电子万年历设计

1、电子万年历的设计衣起炜 吉林师范大学物理学院 2008级4班 指导教师：张勇（）摘 要：随着人们物质生活水平的日益提高，科学技术的不断进步，电子万年历正逐步走进千家万户。电子万年历是一种非常实用的日常计时工具，给人们的生产生活带来了极大地便利。本设计核心控制器选用大储存容量单片机STC12C5A32AD，并采用12864液晶显示屏，可以同屏显示年、月、日、星期、时、分、秒、温度、阳历重大节日、一天中不同时段的提醒等内容，具有阴历显示功能，能够利用独立按键对年、月、日、星期和时间进行调整，并且具有掉电保护功能，能够更好的适应实际需求。关键词：万年历；单片机；12864；DS1302；DS18B2

2、0The design of electronic calendarYi Qiwei, Jilin Normal University, College of Physics, Class 4 Grade 2008, Instructor: Zhang Yong ()Abstract: As people material standard of living is increasing day by day, the improvement of science and technology, electronic calendar is gradually coming into thou

3、sands of families. Electronic calendar is a very practical daily timing tool, give peoples production and life brought greatly convenient. This design is the core controller chooses big storage capacity STC12C5A32AD Micro programmed Control Unit, and by using the 12864 LCD screen, may with the scree

4、n year, month, day, week, hours, minutes and seconds, temperature, solar calendar in a day festival, different time remind etc, with the lunar calendar display function, can use independent buttons for year, month, day, week and time to adapt, and has the power lost protection function, can better a

5、dapt to the actual needs.Keywords: electronic calendar; Microprogrammed Control Unit; 12864; DS1302; DS18B20一、设计要求与方案论证1.1 设计要求基本要求A. 具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能；B. 万年历具有闰月识别显示功能；C. 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；D. 具备温度显示功能、阳历节日提醒、阴历显示功能；E. 具有按键音、显示年份属相和天干地支功能；1.2 显示模块选择方案一： 采用数码管显示屏，数码管具有低能耗、耐老化和精度高等特点。但数码管与单片机连接时，

6、需要外接锁存器进行锁存，使用三极管进行驱动等，电路较为复杂。此外数码管只能显示少数的字符，显示的内容较少，无法显示汉字。方案二：采用字符式LCD显示，LCD具有低功耗、无辐射危险、影像稳定、可视面积大，画面效果好，既可以显示图形也可以显示汉字，显示内容多。此外，LCD与单片机连接电路简单，占用引脚少。权衡之后选择了方案二。1.3 测温模块选择方案一：采用热敏电阻，测量范围宽，但热敏电阻精度、重复性，可靠性，都比较差，精确采集温度时，处理数据复杂。方案二：采用DS18B20型号的温度传感器，测量范围-55+125。与单片机连接电路简单。可由编程决定具体位数，数据处理简单。经比较后，选择了方案二。

7、1.4 时钟电路模块选择现在流行的时钟电路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。经比较后，选择了具有涓细电流充电能力、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32.768kHz晶振的DS1302。1.5 电路设计综上各个方案所述，对此次作品的方案选定为：采用STC12C5A32AD作为主控制系统；DS1302提供时钟信号；数字式温度传感器DS18B20为测温元件；LCD12864液晶显示屏（带字库）作为显示元件。二、系统总体框图及原理2.1系统总体框图图 1系统总框图三、硬件电路

8、设计3.1 单片机主控制模块的设计由于受软件设计要求的限制，微处理器部分使用STC12C5A32AD单片机。STC12C5410系列单片机是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的兼容8051内核单片机，是最高/低功耗的新一代8051单片机，全新的流水线/精简指令集结构，内部集成MAX810专用复位电路。其主要性能特点如下：A. 增强型1T流水线/精简指令集结构8051CPUB. 工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的0-420MHzC. 通过I/O口（27/23个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通股8051传统I/O口），可设置成四种模式：准双向口/若上拉，推挽/强上拉，仅为

9、输入/高阻，开漏D. ISP（在系统可编程）/ASP（在应用可编程），无需专用编程器E. 可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序F. 内部集成MAX810专用复位电路（外部晶振20M以下时，可省外部复位电路）G. 时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器，用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟H. 常温下内部R/C振荡器频率为：5.65MHz-5.69MHz，精度不高时，可选择使用内部时钟，但因为有温漂，应认为是5MHz-6.5MHzI. 共2个16位定时/计数器J. PWM（4位）/PCA（可编程计数器阵列），也可用来在实现4个定时器图2 主控制

10、系统3.2 时钟电路模块的设计DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒、进行实时读取和调整，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V-5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部都有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后辈电源进行涓细电流充电的能力。图3中显示出DS1302的引脚排列，其中VCC1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时

11、钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768KHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动器置高电平来启动所有数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有数据被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电动行时，在VCC

12、大于等于2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SLCK为低电平时，才能将RST置为高电平，I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。图 3 DS1302引脚图3.3 显示电路模块的设计在设计中，12864液晶屏显示当前的实时时间，重要的阳历节日等功能。12864液晶具有如下的特性：A 提供8位、4位并行接口及串行接口可选B 并行接口适配M6800时序C 自动电源启动复位功能D 内部自检振荡源E 64*16位字符显示RAM（DDRAM 最多16字符*4行，LCD显示范围16*2行）（改为半角输入）；2M位中文字型ROM（CGROM），总共提供8192个中文字型（16*16点阵）；

13、16K位半宽字型ROM（HCGROM），总共提供126个西文字型（16*8 点阵）；64*16位字符产生RAM（CGRAM）15*16位总共240点的ICON RAM（ICOMRAM）其与单片机的连接图如下：图 4 液晶显示接线图3.4 测温电路模块的设计在本设计当中温度的采集采用数字温度传感器DS18B20。它属于单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线上可以连接多个这样的数字温度传感器，十分方便。其具体特点如下：A 只要求一个端口即可实现通信；B 在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号；C 在实际应用中不需要外部任何原件即可

14、实现测温；D 测量温度范围在-55到+125之间；E 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择；F 内部有温度上下限预警设置；DS18B20与单片机连接电路图如下：图 5 DS18B20 接线图3.5 按键调整系统设计按键采用4个独立按键，一个左上按键，一个左下按键，一个右上按键，一个右下按键。在主显示界面时，左上按键的功能为，按住显示阴历信息，右上按键为设置键；在设置界面时，左上按键为返回，右上按键为下一个设置项，左下按键为加，右下按键为减。图 6 按键接线图3.6 蜂鸣器电路设计当有独立按键被按下时，蜂鸣器会发出声音进行提醒。与单片机的连接电路如下：图 7 蜂鸣器接线图四、系统软件设计

15、4.1 程序流程框图图 8 程序流程图五、实验结果 经过多次实验和长时间运行监测，系统运行稳定，计时精确，万年历的基本要求全部实现。六、设计总结在整个设计过程中，在老师的指导下，充分发挥自主学习能力，通过对以前知识的补充和学习，较好的完成了本设计的要求。在最初的设计中，对51单片机进行了系统的了解。编写程序过程中，遇到很多问题，通过查阅大量书籍和资料，借鉴网上论坛中成功作品，我明白了编程中的主要算法和实现方式，从而解决大部分问题。对于12864液晶屏幕屏，开始时并不是很了解，在运用时查看了大量的手册资料，并阅读了网友提供的12864液晶的驱动编写代码，从而掌握了12864液晶显示屏的使用。对于

16、单片机的拓展部分，以前学习的键盘和1302的使用对自己很有帮助。本次单片机设计使我对于单片机功能及应用有了进一步的认识。在大量阅读文献资料后，感觉对单片机的了解很少。以后将及时补充相关知识，并对单片机进行更深入的学习。参考文献1廖琪梅,韩彬,杨文昭,屈景辉;基于单总线器件DS18B20的温度测量仪.J.国外电子元器件,2008,02,24-26.2刘华东;串行温度传感器DS18B20的应用.J.湖北职业技术学院学报,2010,12,25.3程院莲;基于单总线器件DS18B20的智能温度测量.J.中国现代教育装备,2010,12,11.4姜颖;DS18B20在测温系统中的应用.J.天津职业院校联

17、合报,2010,11,25.5姚德法,张洪林;串行时钟芯片DS1302的原理与使用.J.信息技术与信息化,2006,02,15.6冯大捷;基于DS1302电子钟的设计.J.科技视界,2012,01,15.7黄明强;DS1302在单片机系统中的应用.J.保定师范专科学校学报,2004,06,15.8曹晖;DS1302的C51编程.J.新余高专学报,2001,06,30.9胡洪波,梁书剑,张爱民,宋刚;基于ST7920的12864液晶的使用方法.J.山西电子技术,2011,12,15.10李金群;基于51单片机的12864液晶图文显示研究.J.机电信息,2010,12,25.11Zhang Yihua, Li B