基于单片机的电子万年历设计_毕业设计

XX学院毕业设计（论文）题目基于单片机的电子万年历设计院系电子工程学院专业电子科学与技术班级学生姓名导师姓名职称教授起止时间2010年03月09日至2010年06月20日西安邮电学院毕业设计论文任务书学生姓名指导教师职称教授院系电子工程学院专业电子科学与技术题目基于单片机的电子万年历设计任务与要求一、任务设计基于单片机的电子万年历，达到同时显示年、月、日、时、分、秒的要求。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据。同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。二、要求1、熟悉单片机，C语言等相关知识。2、学会使用KEILC软件开发环境。3、定时器整体硬件设计，中断系统设计，软件编程，系统调试等。4、能自己独立解决设计中的问题，加强自主学习能力。5、成果形式软件程序，硬件模块，论文。开始日期年月日完成日期年月日系主任签字年月日西安邮电学院毕业设计论文工作计划学生姓名_指导教师_职称教授_院别_电子工程学院_专业电子科学与技术_题目基于单片机的电子万年历设计工作进程第一周至第二周熟悉课题，找导师了解设计的相关事宜，搜集相关资料第三周至第四周认真的研读相关资料，找出其中对自己有用的部分，加以整理第五周至第六周花两周时间学好KEILC软件的使用，做一些对自己的设计有用的编程第七周至第八周编写程序，熟悉8051单片机第九周至第十周下载程序，调试结果第十一周至第十二周撰写毕业论文，准备答辩。起止时间工作内容主要参考书目资料1、单片机原理及应用2、单片机原理及接口技术3、单片机编程实例4、单片机实验教程相关网站WWWDPJDVECOMWWWVERILCOMCN1、计算机及配套软件2、单片机3、元件若干除每周定时具体指导外，学生有问题也可随时联系指导。如有特殊原因可适当调整，否则按计划执行。主要参考书目资料主要仪器设备及材料论文设计过程中教师的指导安排对计划的说明XX学院毕业设计论文开题报告电子工程学院电子科学与技术专业级班课题名称基于单片机的电子万年历设计学生姓名学号00指导教师报告日期2010年3月15号1本课题所涉及的问题及应用现状综述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。因此在这里，我想能不能把一些辅助功能加入钟表中。在此设计中所设计的钟表不但具有普通钟表的功能，它还能实现额外的功能世界时、农历显示。人类不断研究，不断创新纪录。发展到现在人们广泛使用的电子万年历。电子万年历是采用基于单片机以实现对时,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,使得电子钟的精度,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，都是以钟表电子化为基础的。因此，研究电子万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，对于电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能。2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析关键问题（1）系统硬件的设计与实现；（2）系统软件总体的设计和调试，以实现完成年、月、日、时、分、秒的控制与显示；（3）中断模块的设计；（4）定时计数模块的设计；解决思路该电子万年历使用12MHZ晶振与单片机8051相连接，通过软件编程的方法实现了以24小时为一个周期，同时显示小时、分钟和秒的要求。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据。同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。可行性分析由于深入学习过单片机原理及应用、模拟电路、数字电路与逻辑设计、C语言程序设计、电路分析、传感器原理及应用等课程，并应用所学知识做过一些相关的实验项目。而本课题是对所学知识的综合运用，都是比较成熟的技术，因此实现难度不是很大，方案可行。3完成本课题的工作方案第一周至第二周查阅资料了解关于寄存器，中断，数码管显示的相关知识。第三周至第四周学习各种配套软件的原理和应用，确定需要的型号。第五周至第六周设计各个模块的程序，并进行调试。第七周至第八周调试各个模块，购买相应的单片机，下载调试程序，性能分析。第十周至第十一周调试成功，实现设计的目的，完成设计。第十二周至第十三周撰写毕业论文，准备答辩。4指导教师审阅意见指导教师签字年月日说明本报告必须由承担毕业论文设计课题任务的学生在毕业论文设计正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。XX学院毕业设计论文成绩评定表学生姓名性别男学号专业班级课题名称基于单片机的电子万年历设计课题类型硬件设计难度较难毕业设计（论文）时间2010年03月09日06月20日指导教师职称教授课题任务完成情况论文千字；设计、计算说明书千字；图纸张；其它含附件指导教师意见分项得分开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；论文撰写（规范）分；学习态度分；外文翻译分指导教师审阅成绩指导教师签字年月日评阅教师意见分项得分选题分；开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；论文撰写（规范）分；外文翻译分评阅成绩评阅教师签字年月日验收小组意见分项得分准备情况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答问题分验收成绩验收教师组长签字年月日答辩小组意见分项得分准备情况分；陈述情况分；回答问题分；仪表分答辩成绩答辩小组组长签字年月日成绩计算方法填写本系实用比例指导教师成绩20评阅成绩30验收成绩30答辩成绩20学生实得成绩百分制指导教师成绩评阅成绩验收成绩答辩成绩总评答辩委员会意见毕业论文设计总评成绩等级系答辩委员会主任签字系签章年月日备注XX学院毕业论文设计成绩评定表续表目录摘要3ABSTRACT4引言5第一章绪论611立题背景612电子万年历的发展现状及前景613本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析6第二章单片机721单片机简介7211单片机原理7212单片机历史7213单片机应用领域822定时/计数器8221定时/计数器的结构8222定时/计数器的工作原理8223定时/计数器的控制92）控制寄存器TCON10224定时/计数器的工作方式10225定时器的初始化过程1123中断系统11231中断概述11232中断的主要功能及优先级1123380C51定时中断11234中断响应的过程122358051中断源1224串行接口12241串行接口的基本概念1224280C51串行口的结构13243串行口控制寄存器SCON1324480C51串行口的工作方式1425矩阵式键盘接口电路14251矩阵式键盘接口电路的组成15252矩阵式键盘的按键识别及特点15253由8052PI口的高低字节构成44矩阵式键盘接口电路16原理图如下图271626LED动态显示电路17261动态显示的特点17262LED显示器的接法17第三章KEILC软件使用18第四章设计流程图2141总体设计流程图2142初始化流程图2243按键消抖流程图2344时间调整流程图24致谢25参考文献26附录27摘要单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。单片机是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。本文通过对一个基于单片机的能实现万年历功能电子时钟的设计，从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。系统由主控制器AT89C51、显示电路、按键电路、和复位电路等部分构成，能实现时钟日历显示的功能，能进行年、月、日、时、分、秒的显示。关键词单片机、万年历、C语言ABSTRACTSINGLECHIPMICROCOMPUTERAPPLICATIONTECHNOLOGYDEVELOPRAPIDLY,LOOKINGAROUNDUSNOWINALLSPHERESOFLIFE,FROMMISSILES,NAVIGATIONEQUIPMENT,TOTHEVARIOUSINSTRUMENTSONTHEAIRCRAFTCONTROLFROMACOMPUTERNETWORKCOMMUNICATIONSANDDATATRANSMISSION,INDUSTRIALAUTOMATIONTOREALTIMEPROCESSCONTROLANDDATAPROCESSING,ANDOURLIVESEXTENSIVEUSEOFTHESMARTCARD,ELECTRONICPETS,WHICHISINSEPARABLEFROMTHEMICROCONTROLLERMONOLITHICSINGLECHIPISTHESETOFCPU,RAM,ROM,THETIMING,NUMBERANDVARIETYOFINTERFACEINTEGRATEDMICROCONTROLLERSITSSMALLSIZE,LOWCOST,HIGHPERFORMANCE,WHICHAREWIDELYUSEDINSMARTINDUSTRIES,ANDINDUSTRIALAUTOMATIONAND51SERIESSCMISTHEMOSTTYPICALANDTHEMOSTREPRESENTATIVEONETHEGRADUATIONDESIGNTHROUGHTHESTUDY,ANDTHEREBYACHIEVETHESTUDY,DESIGN,DEVELOPMENTHARDWAREANDSOFTWARECAPABILITIESBASEDONAMICROCONTROLLERBASEDONTHEWILLTOACHIEVECALENDAROFAMULTIFUNCTIONALELECTRONICCLOCKDESIGN,THEREBYACHIEVESTUDYINGANDUNDERSTANDINGTHERELEVANTDIRECTIVESMCUINALLASPECTSOFTHEAPPLICATIONBYMAINCONTROLAT89C51、KEYSTROKECIRCUITANDRESTORECIRCUITCOMPONENTED,TOACHIEVECLOCKCALENDARDISPLAYFUNCTIONCANBECARRIEDOUT,HOURSSECONDSOFTHESHOWANDREALTIMETEMPERATUREDISPLAYKEYWORDSMONOLITHICSINGLECHIP,LUNARCALENDARDEMAND,PERPETUALCALENDARS引言随着微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点，在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头，单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必须掌握的技术。而电子万年历作为电子类小设计不仅是市场上的宠儿，也是是单片机实验中一个很常用的题目。因为它的有很好的开放性和可发挥性，因此对作者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。而且在操作的设计上要力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用，壁挂式LED数码管显示的日历钟逐渐受到人们的欢迎。LED数字显示的日历钟显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视，并且还可以扩展出多种功能。所以，电子万年历无论作为比赛题目还是练习题目都是很有价值。第一章绪论11立题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。因此在这里，我想能不能把一些辅助功能加入钟表中。在此设计中所设计的钟表不但具有普通钟表的功能，它还能实现额外的功能世界时、农历显示。人类不断研究，不断创新纪录。发展到现在人们广泛使用的电子万年历。12电子万年历的发展现状及前景电子万年历是采用基于单片机以实现对时,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,使得电子钟的精度,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，都是以钟表电子化为基础的。因此，研究电子万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，对于电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能。综上所述此电子万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。13本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析该电子万年历使用12MHZ晶振与单片机8052相连接，通过软件编程的方法实现了以24小时为一个周期，同时显示小时、分钟和秒的要求。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据。同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。电子万年历设计与制作可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，这样一来就降低了硬件电路的复杂性，从而使得其成本降低，更适合我们生自主研发。所以在该设计与制作中我选用了单片机8051，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。因此，采用单片机8051原理制作的电子万年历，不仅仅在原理上能够成功实现计时等功能，也更经济，更适用，更符合我们实际生活的需要，对我们生来说也更加有用。第二章单片机21单片机简介211单片机原理单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。212单片机历史1SCM即单片微型计算机（SINGLECHIPMICROCOMPUTER）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，INTEL公司功不可没。2MCU即微控制器（MICROCONTROLLERUNIT）阶段，主要的技术发展方向是不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，INTEL逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数PHILIPS公司。213单片机应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。22定时/计数器221定时/计数器的结构定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。组成图如下图21图（21）222定时/计数器的工作原理GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TH1TL1TH0TL0T1方式T0方式T1引脚T0引脚机器周期脉冲内部总线TMODTCON外部中断相关位TF1TR1TF0TR0加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。223定时/计数器的控制80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。1）工作方式寄存器TMOD工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下表22表22GATE门控位。GATE0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条件，加上了或引脚为高电平这一条件。定时/计数模式选择位。0为定时模式；1为计数模式。M1M0工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。设置表如下表（221）C/TC/表（221）2）控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下表23表23TF1（TCON7）T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。TR1（TCON6）T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。TF0（TCON5）T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。TR0（TCON4）T0运行控制位，其功能与TR1类同。224定时/计数器的工作方式方式1方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器。原理图如下图24TF1TR1TF0TR0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M01/位锁/SBITDULAP26/段锁/UCHARCODENUMSHOW0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F/数码管显示数组UCHARRUNTIME0,TEMP0,CHANGE0,SPARK0,MOVE0,ADD0,SURE0,CLOCK0UCHARUYEAR8,UMONTH11,UDAY28,UHOUR11,UMINUTE50,USECOND50UCHARNUM10,NUM20,NUM30,NUM40,NUM50,NUM60UCHARDHOUR0,DMINUTE0,DSECOND0VOIDKEYSCAN/矩阵按键的扫描检测函数VOIDNUM_SURE/送入数据函数VOIDINIT/初始化函数VOIDDISPLAYUCHARAA,UCHARBB,UCHARCC,UCHARDD,UCHAREE,UCHARFF/数码管显示函数VOIDDELAYUINTZ/延时函数VOIDSHOWCHANGE/主函数/VOIDMAINP00INITWHILE1KEYSCAN/开始矩阵按键检测IFSPARK0/未进入闪烁模式SHOWCHANGE/此时为正常走时模式，数据按秒变化ELSE/此时为设定移位调表模式IFSURE1/要求将设定的时间存入表中NUM_SURE/确定调好的数据保存，送入显示/数码管显示函数/VOIDDISPLAYUCHARAA,UCHARBB,UCHARCC,UCHARDD,UCHAREE,UCHARFFSTATICUINTSPARKTIME0IFSPARKTIME300SPARKTIME0/闪烁即计时变量SWITCHSPARKTIME6/多位数码管静态显示时间CASE0P0NUMSHOWAA/显示数字DULA1DULA0P00XFE/显示的数码管WELA1WELA0IFMOVE1/进入调表移位模式，下面相同IFSPARKTIME0IFORJ110J0J/按键扫描函数/VOIDKEYSCANP30XF7TEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0XF0/第一行扫描DELAY5TEMPP3TEMPTEMPWHILETEMP0XF0/读取按键信息TEMPP3SWITCHTEMPCASE0XE7/日期和时钟切换按键按下CHANGEIFCHANGE1CHANGE0BREAKCASE0XD7/进入设定模式SPARKMOVE1IFSPARK1/如果已进入设定模式，再按此键退出设定SPARK0/停止闪烁MOVE0/关闭右移BREAKCASE0XB7/进入右移模式IFSPARK0/只有处于处于设定模式此键有效MOVEIFMOVE6MOVE1/移到最右边时再从头开始BREAKCASE0X77/上翻IFSPARK0IFMOVE0IFCHANGE1/显示为时分秒IFMOVE1/设置时的十位NUM1IFNUM12NUM10/十位为01IFMOVE2/设置时的个位NUM2IFNUM12IFNUM24NUM20/当十位为1时，个位02ELSEIFNUM29NUM20/当十位为0时，个位19IFMOVE3/设置分的十位NUM3IFNUM35NUM30IFMOVE4/设置分的个位NUM4IFNUM49NUM40IFMOVE5/设置秒的十位NUM5IFNUM55NUM50IFMOVE6/设置秒的个位NUM6IFNUM69NUM60IF