电子万年历设计.docx
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电子万年历设计
电子万年历设计（总17页）
电子万年历设计
指导老师：
耿艳丽
郭家旭135561自动化C134
焦大城135583自动化C134
邱锦君135640自动化C134
殷明135723自动化C134
课程设计任务书：
电子万年历设计：
利用单片机、时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20、1602液晶等实现日期、时间、温度的显示即一个简单的万年历。
摘要
本次单片机课程设计需要使用的是上课时学习的51单片机，其是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51单片机即是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。
1使用硬件和软件简介……………………………………………3
51单片机…………………………………………………3
使用软件简介……………………………………………4
2设计过程………………………………………………………5
设计流程图………………………………………………5
keil编程…………………………………………………6
protues设计电路图及仿真………………………………7
3心得体会………………………………………………………11
附录………………………………………………………………12
万年历显示模块设计
1使用硬件和软件简介
51单片机
单片机，亦称单片微型电脑或单片微型计算机。
它是把中央处理（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/O）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，在人们日常生活中应用广泛，但有时我们并不要求计算机功能强大，而只需要它能在特定的环境下连续不断地完成并不负责的任务，同时又要求它轻便和廉价。
微型计算机就是在这么的情况下产生了。
使用软件简介
本次课程设计要使用2款软件协作完成，即protues完成基本电路构造和keil完成单片机程序设计。
protues介绍
Protues在两次课程设计中都有用到，可见学校对其应用的总是程度。
Protues软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，几乎是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内的推广刚起步，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。
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。
是目前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。
在编译方面，它支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译，这次课程设计就是Protues和Keil的协同使用来完成。
软件仿真方面，支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。
可以提供软件调试功能，丰富的外围接口器件及其仿真（RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件）。
这样很接近实际。
此外还具有强大的原理图绘制功能。
keil介绍
这次单片机课程设计中除必要的硬件外，同样离不开软件的支持，所使用的汇编语言或C语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。
机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。
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）将这些部份组合在一起。
掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的设计者来说是十分必要的，如果使用C语言编程，那么Keil几乎就是唯一的选择。
即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，Keil方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会事半功倍。
2设计过程
设计流程图
图设计流程图
keil编程
根据上述的电路图，可知显示部分采用8位7段数码管的分时显示，利用人眼的视觉暂留现象，在数码管上显示出连续的明显数值。
其中8位数码管的各位开关信号16进制编码如下表：
点亮第几位（从左记）
1
2
3
4
5
6
7
8
相应的16进制编码
0xfe
0xfd
0xfb
0xf7
0xef
0xbf
0xbf
0x7f
图8位数码管开关位编码
相应的2进制数输出转化位7段数码管显示十进制的编码表如下：
显示十进制
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
16进制输出
0x3f
0x06
0x5b
0x4f
0x66
0x6d
0x7d
0x07
0x7f
0x6f
图7段数码管显示编码
根据以上数据和单片机的各端口功能分布，可以大略得出程序的流程图。
程序开始前，可以先进行一些预处理，使编程过程简化。
程序预处理
首先，讲头文件中包含的单片机的各对应引脚定义为较容易书写的格式，同时定义十进制到7段数码管显示对应的8位2进制数转化的数组序列。
然后，定义全局变量（同时初始化初值），方便在各函数间调用和改变年月日时分秒的具体数值，避免使用指针带来的语言复杂性。
最后，对要用到的函数进行统一声明（也可以直接先写函数），防止编程时不合理的调用函数。
主函数流程
最重要的主函数流程可归纳如下：
先将2输出端置零，使得显示屏清空。
后建立一永久循环H，表示程序一直运行。
循环的开始再建立一设定好次数的循环J，用来做单片机分频用，其中调用键盘扫描程序，看是否有键按下，以此判定下一步动作。
由于日历的要求控制键不多，课程设计的要求为可切换显示，故最少应有2个控制键来切换日期和时间的显示。
若按下的为显示日期/时间，则对日期/时间相关数据进行处理，由其中一个输出端输出，由另一输出端控制显示在8位数码管的哪一位上，后延时实现一段时间。
最后再次执行键盘扫描函数，看指令是否变化。
固定循环J结束，判断是否按下其他操作键，对时间日期的数据进行人为修改；若无则向下执行,进行时间/日期的溢出判断和正常增加计数。
最后运行至无限循环H底部，再跳至开头进行上述步骤。
相关子函数
键盘检测程序：
由于操作键较少，所以不必使用多重键盘，只需使用单片机一个端口就可以有8个按键供使用。
检测哪个端口有电位变化，就可判断按下的是哪个按键。
延时函数：
就一设定好次数的循环，用以消耗指令周期，循环中可以为空语句，或者为检测、显示语句以确定按键、固定示数。
程序总流程图
根据上述文字表达，可以得出程序总流程图如下：
图程序总流程图
根据课程设计的要求和设计流程，结合设计出的电路图，可以设计相应的C语言程序，见附录。
protues设计电路图及仿真
根据所编的程序，可以设计出相应的电路图。
显示部分采用8位7段数码管，虽然年月日/时分秒只用带6位左右，但是为了分隔便于观察，所以增加2位空格显示。
其中将P1口做输入端，用来和8个接地按键相连，构成键盘电路。
P2口做输出口，用来输出时间日期的8位2进制数表达。
P0口做控制端，控制P2输出的信号显示在具体哪个数码管上。
此外，需要提供相应的外部时钟输入XLAT1和XLAT2，再对RET和EA端口赋予相应的电位，使得单片机能够正常工作。
综上，利用protues元件库，可以设计出满足上述条件的显示电路，如下所示：
图仿真电路图
由于对于Protues的晶振元件不是很熟悉，无法设定合适的电路使其起振，故在此用一周期脉冲源替代晶振作为外部时钟。
基本电路完成，将编程生成的hex文件导入到仿真单片机中：
图导入hex文件
按下仿真键，即可开始仿真：
图仿真实时图（显示日期）
图仿真实时图（显示时间）
虽然电路比较简陋，但是基本可以实现对年月日和时分秒的分别显示，且具有清零和更改设置时间的功能。
由于没有采用4×4键盘，只和P1端口直接链接，所以只有8个操作键，实现显示6个时间和2个更新时间的操作。
由于选用的的数码管最多只能找到8位的，所以就没有增加显示星期的功能。
也因为，我觉得星期本身就是在日期上多加一个限制在7内的计数单元，没有太多的必要，所以就没有设计这个功能。
3心得体会
本次单片机课程设计是一个使用Protues设计工具、协同使用Keil编程软件制作小万年历的题目。
解题过程中，我更加感到这不是一个特别简单的事情，单片机的的C语言表示法很多语法与之前学过的C语言不同，特别是单片机的存储结构和指令计数方式是从前没有学好。
不过时间紧迫，只能临时抱佛脚啃啃教材。
在整个过程中，我深刻地感受并理解到Ｃ语言的简便性和丰富性。
不管是从实现功能的角度看还是从数据类型、架构上，都可以看出Ｃ语言是一个十分优秀的程序开发语言。
虽然汇编有程序段短小的巨大优势，不过对于我这样新手而言，能用C语言完成这个题目已经很不容易了。
这次作业让我了解怎么从不同的角度去分析同一个问题，让我们有更多更广的思路去处理解题时遇到的难点和要点。
从解决问题的过程中也可以熟悉和了解C语言和Protues程序的不同用法和功能，而各种原有的模板使得我可以用高效，简洁的思路、观点来解题。
这样的探索过程也是很愉悦的，特别是看到自己也能编写一个起码有点样子的仿真程序的时候。
虽然我所完成的作业本身就是很简单的一个基本应用，但在这过程中我所学到的东西令我终生受用。
在这段时间中因为我们组成员的共同努力才能有所成就，更有老师和同学们的共同指导和帮助，这次也让我认识到只有平时扎实知识才能用的时候信手拈来，不用临时抱佛脚。
我以后会更加努力希望老师给予评分。
最后，我完成了这次作业，望老师指正。
附录
#include<>
#include<>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
Unsignedcharcodediscode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
unsignedinti=0,j,m=32,f=25,s=10,r=21,y=7,n=05;
sbitP1_0=P1^0;
sbitP1_1=P1^1;
sbitP1_2=P1^2;
sbitP1_3=P1^3;
sbitP1_4=P1^4;
sbitP1_5=P1^5;
sbitP1_6=P1^6;
sbitP1_7=P1^7;
sbitP0_0=P0^0;
sbitP0_1=P0^1;
sbitP0_2=P0^2;
sbitP0_3=P0^3;
sbitP0_4=P0^4;
sbitP0_5=P0^5;
sbitP0_6=P0^6;
voiddelays（void）;
ucharkbscan（void）;
ucharinkbscan（void）;
voiddisplay（void）;
/******************************下面是主程序*************************/
voidmain（void）
{P0=0;P2=0;
while
（1）
{
kbscan（）;//键盘扫描程序
delays（）;//延时程序
for（j=600;j>0;j--）
{if（j>290&&j<550）
{if（i==0）//showday
{P0=0xfe;P2=discode[n/10];delays（）;
P0=0xfd;P2=discode[n%10];delays（）;
P0=0xf7;P2=discode[y/10];delays（）;
P0=0xef;P2=discode[y%10];delays（）;
P0=0xbf;P2=discode[r/10];delays（）;
P0=0x7f;P2=discode[r%10];delays（）;
}
if（i==1）//showtime
{P0=0xfe;P2=discode[s/10];delays（）;
P0=0xfd;P2=discode[s%10];delays（）;
P0=0xf7;P2=discode[f/10];delays（）;
P0=0xef;P2=discode[f%10];delays（）;
P0=0xbf;P2=discode[m/10];delays（）;
P0=0x7f;P2=discode[m%10];delays（）;
}
kbscan（）;//键盘扫描程序
}
}
if（i==2）{n++;i=0;}//yearadd1
if（i==3）{y++;i=0;}//yuefenadd11
if（i==4）{r++;i=0;}//dayadd1
if（i==5）{s++;i=1;}//houradd1
if（i==6）{f++;i=1;}//minadd1
if（i==7）{n=0;y=1;r=1;s=0;f=0;m=0;i=0;}//allbe0
{m++;//秒计数进行
if（m>59）
{f++;m=0;}
if（f>59）
{s++;f=0;}
if（s>23）
{r++;s=0;}
if（r>30）
{y++;r=1;}
if（y>12）
{n++;y=1;}
if（n>99）
{n=2;}
}
}
}
voiddelays（void）//延时程序
{
into;
for（o=80;o>0;o--）;
}
ucharkbscan（void）//键盘扫描程序
{
if（（P1&0xff）!
=0xff）
{
delays（）;
if（（P1&0xff）!
=0xff）
{
if（P1_0==0）i=0;
if（P1_1==0）i=1;
if（P1_2==0）i=2;
if（P1_3==0）i=3;
if（P1_4==0）i=4;
if（P1_5==0）i=5;
if（P1_6==0）i=6;
if（P1_7==0）i=7;
display（）;//数码管显示程序
}
}
return（i）;
}
voiddisplay（void）//数码管显示程序
{
P2=discode[i];
delays（）;
}
此程序可以正常进行编译，生成相应的hex，说明基本语法没有错误。
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