsandelectronicinformationGrade2005Instructor:

TangZheng-ming

Abstract:

Thedesignisbasedondigitalintegratecircuit,microcontrollertechnologyisthecoreofthesystem.Thesoftwaredesignusesmodulestructureandadaptsmicrocontrollerassemblelanguage.Thesystemcandisplaycalendardate,includingyear,month,week,hour,minute,secondandweek.Theworkprincipleofthesystemisdiscussedinthispaper,hardwareinterfaceandmodulefunctionarereportedprimarilyinthesystem.Everymoduleofprogramisdescribedexplicitly.

Keywords:

MCU;Calendar;DS1302;LCM1602

前言

电子万年历是实现对年，月，日，时，分，秒数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭，车站，码头，办公室，银行大厅等场所，成为人们日常生活中的必需品。

数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远远超过老式钟表。

钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，在此基础上完成的万年历精度高，功能易于扩展。

可扩展成为诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等电路。

所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字时钟及扩大其应用有着非常现实的意义。

本设计就是数字时钟简单的扩展应用。

1设计要求

本设计准备实现的功能：

（1）显示公历日期功能（年、月、日、时、分、秒以及星期）

（2）可通过按键切换年、月、日及时、分、秒的显示状态

（3）可随时调校年、月、日或时、分、秒

（4）可每次增减一进行时间调节

（5）可动态完整显示年份，实现真正的万年历显示

2方案论证与设计

2.1控制器部分方案论证

方案一：

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。

方案二：

凌阳16位单片机有丰富的中断源和时基。

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，而且就需要完成万年历这个不太复杂的设计可以不必用凌阳16位单片机来完成，采用51单片机既能够实现既定功能，成本也不高。

综合考虑最后选择用51单片机来作为中心控制器件。

硬件控制电路主要用了AT89S51芯片处理器、LCD显示器等。

根据各自芯片的功能互相连接成电子万年历的控制电路。

软件控制程序主要有主控程序、电子万年历的时间控制程序、时间显示及星期显示程序等组成。

主控程序中对整个程序进行控制，进行了初始化程序及计数器、还有键盘功能程序、以及显示程序等工作，时间控制程序是电子万年历中比较重要的部分。

时间控制程序体现了年、月、日、时、分、秒及星期的计算方法。

时间控制程序主要是定时器0计时中断程序每隔10ms中断一次当作一个计数，每中断一次则计数加1，当计数100次时，则表示1秒到了，秒变量加1，同理再判断是否1分钟到了，再判断是否1小时到了，再判断是否1天到了，再判断是否1月到了，再判断是否1年到了，若计数到了则相关变量清除0。

先给出一般年份的每月天数。

如果是闰年，第二个月天数不为28天，而是29天。

再用公式s＝v－1+〔（y－1/4〕－〔（y－1/100〕+〔（y－1/400〕+d计算当前显示日期是星期几，当调节日期时，星期自动的调整过来。

闰年的判断规则为，如果该年份是4或100的整数倍或者是400的整数倍，则为闰年；否则为非闰年。

在我们的这个设计中由于只涉及100年范围内，所以判断是否闰年就只需要用该年份除4来判断就行了。

温度的显示主要是靠ds18b20采集现在的温度数据，CPU读取数据进行显示，当各自的条件得不到满足时，对应的显示器状态就不发生改变，只是在满足条件的情况下，显示器的状态才变化。

图1单片机控制电路

Fig.1SCMControlcircuit

2.2显示部分的方案论证

方案一：

采用8段数码管虽经济实惠，但操作比液晶显示来说略显繁琐。

方案二：

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，比较简单，所以，最后选择液晶显示方案。

图2液晶显示电路

Fig.2lcm1602circuit

2.3系统设计

2.3.1晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号，可保证数

字钟的走时准确及稳定。

不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体

荡器电路。

图3DS1302电路

Fig.3ds1302circuit

2.3.2分频器电路

分频器电路将高频方波信号经分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数，分频器实际上也就是计数器。

2.3.3时间计数器电路

时间计数电路由秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器为60进制计数器而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。

2.3.4时钟电路

内部时钟电路如图所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。

定时元件通常石英晶体和电容组成的并联谐振回路，晶体振荡器选择12MHZ，电容采用30PF。

图4时钟电路

Fig.4Clockcircuit

2.3.5复位电路

影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:

（1）外因

射频干扰，它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体（引线或零件引脚）感生出相应的干扰，可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰；

电源线或电源内部产生的干扰，它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导，可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。

（2）内因

振荡源的稳定性，主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。

2.3.6复位电路的可靠性设计

复位是单片机的初始化操作。

单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

因而，复位是一个很重要的操作方式。

但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。

复位电路的基本功能是：

系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。

为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

图5RC复位电路

Fig.5RCResetCircuit 

2.3.7按键部分

本设计总的用了四个按扭开关作为键盘，其中一个是复位键，另三个中的其中两个是调整时间增加、减少的键，第三个是切换年、月、日及时、分、秒的显示状态并在所切换的显示状态下配合加减两个键调整时间。

图6按键电路

Fig.6Keycircuit

2.3.8蜂鸣器电路

利用AT89S51单片机的IO口控制一个8550的三极管，三极管控制蜂鸣器的电源通断。

从而实现输出声音。

图7蜂鸣器电路

Fig.7Buzzercircuit

3.3.9根据各模块的功能互相连接成电子万年历的控制电路

图8控制模块示意图

Fig.8ControlModuleSketch

3各硬件介绍

3.1AT89S51的引脚说明

AT89S51系列单片机中有PDIP，PLCC，TQFP多种封装形式。

本设计采用的是PDIP封装40管脚的单片机，各引脚如图2-2所示。

图9AT89S51的PDIP封装引脚图

Fig.9AT89S51

40个引脚中，4组8位共32个I/O口，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，现在对这些引脚的功能加以说明：

（1）Pin9:

RESET/Vpd复位信号复用脚，当AT89S51通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统开始复位。

而RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址单元开始执行程序。

（2）Pin29:

PESN当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。

（3）Pin30:

ALE/PROG地址锁存允许信号端。

单片机上电后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。

（4）Pin31:

EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，89S51单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过