基于AT89C51电子万年历的设计与仿真设计方案

1 基于 子万年历的设计与仿真设计方案 第一章 绪论 题的背景 在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。钟表的发展是非常迅速的，从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都只是完成一种功能 计时功能，只是工作原理不同而已，在人们的使用过程中逐渐发现了钟表的功能太单一，没有更大程度上的满足人们的需求。随着电子技术的迅速发展，特别是随着 大规模集成电路产生而出现的微型计算机，给人类生活带来了极大的方便。走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可以见到单片机应用的踪影。如果说微型计算机技术的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么也可以毫不夸张的说：“单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的工业革命”。因此，单片机技术的开发和应用水平已经逐步成为一个国家自动化发展水平的标志之一。 万年历是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置 , 随着科技的快速发展，时间的流逝 ,至从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录 。它们可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时 ,还具有润年补 偿等功能 ,且使用寿命长、误差小、使用方便，电子万年历的出现给人们的生活带来的诸多方便。目前 ,国际上的电子万年历正从模拟模式向数字式、由集成化向智能化的方向飞速发展。 子万年历的应用 电子万年历广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们常生活中不可少的必需品，由于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，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。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，但是所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。 术指标和要求 1、设计具有年、月、日、时、分、秒等功能； 2、使用按键开关可实现日期和时间的调整； 3、具备年、月、日、时、分、秒校准功能； 4、具有温度的实时显示的调整的功能。 2 5、具有闹钟功能； 第二章 总体方案 本章重点主要是从系统结构图来阐述了硬件的设计，以及从方案上对 比选择各个电路部分的元件，目的是使系统达到一个低成本、高质量、稳定可靠的设计。 统基本方案选择和论证 1. 主控制器的选择 方案一： 采用 为主控制器控制外围电路进行，时钟控制、温度测量、键盘和钟实现。此方案逻辑电路复杂，功耗高，灵活性较低。而且采用 方案二： 采用中小规模集成电路实现组合逻辑与时序逻辑电路设计，用振荡器产生的稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，再经分频器输出标准秒脉冲。进而得到分和小时，计数器的输出经译码器送显示器。此方案能 实现数字钟的基本功能，但其他扩展功能的实现非常有限。 方案三： 采用 51 系列单片机来实现。目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大。硬件电路主要由微处理控制器单元、键盘控制模块、时钟模块、温度传感器模块、液晶显示模块等模块构成。由于 以擦写 1000 次，具有掉电模式，而且具有掉电状态下的中断恢复功能，对设计开发非常实用。 从这三种电路设计方案的比较而言，利用单片微型计算机及外围电路编写软件程序来设计万年历，简单灵活，而且可扩展各种功能，能完全达到 设计要求，体现了现代计算机工具的方便、简捷、准确性。综上所述，选用 片机作为电子万年历芯片的控制单片机。 方案一： 采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合 ,如采用在显示数字显得太浪费 ,且价格也相对较高。 方案二： 采用 码管动态扫描 ,码管价格虽适中 ,对于显示数字也最合适 ,而且采用动态扫描法与单片机连接时 ,占用的单片机口线少。但是由于数码管动 3 态扫描需要借助 74位寄存器进行移位，该芯片在电路 调试时往往会有很多障碍。 方案三： 采用 液晶显示屏的显示功能强大 ,可显示大量文字 ,图形 ,显示多样 ,清晰可见 ,对于电子万年历而言，一个 1602 的液晶屏即可，价格也还能接受 ,需要的接口线较多 ,但会给调试带来诸多方便。 本次电子万年历设计需要显示的参数多，数码管需要的数量较多，综合性价比，所以采用了 晶显示屏。 方案一： 直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然可以减少时钟芯片的使用，节约成 本，但是，实现的时间误差较大。 方案二： 采用 钟芯片实现时钟，它是一种高性能、低功耗、带 实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 用三线接口与 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 据。主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通 本次设计在时间显示方面需要尽可能的减少误差，与现实时间同步，所以在时钟方面选用 了 片。 方案一： 使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行 A/设计方案需用 A/加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。 方案二： 采用数字式温度传感器 类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以避免 A/低硬件成本，简 化系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。 4 本设计为尽可能的减少误差，所以采用 度传感器作为温度采集模块。 综上各模块的选择方案与论证，确定最后的主要硬件资源如下：采用 供时钟； 为数字式温度传感器； 统设计结构图 根据系统设计的要求和设计思路，确定该系统的系统设计结构图。如图 2件电路主要由主控制器、键盘控制模块、温度传采 集模块、 钟模块、液晶显示模块构成。 液 晶 显 示模 块A T 8 9 C 5 1 主控 制 模 块温 度 采 集 模块时 钟 模 块键 盘 控 制 模块图 2统结构设计图 5 第三章 硬件设计 统硬件概述 本电路是由 片机作为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在 3钟电路由 是一种高性能、低功耗、带 可以对年、月、日、时、分、秒等进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 用三线接口与 可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 据。 部有一个用于临时存放数据的 产生年、月、日、时、分、秒等，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温度的采集由 成，显示部分为 晶显示屏，能够实现字符与数字同时显示的功能。 统的模块电路设计 单片机系统是整个硬件系统的核心，它即协调整机工作，又是数据处理器，是软硬件系统连接的桥梁， 一个低电压，高性能 位单片机带有 4K 字节的可反复擦写的程序存储器（ 128 字节的存取数据存储器（ 这种器件采用 容易丢失存储技术生产，并且能够与 列的单片机兼容。片内含有 8 位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的 此，我们选用 片机最小应用系统电路包括以下的两个部分：时钟电路和复位电路。如图 3 1、 时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两 种电路形式得到：内部振荡和外部振荡。 片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚 于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。 2、 复位电路 为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使 从初始状态开始正常工作。单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要 可引起系统复位 ，但如果 片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入 /输出 (1/0)端口寄存器置为栈指针 7H, 余的寄存器全部清 0，内部系统上电时 内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动 (开关 )复位。本系统采用上电复位方式。 6 371736160141151. 功耗的实时时钟 芯片，附加 31字节静态 用 可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。 2. 实物图如图 3示，各引脚的功能为： 8 脚 用电池端； 1脚 5 由 30; i,t; ) if(0) i=0;i #b6; /年、月、日、时、分、秒 =2011; =00:00:00; 2=31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31;/平年 2=31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31;/润年 j6=0,k,w,c=0,， 30;/设置 31;/上调 32;/下调 25;/转换 34;/闹钟 37; i; i =0; b1b2=1; if(b2b1b2=1; if(b1=13)b1=1; if(b0=100)b0=0; if(0) ); b-; 40 if(b5=-1)b5=59; if(b4=-1)b4=59; if(b3=-1)b3=23; b0%4=0&b0%100!=0) | b0%400=0)if(b24)&0 ; k=; ; a10=k&0a11=(k4)&0 00); ; ; if(0) i=0;i #00; 01; 02; z) x,y; x=z;x0;y=110;y0; /1毫秒左右延时 / 指令 ; P1= 43 ); ; ); ; / 数据 ; P1=); ; ); ; / ; (0，光标不闪烁 (0 文件： #03; i) 44 x=0; ; ); ; 0); ; 4); 0); /读一个字节 i=0,; i=8;i0; ; =1; ; if(0); /写一个字节 i=0; i=8;i0; ; dq=); 45 ; =1; /读取温度 a=0,b=0; t=0; ; ; (0(); (); b=; t=b; t #20; 21; 22; a24=