万年历课程设计论文.docx

1、万年历课程设计论文单片机课程设计题目名称： 电子万年历 姓 名： 学 号： 201130095031 系 别： 电子信息工程系 班 级： 电子信息工程（1）班 指导老师： 完成时间： 2013年1月2日 目录一、摘要*3 二、设计要求和目的*3 三、课程设计任务*3四、DS1302模块*3-7五、51单片机最小系统模块*7-9六、显示器12864模块*9-14七、电子万年历的电路图和PCB图*15八、电子万年历的功能介绍*15-16九、系统软件设计*16-21十、个人感想*21一、摘要随着社会、科技的发展，人类得知时间，从观太阳、摆钟到现在电子钟，不断研究、创新。为了在观测时间的同时，能够了解

2、其它与人类密切相关的信息，比如温度、星期、日期等，电子万年历诞生了，它集时间、日期、星期和温度功能于一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。 该电子万年历主要采用AT89C51单片机作为主控核心，由DS1302时钟芯片提供时钟、LED动态扫描显示屏显示。AT89C51单片机是由Atmel公司推出的，功耗小，电压可选用46V电压供电；DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电功能的低功耗实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小

3、；数字显示是采用的LED液晶显示屏来显示，可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息。此外，该电子万年历还具有时间校准等功能。 关键词：时钟电路； 时钟芯片DS1302；LED动态扫描； 单片机AT89C51；MAX7219；二、设计要求和目的要求：利用51单片机芯片和DS1302芯片设计电子万年历目的：1. 注重培养综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练。2. 了解所选择的51单片机芯片各个引脚功能，按键识别的相关原理，并巩固学习单片机的相关内容知识。3. 通过软硬件设计实现利用51单片机芯片完成电子万年历的显示 三、课程设

4、计任务1. 查阅相关文献资料，熟悉所选51单片机芯片；2. 总体设计方案规划，通过按键输入调整，在LCD液晶模块上能显示期、时、分、秒和阴历月、日，在显示农历时间时，能标明是否为闰年。3. 系统硬件设计，熟悉单片机最小系统构建，DS1302时钟芯片工作原理。4. 系统软件设计，用C语言编程实现年、月、日、星期、时、分、秒显示功能。5. 设计心得体会及总结。四、DS1302模块 DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可以自

5、动调制，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需三根I/O线：复位（RST）、I/O数据线、串行时钟（SCLK）。时钟/RAM的读/写数据以一字节或多达31字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于1mW。2、DS1302引脚分布及含义图10-1 DS1302引脚图 X1,X2：32.768KHz晶振引脚。GND：共地端。RST：复位。I/O：数据输入/输出。SCLK：串行时钟。VCC1：电池引脚。VCC2：主电源引脚。 DS1302的内部结构如图所示，主要组成部分为：移

6、位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以及RAM。虽然数据分为两种，但是对单片机的程序而言，其实是一样的，就是对特定的地址进行读写操作。图10-2 DS1302内部结构图 DS1302含充电电路，可以对作为后备电源的可充电电池充电，并可选择充电使能和串入的二极管数目，以调节电池充电电压。不过对我们目前而言，最需要熟悉的是和时钟相关的部分功能，对于其他参数请参阅数据手册。3、DS1302工作原理 DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在

7、之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输入数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为88 （8位地址8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据。4、DS1302的寄存器和控制命令 对DS1302的操作就是对其内部寄存器的操作，DS1302内部共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器以外的寄存器。日历、时间寄存器及控制字如表所示。表10-1 日历、时钟寄存器与控制字对照表寄存器名称bit7bit6bit5bit

8、4bit3bit2bit1bit01RAM/CK*A4A3A2A1A0RD/WR*秒寄存器1000000X分寄存器1000001X小时寄存器1000010X日寄存器1000011X月寄存器1000100X星期寄存器1000101X年寄存器1000110X写保护寄存器1000111X慢充电寄存器1001000X时钟突发寄存器1011111X表10-2 内部主要寄存器分布表最后一位RD/WR*为“0”时表示进行写操作，为“1”时表示读操作。DS1302内部寄存器列表如下表所示。 DS1302内部的RAM分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，

9、其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写）和FFH（读）。 接下来讨论如何通过外部接口来访问控制寄存器和RAM。单片机是通过简单的同步串行通讯与DS1302通讯的，每次通讯都必须由单片机发起，无论是读还是写操作，单片机都必须先向DS1302写入一个命令帧，这个帧的格式如表10-1所示，最高位Bit7固定为1，Bit6决定操作是针对RAM还是时钟寄存器，接着的5个Bit是RAM或时钟寄存器在DS1302的内部地址，最后一个Bit表示这次操作是读操作或是写操作。 物理上，DS1302的通讯接口由3个口线组成，即

10、RST，SCLK，I/O。其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，SCLK是时钟线，I/O口是数据线。具体的读写时序参考图10-3，注意的是，无论是哪种同步通讯类型的串行接口，都是对时钟信号敏感的，而且一般输入写入有效是在上升沿，读出有效是在下降沿（DS1302也是如此），如果不是特别确定，则把程序设计成如下：平时SCLK保持低电平，在时钟变动前设置数据，在时钟变动后读取数据，即数据操作总是在SCLK保持为低电平的时候，相邻的操作之间间隔有一个上升沿和一个下降沿。图10-3 单个字节的读写时序图DS1302的连接电路图如下图五、51单片机最小系统模块电路图如下图下面着重介绍时钟电路和

11、复位电路。1）时钟电路单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为024MHz，常用的晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用2030pF的瓷片电容。外部时

12、钟方式则是在单片机XTAL1引脚上外接一个稳定的时钟信号源，它一般适用于多片单片机同时工作的情况，使用同一时钟信号可以保证单片机的工作同步。时序是单片机在执行指令时CPU发出的控制信号在时间上的先后顺序。AT89C51单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。 振荡周期：是片内振荡电路或片外为单片机提供的脉冲信号的周期。时序中1个振荡周期定义为1个节拍，用P表示。 时钟周期：振荡脉冲送入内部时钟电路，由时钟电路对其二分频后输出的时钟脉冲周期称为时钟周期。时钟周期为振荡周期的2倍。时序中1个时钟周期定义为1个状态，用S表示。每个状态包括2个节拍，用P

13、1、P2表示。 机器周期：机器周期是单片机完成一个基本操作所需要的时间。一条指令的执行需要一个或几个机器周期。一个机器周期固定的由6个状态S1S6组成。指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。一般用指令执行所需机器周期数表示。AT89C51单片机多数指令的执行需要1个或2个机器周期，只有乘除两条指令的执行需要4个机器周期。 了解了以上几个时序的概念后，我们就可以很快的计算出执行一条指令所需要的时间。例如：若单片机使用12MHz的晶振频率，则振荡周期=1/（12MHz）=1/12us，时钟周期=1/6us，机器周期=1us，执行一条单周期指令只需要1us，执行一条双周期指令则需要2us。

14、2）复位电路无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。单片机的复位条件：必须使其RST引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。上电复位电路中，利用电容充电来实现复位。在电源接通瞬间，RST引脚上的电位是高电平（Vcc），电源接通后对电容进行快速充电，随着充电的进行，RST引脚上的电位也会逐渐下降为低电平。只要保证RST引脚上高电平出现的时间大于两个机器周期，便可以实现正常复位。按键复位电路中，当按键没有按下时，电路同上电复位电路。如在单片机运行过程中，按下RESET键，已经充好电的电

15、容会快速通过1K电阻的回路放电，从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。 单片机复位后各特殊功能寄存器的复位值见下表 单片机特殊功能寄存器复位值寄存器 复位值 寄存器 复位值 寄存器 复位值PC 0000H SBUF 不确定 TMOD 00HB 00H SCON 00H TCON 00HACC 00H TH1 00H PCON 0*0000BPSW 00H TH0 00H DPTR 0000HIP *00000B TL1 00H SP 07HIE 0*00000B TL0 00H P0P3 FFH注：*表示无关位。 六、显示器1

16、2864模块管脚号管脚名称电平管脚功能描述1GND0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度（亮度）调整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH

17、/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（见注释1）16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效（见注释2）18VOUT-LCD驱动电压输出端19BLAVDD背光源正端（+5V）（见注释3）20BLKKVSS背光源负端（见注释3）*注释1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。 *注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。指令说明：模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下：指令表1：（RE=0：基本指令）指

18、 指 令 码功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除显示0000000001将DDRAM填满20H,并且设定DDRAM的地址计数器(AC)到00H地址归位000000001X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;这个指令不改变DDRAM 的内容显示状态开/关0000001DCBD=1: 整体显示 ONC=1: 游标ON B=1:游标位置反白允许进入点设定00000001I/DS指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位游标或显示移位控制000001S/CR/LXX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

19、 功能 设定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位数据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基本指令操作 设定CGRAM 地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定CGRAM 地址 设定DDRAM 地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定DDRAM 地址（显示位址）第一行：80H87H第二行：90H97H读取忙标志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0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RAM10数据将数据D7D0写入到内部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)读出RAM的值11数

20、据从内部RAM读取数据D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)指令表2：（RE=1：扩充指令）指 指 令 码功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0 待命模式0000000001进入待命模式,执行其他指令都棵终止待命模式卷动地址开关开启000000001SRSR=1：允许输入垂直卷动地址SR=0：允许输入IRAM和CGRAM地址 反白 选择00000001R1R0选择2行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。初始值R1R000，第一次设定为反白显示，再次设定变回正常 睡眠 模式0000001SLXXSL=0：进入睡眠模式SL=1：脱离睡眠模式 扩充 功能 设定0000

21、1CLXREG0CL=0/1：4/8位数据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基本指令操作G=1/0：绘图开关 设定绘图RAM 地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0设定绘图RAM先设定垂直(列)地址AC6AC5AC0再设定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0将以上16位地址连续写入即可 备注;当IC1在接受指令前,微处理器必须先确认其内部处于非忙碌状态,即读取BF标志时,BF需为零,方可接受新的指令;如果在送出一个指令前并不检查BF标志,那么在前一个指令和这个指令中间必须延长一段较长的时间,即是等待前一个指令确实执行完成。读写时序图数据传输过程8

22、位和4位数据线的传输过程串口数据线模式数据传输过程时序图 MPU写资料到ST7920（8位数据线模式） MPU 从ST7920读资料（8位数据线模式）串口读写时序： 七、电子万年历的电路图和PCB图电路图如下图： PCB图如下图 八、电子万年历的功能介绍电子万年历的功能主要是由51单片机和DS1302芯片实现的，并且在显示屏12864上显示。同时，万年历的年、月、日、星期、时、分、秒还有农历，而且，还具有闹钟提醒、整点报时的功能，同时，它还能通过按键调整年、月、日、星期、时、分、秒，起到调整的作用，给我们带来了极大地方便。如上图K1键：是设置按键，主要是用来选择需要调节的年、月、日、星期、时、

23、分、秒K2键：是确认和返回键。K3键：是加键，用来调节年、月、日、星期、时、分、秒K4键：是减键，用来调整年、月、日、星期、时、分、秒K5键：是闹钟的开启和关闭键。 九、系统软件设计时间控制流程图主要的部分代码介绍：#include #include #include LCD12864.h#include DS1302.h#include nongli.h#include displaytime.h#include bell.h#include delay.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*-定义按键-*/sbit K

24、1 = P10; /K1-设置sbit K2 = P11; /K2-确认、返回sbit K3 = P12; /K3-加sbit K4 = P13; /K4-减sbit K5 = P15; /按键K5-闹钟的打开与关闭sbit led = P20;/led灯/K5=P14,K5-控制闹钟的打开与关闭,在hw.h中定义/*-函数声明-*/ void ds_w0(void);void ds_w(void);void Conver_week(bit c,uchar year,uchar month,uchar day);/*-定义全局变量-*/bit w=0; /调时标志位unsigned char

25、yy,mo,dd,xq,hh,mm,ss,month_moon,day_moon,week,tiangan,dizhi,moontemp1,moontemp2;/定义时间映射全局变量（专用寄存器）signed char address,item,item0,max,mini;unsigned char clk_ala2=0x00,0x00;/闹钟数据存放初,始值为00:00unsigned char hour,minute,time;/用于闹铃的设置/*-日期、时间设置函数-*/void tiaozheng(void) yy = read_clock(0x8d);/调用1302时钟数据中的年数据，从地址0x8d中 mo = read_clock(0x89);/调用1302时钟数据中的月数据，从地址0x89中 dd = read_clock(0x87);/从1302芯片中读取日数据，从地址0x87中 week = read_clock(0x8b);/从1302芯片中读取星期数据，从地址0x8b中 /- lcm_w_test(0,0x80); lcm_w_word(20);/显示内容字符20 lcm_w_test(1,(yy/16)+0x30);/函数参数1，代表本行写数据，YY/16+0X30得出年十位数字的显示码地址，送显示 lcm_w_test(1,