微控制器作业基于单片机的万历设计

1、 微控制器应用系统设计结课论文 题 目： 基于单片机的万年历设计 学 院： 专业班级： 姓 名： 学 号: 摘要： 本次数字电子钟课程设计采用stc公司的stc89c52为基本芯片，外配以11.0592MHZ的晶振作为时钟电路，按键与电阻电容组成的复位电路，通过程序下载软件与数字钟硬件连接，实现24小时的时，分，秒计时系统。该电子万年历设置3个按键，实现对年，月，日时，分，秒加一减一以及确定的作用。在具体数码显示中能够实现自动记时，手动调时，满位自动清0的作用。 关键词  数字万年历；STC89C52；硬件设计；软件设计 1 方案论证1.1 单片机芯片的

2、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，由于程序的错误修

3、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。1.2 显示模块选择方案和论证方案一： 采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字合适,采用动态扫描法与单片机连接时,虽然占用的单片机口线少，但连线还需要花费一点时间，所以也不用此种作为显示。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

4、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。1.4 电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89S52作为主控制系统; DS1302提供时钟;LCD液晶显示屏作为显示。2 系统的硬件设计与实现2.1 电路设计框图LCD液晶显示屏显示模块AT89S52主控制模 块键盘模块 DS1302时钟模块2.2 系统硬件概

5、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。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，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DS18B20构成；显示部份由LCD液晶显示屏显示。2.3 主要单元电路的

6、设计2.3.1 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2 所示： 2.3.2 时钟电路模块的设计图.3示出DS1302

7、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。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

8、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。2.3.3 电路原理及说明(1) 时钟芯片DS1302的工作原理： DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置 “0”，接着把RST端置“1”，最后才给予SCLK脉冲；读/写时序如下图4所示。DS1302的控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0

9、，位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出的。表.2为DS1302的日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。“WP”是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。当“WP”为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。(2) DS1302的控制字节：DS1302控制字节的高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RA

10、M数据；位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出3 系统的软件设计开始初始化 读日期、时间 写日期、时间 显示子程序 时间修改子程序 日期修改子程序显示结果返回 开关控制子程序3.1 程序流程框图 图6 时间调整程序流程图 4 测试与结果分析4.1 硬件测试电子万年历的电路系统较大，对于焊接方面更是不可轻视，庞大的电路系统中只要出于一处的错误，则会对检测造成很大的不便，而且电路的交线较多，对于各种锋利的引脚要注意处理，否则会刺破带有包皮的导线，则会对电路造成短路现象。连在最小系统上，节省了不少时间和精力。（2）对万

11、年历修改时间或日期时，有时LCD液晶显示屏被屏蔽掉，造成不亮现象。解决：根据仪器的测试，发现电路的驱动能力不足，最后在DS1302时钟芯片的/CS、SCLK、RET端接入5.1K的上拉电阻后,电路的驱动能力才能满足，即可解决不亮现象。4.2 软件测试电子万年历是多功能的数字型，可以看当前日期,时间。电子万年历功能很多，所以对于它的程序也较为复杂,所以在编写程序和调试时出现了相对较多的问题。最后经过多次的模块子程序的修改，一步一步的完成，最终解决了软件。在软件的调试过程中遇到的主要问题是：4.3 测试结果分析与结论4.3.1 测试结果分析 1.在测试中遇到LCD液晶显示屏为不显示时,首先使用试测

12、仪对电路进行测试,观察是否存在漏焊,虚焊,或者元件损坏，滑动变阻器器没有调好：查看烧写的程序是否正确无误，对程序进行认真修改。附录一：系统电路图附录二：系统程序清单#include <REG51.H>#include <intrins.h>/#include "LCD1602.h"/#include "DS1302.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit DS1302_CLK = P17; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P16;

13、 /实时时钟数据线引脚 sbit DS1302_RST = P15; /实时时钟复位线引脚sbit ACC0 = ACC0;sbit ACC7 = ACC7;char hide_sec,hide_min,hide_hour,hide_day,hide_week,hide_month,hide_year; /秒,分,时到日,月,年位闪的计数sbit Set = P20; /模式切换键sbit Up = P21; /加法按钮sbit Down = P22; /减法按钮sbit out = P23; /立刻跳出调整模式按钮char done,count,temp,flag,up_flag,down_

14、flag;uchar TempBuffer5,week_value2;void show_time(); /液晶显示程序/*1602液晶显示部分子程序*/Port Definitions*sbit LcdRs= P25;sbit LcdRw= P26;sbit LcdEn = P27;sfr DBPort = 0x80;/P0=0x80,P1=0x90,P2=0xA0,P3=0xB0.数据端口/内部等待函数*unsigned char LCD_Wait(void)LcdRs=0;LcdRw=1;_nop_();LcdEn=1;_nop_();LcdEn=0;return DBPort;/向LC

15、D写入命令或数据*#define LCD_COMMAND0 / Command#define LCD_DATA1 / Data#define LCD_CLEAR_SCREEN0x01 / 清屏#define LCD_HOMING 0x02 / 光标返回原点void LCD_Write(bit style, unsigned char input)LcdEn=0;LcdRs=style;LcdRw=0;_nop_();DBPort=input;_nop_();/注意顺序LcdEn=1;_nop_();/注意顺序LcdEn=0;_nop_();LCD_Wait();/设置显示模式*#define

16、LCD_SHOW0x04 /显示开#define LCD_HIDE0x00 /显示关 #define LCD_CURSOR0x02 /显示光标#define LCD_NO_CURSOR0x00 /无光标 #define LCD_FLASH0x01 /光标闪动#define LCD_NO_FLASH0x00 /光标不闪动void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode);/设置输入模式*#define LCD_AC_UP0x02#define LCD_AC_DOWN0x00

17、/ default#define LCD_MOVE0x01 / 画面可平移#define LCD_NO_MOVE0x00 /defaultvoid LCD_SetInput(unsigned char InputMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x04|InputMode);/初始化LCD*#define AM(X)X#define PM(X)(X+12) / 转成24小时制#define DS1302_SECOND0x80 /时钟芯片的寄存器位置,存放时间#define DS1302_MINUTE0x82#define DS1302_HOUR0x84 #define

18、DS1302_WEEK0x8A#define DS1302_DAY0x86#define DS1302_MONTH0x88#define DS1302_YEAR0x8C 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; i>0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC >> 1; unsigned char DS1302OutputByt

19、e(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i>0; 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; DS13

20、02InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucData; up_flag=1; if(temp>0x7) temp=1; break; case 5: temp=Read1302(DS1302_DAY); /读取日数 temp=temp+1; /日数加1 up_flag=1; if(temp>

21、;0x31) temp=1; break; case 6: temp=Read1302(DS1302_MONTH); /读取月数 temp=temp+1; /月数加1 up_flag=1; if(temp>0x12) temp=1; break; case 7: temp=Read1302(DS1302_YEAR); /读取年数 temp=temp+1; /年数加1 up_flag=1; if(temp>0x85) temp=0; break; default:break;while(Up=0); void Downkey()/降序按键 Down=1;if(Down=0) mdel

22、ay(8); switch(count) case 1: temp=Read1302(DS1302_SECOND); /读取秒数 temp=temp-1; /秒数减1 down_flag=1; /数据调整后更新标志 if(temp=0x7f) /小于0秒,返回59秒 temp=0x59; break; case 2: temp=Read1302(DS1302_MINUTE); /读取分数 temp=temp-1; /分数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x59; /小于0秒,返回59秒 break; case 3: temp=Read1302(DS1302_H

23、OUR); /读取小时数 temp=temp-1; /小时数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x23; break; case 4: temp=Read1302(DS1302_WEEK); /读取星期数 temp=temp-1; /星期数减1 down_flag=1; if(temp=0) temp=0x7; break; case 5: temp=Read1302(DS1302_DAY); /读取日数 temp=temp-1; /日数减1 down_flag=1; if(temp=0) temp=31; break; case 6: temp=Read130

24、2(DS1302_MONTH); /读取月数 temp=temp-1; /月数减1 down_flag=1; if(temp=0) temp=12; break; case 7: temp=Read1302(DS1302_YEAR); /读取年数 temp=temp-1; /年数减1 down_flag=1; if(temp=-1) temp=0x85; break; default:break;while(Down=0); void Setkey()/模式选择按键Set=1;if(Set=0) down_flag=0; hide_hour+; if(hide_hour>3) hide_

25、hour=0; show_time(); while(count=4);break; case 4:do /count=4,调整星期 hide_hour=0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x8a,temp); /写入新的星期数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_week+; if(hide_week>3) hide_week=0; show_time(); while(count=5);break; case 5:do /count=5,调整日 hide_week=0; outkey(); Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Upkey(); Downkey(); if(up_flag=1|down_flag=1) Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 Write1302(0x8c,temp); /写入新的年数 Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 up_flag=0; down_flag=0; hide_year+; if(hide_