单片机课程设计电子万年历设计报告

1、单片机课程设计课题：电子万年历设计系 别： 电气与电子工程系专 业： 电子信息工程姓 名： 学 号： 河南城建学院2011年 12 月 28 日成绩评定一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分评分项目设计报告评分答辩评分平时表现评分合 计 （100分）任务完成情 况（20分）课程设计报告质量（40分）表达情况（10分）回答问题情 况（10分）工作态度与纪律（10分）独立工作能力（10分）得分课程设计成绩评定班级 姓名 学号成绩： 分（折合等级 ）指导教师签字 年 月 日目 录摘要abstract.1绪论（课题背景、概述、目的）.12 设计要求与方案论述.

2、32.1设计要求.32.2创新要求 .32.3系统的方案选择.32.4 电路设计最终方案 .53 系统的硬件设计与实现.63.1电路设计框图.63.2 硬件设计原理概述.63.3 主要模块的设计.64系统的软件设计与实现.104.1程序流程框图.104.2程序的设计.105总结 .14参考文献 .15附录1硬件电路全图16附录2程序17摘 要本设计基于at89s51单片机，结合ds1302时钟芯片设计了一个数字万年历，显示部分用数码管动态显示，初始时间可由按键设置，此外还具有温度显示功能，掉电保护功能。万年历还具有节能模式，具有很强的实用性。关键词：单片机 万年历 数码管显示 温度abstra

3、ctthis paper is designed based on the at89s52 scm, combining ds1302 clock chip. display section is using digital tube dynamic display ; initial time can be set by the button ; in addition , it has the temperature display function and the power-off protected function. besides, it has energy saving mo

4、de;this calendar has strong digital tube display practicability.keywords：scm;calendar; digital tube display; temperature display1绪论1.1设计背景电子万年历是实现对年，月，日，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，银行大厅等场所，成为人们日常生活中的必需品。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，在此基础上完成的万年历精度高，功能易于扩展。可扩展成为诸

5、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电路。所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其应用有着非常现实的意义。本设计就是数字时钟简单的扩展应用。万年历的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。1.2硬件部分硬件部分主要由at89s52单片机，led显示电路，以及调时按键电路等组成。在单片机的选择上使用at89s52单片机，该单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。采用4-16译码器作为选择端，控制共阴数码管动态显示，结合时钟芯片ds1302和温度传感器18b20显示时间和温度。制作前在pr

6、oteus软件中嵌入单片机内进行仿真可以更好的进行硬件布局。1.3软件部分软件方面主要包括日历程序、时间调整程序，显示程序等。程序采用c语言编写，以便更简单地实现调整时间及阴历显示功能。所有程序编写完成后，在keil软件中进行调试，确定没有问题后，在proteus软件中嵌入单片机内进行仿真。2设计要求与方案论证2.1设计要求：2.1.1具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能；2.1.2万年历具有闰月识别显示功能；2.1.3具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；2.2 创新要求2.2.1万年历具有阴历显示功能；2.2.2 具有测量室内温度功能；2.3 系统基本方案选择和论证2.3.1单片机芯

7、片的选择方案和论证：方案一: 采用89c51芯片作为硬件核心，采用flash rom，内部具有4kb rom 存储空间,能于3v的超低压工作,而且与mcs-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备isp在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二: 采用at89s52,片内rom全都采用flash rom；能以3v的超底压工作；同时也与mcs-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8kb rom 存储空间，同样具有89c51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的

8、错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用at89s52作为主控制系统.2.3.2 显示模块选择方案和论证：方案一： 采用led液晶显示屏,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,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用led液晶显示屏.方案二： 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,所以也不用此种作为显示.方案三：采用led数码管动态扫描,led数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片

9、机连接时,占用的单片机口线少。所以采用了led数码管作为显示。2.3.3时钟芯片的选择方案和论证：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。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二： 采用ds1302时钟芯片实现时钟，ds1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的ram做为数据暂存区，工作电压2.5v5.5v范围内，2.5v时耗电小于300na.2.4 电路设计最终方案综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用at89s5

10、2作为主控制系统; ds1302提供时钟;数字式温度传感器;led数码管动态扫描作为显示。3.系统的硬件设计与实现3.1 电路设计框图图2.1 电路设计框图3.2 系统硬件概述本电路是由at89s52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3v超低压工作；时钟电路由ds1302提供，它是一种高性能、低功耗、带ram的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5v5.5v。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。温度的采集由ds18b20构成；显示部份由17个数码管，74ls154译码器构

11、成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。3.3 主要模块的设计3.3.1单片机主控制模块的设计 at89s52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个i/o口p0,p1,p2,p3, mcs-51单片机共有4个8位的i/o口（p0、p1、p2、p3），每一条i/o线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,xtal1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,xtal2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端. 如图3.3.1

12、 所示图3.3.1 主控制系统3.3.2时钟电路模块的设计图3.3.2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.khz晶振。rst是复位/片选线，通过把rst输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。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

13、。当rst为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对ds1302进行操作。如果在传送过程中rsts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大于等于2.5v之前，rst必须保持低电平。中有在sclk 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3.3.2 ds1302的引脚图3.3.3温度传感器模块图3.3.318b20的引脚图3.3.4显示模块的设计如图3.3.4所示，采用动态扫描显示，由17个数码管，4-16译码器74ls154接1k限流电阻接到共阴数码管的com端作为选通位码,每位选择相应的列，p0口输出数

14、据再接9013三极管送达数码管。图3.3.4显示模块4.系统的软件设计4.1程序流程框图图4.1程序流程框图4.2 子程序的设计4.2.1 读、写ds1302子程序unsigned char ds1302outputbyte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数)void ds1302inputbyte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数)unsigned char read1302(unsigned char ucaddr)/读取ds1302某地址的数据void write1302(unsigned char ucaddr, unsigned char u

15、cda)/ucaddr: ds1302地址, ucdata: 要写的数据void write1302(unsigned char ucaddr, unsigned char ucda)write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入write1302(0x8c,num) ;/写入yearwrite1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作4.2.2 读18b20子程序/读取温度unsigned char readtemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;init_ds18b20();w

16、riteonechar(0xcc); / 跳过读序号列号的操作writeonechar(0x44); / 启动温度转换delay_18b20(200);init_ds18b20();writeonechar(0xcc); /跳过读序号列号的操作 writeonechar(0xbe); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=readonechar();b=readonechar();b4;t=b;return(t);4.2.3 显示模块子程序void display()/年 p2=0xf0; p0=seg2; delay(1);4.2.4按键子程序图4.2.4按键子程序流程图

17、5 总结在整个设计过程中，发挥团队精神，分工合作，充分发挥人的主观能动性，自主学习，学到了许多没学到的知识。较好的完成了作品。达到了预期的目的，在最初的设计中，相互学习、相互讨论、研究，完了最初的设想。在电路焊接时虽然没什么大问题，但从中也知道了焊接在整个作品中的重要性，电路工程量大，不能心急，一个个慢慢来不能急于求成。对电路的设计、布局要先有一个好的构思，才显得电路板美观、大方。程序编写中，由于思路不清晰，开始时遇到了很多的问题，经过静下心来思考，和同组员的讨论，理清了思路。在此次设计中，知道了做凡事要有一颗平常的心，不要想着走捷径，一步一脚印。也练就了我们的耐心，做什么事都在有耐心。致谢：

18、 感谢学院给我们提供了一个展现自己的舞台，给我们一次难得煅炼的机会，使得我们的动手能力和专业技能都有了很大的提高。感谢给我帮助的老师和同学，在你们的帮助下我才能完成这次设计。参考文献1.张齐，朱宁西 单片机系统设计与开发 华南理工大学 电子机械出版社.20082.陈正振 电子电路设计与制作 广西交通职业技术学院信息工程系.20073.张友德,赵志英，涂时亮 单片微型机 复旦大学复旦大学出版社.2006 4.谭浩强. c程序设计（第三版）.北京：清华大学出版社.20055.谭浩强. c程序设计题解与上机指导（第三版）.北京：清华大学出版社.20056.徐慧 林锐 c语言实例解析精粹 .武汉：华中

19、理工大学出版社.19967.戴建鹏译 c语言大全（第三版） .北京：电子工业大学出版社.19948.杨恢先,黄辉先 单片机原理及应用 人民邮电出版社.2006附录1硬件电路全图附录2程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ds1302_clk = p11; /实时时钟时钟线引脚 sbit ds1302_io = p10; /实时时钟数据线引脚 sbit ds1302_rst = p12; /实时时钟复位线引脚sbit dq = p14 ; /18b20接口sbit mode=p34;sbit inc=

20、p35;sbit dec=p36;sbit power=p37;sbit week_wei=p15; /星期位选sbit encode=p16; /译码器使能sbit acc0 = acc0;/累加器位定义sbit acc7 = acc7;uchar code seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar temp,year,month,date,hour,minute,second,week,position;bit flag;/开关显示标志/*延时ms*/ void delay(uint z)uint x,y;for

21、(x=z;x0;x-)for(y=112;y0;y-);/* *ds1302驱动程序*/void ds1302inputbyte(unsigned char d) /实时时钟写入一字节(内部函数) unsigned char i; acc = d; for(i=8; i0; i-) ds1302_io = acc0; /相当于汇编中的 rrc ds1302_clk = 1; ds1302_clk = 0; acc = acc 1; unsigned char ds1302outputbyte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0

22、; i-) acc = acc 1; /相当于汇编中的 rrc acc7 = ds1302_io; ds1302_clk = 1; ds1302_clk = 0; return(acc); void write1302(unsigned char ucaddr, unsigned char ucda)/ucaddr: ds1302地址, ucdata: 要写的数据 ds1302_rst = 0; ds1302_clk = 0; ds1302_rst = 1; ds1302inputbyte(ucaddr); / 地址，命令 ds1302inputbyte(ucda); / 写1byte数据 d

23、s1302_clk = 1; ds1302_rst = 0; unsigned char read1302(unsigned char ucaddr)/读取ds1302某地址的数据 unsigned char ucdata; ds1302_rst = 0; ds1302_clk = 0; ds1302_rst = 1; ds1302inputbyte(ucaddr|0x01); / 地址，命令 ucdata = ds1302outputbyte(); / 读1byte数据 ds1302_clk = 1; ds1302_rst = 0; return(ucdata); void ds1302_i

24、nit()if(read1302(0xc1) != 0xf0) write1302(0x8e,0x00) ;/允许写操作write1302(0xc0,0xf0) ; /写入初始化标志，系统上电后检测此标志，即此子函数只会在第一次初始化一次。/*时间初始值*/write1302(0x8c,0x10) ;/年write1302(0x88,0x04) ;/月write1302(0x86,0x06) ;/日write1302(0x84,0x22) ;/时write1302(0x82,0x59) ;/分write1302(0x80,0x55) ;/秒write1302(0x90,0xa4) ;/充电wr

25、ite1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 /* *ds18b20驱动程序*/*/void delay_18b20(unsigned int i)/延时函数 while(i-);/*/18b20初始化函数void init_ds18b20(void) unsigned char x=0; dq = 1; /dq复位 delay_18b20(8); /稍做延时 dq = 0; /单片机将dq拉低 delay_18b20(80); /精确延时 大于 480us dq = 1; /拉高总线 delay_18b20(10); x=dq; /稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失

26、败 delay_18b20(5);/读一个字节unsigned char readonechar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-) dq = 0; / 给脉冲信号 dat=1; dq = 1; / 给脉冲信号 if(dq) dat|=0x80; delay_18b20(5); return(dat);/写一个字节void writeonechar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) dq = 0; dq = dat&0x01; de

27、lay_18b20(5); dq = 1; dat=1; delay_18b20(5);/读取温度unsigned char readtemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;init_ds18b20();writeonechar(0xcc); / 跳过读序号列号的操作writeonechar(0x44); / 启动温度转换delay_18b20(200);init_ds18b20();writeonechar(0xcc); /跳过读序号列号的操作 writeonechar(0xbe); /读取

28、温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=readonechar();b=readonechar();b4;t=b;return(t);/*/void display()/年 p2=0xf0; p0=seg2; delay(1); p2=0xf1; p0=seg0; delay(1); p2=0xf2; p0=segyear/16; delay(1); p2=0xf3; p0=segyear%16; delay(1);/month p2=0xf4; p0=segmonth/16; delay(1); p2=0xf5; p0=segmonth%16; delay(1); /date p

29、2=0xf6; p0=segdate/16; delay(1); p2=0xf7; p0=segdate%16; delay(1); /hour p2=0xf8; p0=seghour/16; delay(1); p2=0xf9; p0=seghour%16; delay(1); /minute p2=0xfa; p0=segminute/16; delay(1); p2=0xfb; p0=segminute%16; delay(1); /second p2=0xfc; p0=segsecond/16; delay(1); p2=0xfd; p0=segsecond%16; delay(1);

30、 /temp p2=0xfe; p0=segtemp/10; delay(1); p2=0xff; p0=segtemp%10; delay(1); /week encode=1; week_wei=0; p0=segweek; delay(1); encode=0; week_wei=1; p0=0;void set() if(mode=0) delay(5); if(mode=0) position+; if(position=7) position=0; while(!mode); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / if(position=1) /year int num

31、; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x8d); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=99) num=0; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x8c,num) ;/写入year write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x8d

32、); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=-1) num=99; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x8c,num) ;/写入year write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!dec); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 /year=read1302(0x8d); /年 p2=0xf0;p0=seg2;delay(4);p2=0xf1;p0=seg0;delay(4);p2=0xf2;p0=segyear/16;delay

33、(4);p2=0xf3;p0=segyear%16;delay(4); / /*/else if(position=2) /month int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x89); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=13) num=1; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x88,num) ;/写入month write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc); /

34、再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x89); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=0) num=12; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x88,num) ;/写入month write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!dec); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 /month=read1302(0x89); /mo

35、nth p2=0xf4; p0=segmonth/16; delay(8); p2=0xf5; p0=segmonth%16; delay(8); / /*/else if(position=3) /date int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x87); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=32) num=1; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x86,num) ;/写入date write13

36、02(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x87); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=0) num=31; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x86,num) ;/写入date write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!dec); /再次确认是否松开，松开就跳

37、出while语句 /date=read1302(0x87); /date p2=0xf6; p0=segdate/16; delay(8); p2=0xf7; p0=segdate%16; delay(8); / /*/else if(position=4) /hour int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x85); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=24) num=0; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write

38、1302(0x84,num) ;/写入hour write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x85); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=-1) num=23; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x84,num) ;/写入hour write1302(0x8e,0x80) ;/禁

39、止写操作 while(!dec); /再次确认是否松开，松开就跳出while语句 /hour=read1302(0x85); p2=0xf8; p0=seghour/16; delay(8); p2=0xf9; p0=seghour%16; delay(8); / /*/else if(position=5) /minute int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x83); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=60) num=0; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允许写入 write1302(0x82,num) ;/写入minute write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 while(!inc);