电子万年历课程设计报告.doc

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1、目 录摘 要I1.0 绪论11.1设计目的与意义.31.2.单元电路设计41.3时钟震荡电路设计31.4复位电路设计51.5DS1302时钟电路51.6 按键电路52.1 程序流程82.2软件设计92.3软件调试102.4结论与心得112.5 参考文献11参考文献12附录一元器件清单13附录二 原理图14附录三 仿真图15附录 四实物图16 主程序17设计题目：电子万年历设计任务与要求：1、显示年月日时分秒及星期信息2、具有可调整日期和时间功能3、增加闰年计算功能方案比较：方案一：系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块，主控制模块采用AT89C52单片机为控制中心，显示模块采用普通的共阴

2、LED数码管，键输入采用中断实现功能调整，计时使用AT89C52单片机自带的定时器功能，实现对时间、日期的操作，通过按键盘开关实现对时间、日期的调整。方案二：系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块，LCD显示模块，电源电路、复位电路、晶振电路等模块。主控模块采用AT89C52单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间，显示模块采用LCD1602，时钟电路模块采用DS1302时钟芯片实现对时间、日期的操作。两个方案工作原理大致相同，只有显示模块和时钟电路不同。LED数码管价格适中，对于数字显示效果较好，而且使用单片机的端口也较少； LCD1602液晶显示屏，显示功能强大，可以显示大量文字、图

3、形，显示多样性，清晰可见，价格相对LED数码管来说要昂贵些，但是基于本设计显示的东西较多，若采用LED数码管的话，所需数码管较多，而且不利于控制，因此选择LCD1602作为显示模块。DS1302是一款高性能的实时时钟芯片，以计时准确、接口简单、使用方便、工作电压范围宽和低功耗等优点，得到广泛的应用，实时时钟有秒、分、时、星期、日、月和年，月小于31天时可以自动调整，并具有闰年补偿功能，而且在掉电时能够在外部纽扣电池的供电下继续工作。单片机有定时器的功能，但时间误差较大，且需要编写时钟程序，因此采用DS1302作为时钟电路。对比以上方案，结合设计技术指标与要求我们选择了方案二进行设计。逻辑总框图

4、:该电子万年历的总体设计框图如图(1)所示。单元电路设计：1、主控制系统单片机中央处理系统的方案设计，选用AT89C52单片机作为中央处理器，如图（2）所示。该单片机除了拥有MCS-51系列单片机的所有优点外，内部还具有8K的在系统可编程FLASH存储器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功耗，还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。2、时钟振荡电路时钟振荡电路图（3）所示，时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的

5、瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。 图（3） 时钟振荡电路图 图（4） 复位电路3、复位电路复位电路由电阻和极性电容组成，如图(4)所示，通过高电平使单片机复位，在时钟电路开始工作后，当高电平的时间超过大约2us时，即可实现复位。此复位电路为上电复位，较为简单。若改进可以添加手动复位的功能，上电复位发生在开机加电时，由系统自动

6、完成，手动复位通过一个按键来实现，在程序运行时，若遇到死机，死循环或程序“跑飞”等情况，通过手动复位就可以实现重新启动的操作。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮和一个电阻。 4、DS1302时钟电路时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成，如图(6)所示。DS1302采用3线串行接口，占用引脚少，内部集成了可编程日历时钟，用户可以根据需要通过单片机的控制来自行设置，支持双电源供电，可以使用外部主电源和备用电源，备份电元能够使时钟芯片继续工作。图（6） DS1302时钟电路DS1302各引脚的功能为：

7、图（5） DS1302管脚图 8: Vcc1：备用电池端；1: Vcc2：5V电源。当Vcc2Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2 Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电；7: SCLK：串行时钟，输入； 6: I/O：数据输入输出口；5: CE/RST：复位脚；2、3: X1、X2 是外接晶振脚 （32.768KHZ的晶振）；4: 地（GND）。DS1302有关日历、时间的寄存器：图（7）DS1302有关日历、时间的寄存器1、秒寄存器（81h、80h）的位7定义为时钟暂停标志（CH）。当初始上电时该位置为1，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；只有将秒寄器

8、的该位置改写为0时，时钟才能开始运行。2、小时寄存器（85h、84h）的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高时，选择12小时模式。在12小时模式时，位5是 ，当为1时，表示PM。在24小时模式时，位5是第二个10小时位3、控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是写保护位（WP），其它7位均置为0。在对任何的时钟和RAM的写操作之前，WP位必须为0。当WP位为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。也就是说在电路上电的初始态WP是1，这时是不能改写上面任何一个时间寄存器的，只有首先将WP改写为0，才能进行其它寄存器的写操作。DS1302读写时序 DS1302是SPI总

9、线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。DS1302的控制字如图（8）：图（8）DS1302的控制字图控制字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到DS1302中。位6：如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1（A4A0）：指示操作单元的地址；位0（最低有效位）：如为0，表示要进行写操作，为1表示进行读操作。读数据：读数据时在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据是从最低位到最高位。写数据：控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，

10、数据被写入DS1302，数据输入也是从最低位（0位）开始。5、按键电路按键电路由四个轻触开关组成，如图(9)所示。按键用来调整时间，其一端直接接到单片机的端口，另一端接地，当按下按键时，相应的端口变为低电平，通过一个与门只要这四个按键有一个按下就会在P3.2检测到一低电平就触发外部中断0进入按键调节程序中，通过与个各键相连的端口P3.4_P3.7可以判断是哪个键按下，从而作相应的操作。图(9) 按键电路6、显示电路1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块 它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。显示电路采

11、用LCD1602液晶显示，如图(10)所示，图中只画出了其相应的接口，3脚用于调节LCD1602的背光,4、5、6为LCD1602的控制口，用于控制其写入或是读出指令，7至14脚为LCD1602的数据口，将数传送到LCD1602中。 图(10) LCD1602显示电路LCD1602的特性+5V电压，对比度可调；内含复位电路；提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能；有80字节显示数据存储器DDRAM；内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM,8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM；基本操作时序： 读状态：输入：RS=L，RW=H，E=H；输出：D

12、B0DB7=状态字 ；写指令：输入：RS=L，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=指令码 ；输出：无。读数据：输入：RS=H，RW=H，E=H；输出：DB0DB7=数据 ；写数据：输入：RS=H，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=数据 ；输出：无。LCD1602的各种指令不再一一说明。流程图与软件设计：1、程序流程图主程序首先初始化定时器、LCD1602及DS1302，然后就开始查询按键，有键按下则开始调整时间和日期，若没有按下，则执行下面的时间、日期的显示，最后依次循环这些相同的操作，相应流程图如图（11）所示：图（12）程序流程图按键的检测是通过中断的办法来实现，利用按键进行间调

13、整。 K1按下则开始设置时间及日期，同时在第一行最右端显示被选择的对象，第一次按下K1时，设置年份，若按下K3，则是减1操作，按下K2是加1操作，设置好年后，第二次按下K1时，则是设置月份，按K3减，按K2则加1，依次循环下去，则可以将时间和日期设置完毕，K4是确定键，设置好按下即可保存设置了。2、软件设计软件总设计：主程序首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时/计数器模式，置位总中断允许位EA，并对键盘端口置位，再对LCD1602初始化，DS1302初始化。接着扫描键盘，在键盘程序里面是对时间、日期及闹钟的调整，最下面是时间的显示。软件程序编写：软件程序编写的好坏直接影响着

14、系统运行情况的良好。因本程序涉及的模块较多，所以程序编写也采用模块化设计，C语言具有编写灵活、移植方便、便于模块化设计的特点，所以本系统的软件采用C51编写。具体程序见附件一：程序3、软件调试在软件调试过程中，当调节时间和日期后，单片机上电后更新的是PC的时间，后来查找资料发现，是设置ds1302的问题， 对于开发板上的液晶一般RW都接的地，故不需要读液晶状态，也不需要读忙，但在仿真中还是加上了这一部分。还有一个问题，在按键操作时有时会出现功能不稳定，这是由于按键存在抖动，所以后来加个去抖动的延时后在判断，基本就可以解决问题，结论与心得：在这学期的课程序设计中，收获知识的同时，还收获了阅历，收

15、获了成熟，通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、 动手制作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课程序设计里，我们学会了很多学习的方法，知道了理论和实践的巨大差别。而这是以后最实用的，真的是受益匪浅。要面 对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。同时在与老师和同学的交流过程中，互动学习，将知识融会贯通。通过自己的努力，做出了一个万年历，对以后的学习是一个莫大的鼓舞，激起了我的学习兴趣和开发创新思维。参考文献图书类：1 张毅坤 陈善久， 单片微型计算机原理及应用 西安电子科技大学出版社2 张毅刚，彭喜元，单片机原理与应用设计 电子工业出版社3

16、赵建领 薛园园 ，零基础学单片机C语言程序设计 机械工业出版社4 周向红 51单片机课程设计 华中科技大学出版社, 5 郭天祥 51单片机C语言教程-入门,提高,开发,拓展全攻略, 电子工业出版社6 赵亮 侯国锐. 单片机C语言编程与实例 人民邮电出版社三 附页 需要器件器件名称数量器件名称数量单片机 AT89c521导线若干时钟芯片 DS13021按键开关5液晶显示 LM041L（1602）14 与门输入1晶振32.768kHz1晶振 12MHz1电容30pF2有极性电容 22uf1电容 22pf2直流电源 5v1电容 470u2LM78051电阻 1k2单刀双掷开关1滑动变阻器 10k1排

17、阻respack8 8管脚172ls081装配图仿真测试图实物图 实验主程序：#include #include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit IO= P10; /DS1302数据线sbit SCLK = P11; /DS130时钟线sbit RST = P12; /DS1302复位线sbit RS = P20; /LCD数据/命令选择端sbit RW = P21; /LCD读/写控制sbit EN = P22; /LCD使能端sbit K1=P24;/选择sbit K2=P25;/加sbit

18、 K3=P26;/减sbit K4=P27; /确定uchar tCount=0;uchar MonthsDays=0,31,0,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31;uchar *WEEK=SUN,MON,TUS,WEN,THU,FRI,SAT;uchar LCD_DSY_BUFFER1=DATE 00-00-00 ; /显示格式uchar LCD_DSY_BUFFER2=TIME 00:00:00 ;uchar DateTime7; /所读取的日期时间char Adjust_Index=-1; /当前调节的时间对象：，分，是，日，月，年（1,2,3,4,6）uchar

19、 Change_Flag= -MHDM-Y; /（分，时，日，月，年）（不调节秒与周）/*-延时程序-*/void DelayMS(uint ms) uchar i;while(ms-)for(i=0;i120;i+);/-向DS1302写入一字节-/void Write_A_Byte_TO_DS1302(uchar x)uchar i;for(i=0;i=1; / 右移/-从DS1302读取一字节-/uchar Get_A_Byte_FROM_DS1302()uchar i,b=0x00;for(i=0;i8;i+) b |= _crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;SCLK=0

20、; /每一个高脉冲读取一位数据return b/16*10+b%16; /返回BCD码/-从DS1302指定位置读数据-/uchar Read_Data(uchar addr) uchar dat;RST = 0;SCLK=0;RST=1; /RST高电平时读/写 Write_A_Byte_TO_DS1302(addr); /先写入地址dat = Get_A_Byte_FROM_DS1302(); SCLK=1;RST=0;return dat;/-向DS1302某地址写入数据-/void Write_DS1302(uchar addr,uchar dat)SCLK=0;RST=1;Write

21、_A_Byte_TO_DS1302(addr);Write_A_Byte_TO_DS1302(dat);SCLK=0;RST=0; /高脉冲写入数据/-设置时间-/void SET_DS1302()uchar i;/写控制字，取消写保护Write_DS1302(0x8E,0x00);/分时日月年依次写入for(i=1;i7;i+) /分的起始地址10000010（0x82),后面依次是时，日，月，周，年，写入地址每次递增2Write_DS1302(0x80+2*i,(DateTimei/104)|(DateTimei%10); Write_DS1302(0x8E,0x80); /加保护/-读取

22、当前日期时间-/void GetTime()uchar i;for(i=0;i7;i+)DateTimei=Read_Data(0X81+2*i);/-读LCD状态-/uchar Read_LCD_State()uchar state;RS=0;RW=1;EN=1; /输出：D0D7=状态字DelayMS(1);state=P0; /从P0口读LCD状态EN = 0;DelayMS(1);return state; /-忙等待-/void LCD_Busy_Wait() while(Read_LCD_State()&0x80)=0x80);DelayMS(5);/-向LCD写数据-/void

23、Write_LCD_Data(uchar dat) LCD_Busy_Wait();RS=1;EN=0;RW=0; /写数据，EN为高脉冲，P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;/-写LCD指令-/void Write_LCD_Command(uchar cmd) LCD_Busy_Wait();RS=0;EN=0;RW=0; /写指令，EN高脉冲，输出：D0D7=数据P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;/-LCD初始化-/void Init_LCD() Write_LCD_Command(0x38); /设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口Dela

24、yMS(1);Write_LCD_Command(0x01); /显示清零，数据指针清零DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x06); /写一个字符后地址指针自动加1DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x0c); /设置开显示，不显示光标DelayMS(1);/-/设置液晶显示位置/-void Set_LCD_POS(uchar p)Write_LCD_Command(p|0x80);/相当于在0x80基础上加入位置量/-在LCD上显示字符串-/void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s)uchar i;Se

25、t_LCD_POS(p);for(i=0;i16;i+)Write_LCD_Data(si); /在固定位置显示时间日期DelayMS(1);/-日期与时间值转换为数字字符-/void Format_DateTime(uchar d,uchar *a)a0=d/10+0;a1=d%10+0;/判断是否为闰年uchar isLeapYear(uint y)return (y%4=0&y%100!=0)|(y%400=0);/求自2000.1.1开始的任何一天是星期几/函数没有通过，求出总天数后再求星期几/因为求总天数可能会超出uint的范围void RefreshWeekDay()uint i,

26、d,w=5; /已知1999.12.31是周五for(i=2000;i2000+DateTime6;i+)d=isLeapYear(i)?366:365;w=(w+d)%7;d=0;for(i=1;iDateTime4;i+)d+=MonthsDaysi;d+=DateTime3;/保存星期，06表示星期日，星期一，二，.，六，为了与DS1302的星期格式匹配，返回值需要加1DateTime5=(w+d)%7+1;/*年月日时分+/-*/void DateTime_Adjust(char x)switch(Adjust_Index)case 6: /年00-99if(x=1&DateTime6

27、0) DateTime6-;/获取2月天数MonthsDays2=isLeapYear(2000+DateTime6)?29:28;/如果年份变化后当前月份的天数大于上限则设为上限if(DateTime3MonthsDaysDateTime4)DateTime3=MonthsDaysDateTime4;RefreshWeekDay(); /刷新星期break;case 4: /月01-12if(x=1&DateTime41) DateTime4-;MonthsDays2=isLeapYear(2000+DateTime6)?29:28;if(DateTime3MonthsDaysDateTim

28、e4)DateTime3=MonthsDaysDateTime4;RefreshWeekDay();break;case 3: /日00-28、29、30、31，调节之前首先根据年份得出该年中断二月 天数MonthsDays2=isLeapYear(2000+DateTime6)?29:28;/根据当前月份决定调节日期的上限if(x=1&DateTime30) DateTime3-;RefreshWeekDay();break;case 2: /时if(x=1&DateTime20) DateTime2-;break;case 1:/分if(x=1&DateTime10) DateTime1-

29、;break;/-定时器0每秒刷新LCD显示-/void T0_INT() interrupt 1TH0=-50000/256;TL0=-50000%256;if(+tCount !=2)return;tCount=0;/按指定格式生成待显示的日期时间串Format_DateTime(DateTime6,LCD_DSY_BUFFER1+5);Format_DateTime(DateTime4,LCD_DSY_BUFFER1+8);Format_DateTime(DateTime3,LCD_DSY_BUFFER1+11);/星期strcpy(LCD_DSY_BUFFER1+13,WEEKDate

30、Time5-1);/时分秒Format_DateTime(DateTime2,LCD_DSY_BUFFER2+5);Format_DateTime(DateTime1,LCD_DSY_BUFFER2+8);Format_DateTime(DateTime0,LCD_DSY_BUFFER2+11);/显示年月日，星期，时分秒Display_LCD_String(0x00,LCD_DSY_BUFFER1);Display_LCD_String(0x40,LCD_DSY_BUFFER2);/-键盘中断（INT0)-/void EX_INT0() interrupt 0if(K1=0) /选择调整对象

31、（Y M D H M）DelayMS(10);if(K1=0) /while(K1=0);if(Adjust_Index=-1|Adjust_Index=1)Adjust_Index=7;Adjust_Index-;if(Adjust_Index=5) Adjust_Index=4;LCD_DSY_BUFFER213=;LCD_DSY_BUFFER214=Change_FlagAdjust_Index; /显示调节对象LCD_DSY_BUFFER215=;else if(K2=0) /加/while(K2=0);DelayMS(10);if(K2=0) DateTime_Adjust(1);e

32、lse if(K3=0) /减DelayMS(10);/while(K3=0);if(K3=0)DateTime_Adjust(-1);else if(K4=0) /确定/while(K4=0);DelayMS(10);if(K4=0)SET_DS1302(); /将调整后的时间写入DS1302LCD_DSY_BUFFER213= ;LCD_DSY_BUFFER214= ;LCD_DSY_BUFFER215= ;Adjust_Index=-1;void main()Init_LCD();/液晶初始化IE=0x83; /允许INT0，T0中断，EA=1，ET0=1，EX0=1IP=0x01; /设置外部中断0为高级中断IT0=0x01; /外部中断0为电平触发，低电平有效TMOD=0x01; /设置定时器T0工作方式为方式1，TH0=-50000/256;/装入初始值，定时1秒TL0=-50000%256;TR0=1; /启动定时器while(1)/如果未执行调整操作则正常读取当前时间if(Adjust_Index=-1)GetTime();