电子万年历设计报告

1、电子万年历设计报告专业班级姓名学号小组指导教师电气工程及其自动化 电气（2）班 马志欣第 22 组王松林电子万年历 概 述电子万年历是一种应用非常广泛的日常计时工具，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、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，二十一世纪的今天，最具代表性的计时 产品就是电子万年历，它是近代世界钟表业界的第三次革命。第 一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表 的走时差从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游 丝的机械

2、钟或表。第二次革命是石英晶体振荡器的应用，发明了 走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用（电子万年 历），使计时产品的走时日差从分级缩小到 1/600 万秒，从原有 传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示 方式，直观明了，并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日 常附属信息的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因此，电 子万年历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。随着科学技 术的快速发展，不断研究创新，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，温度等信息，还具有 时间校准等功能，该电路采用

3、 AT89C51 单片机作为核心，电压可 选用 3-5V 电压供电。一、 内容摘要本设计利用数量较少的芯片制作了一个运用简单的电子万 年历。以单片机作为本设计的核心，实现时钟日历的显示：用八 段 LED 数码管分别显示年、月、日、星期、时、分、秒，用 DS1302 作为该设计的实时时钟芯片，用 74LS164 寄存器来驱动数码管的 各段码，用三极管来驱动数码管的各位码。并且通过 AT89C51 单 片机读取数字温度芯片的内部数据，进行处理后送到数码管显示 其温度功能，通过按键实现调试功能。二、设计要求（1 ）设计电子万年历，实现时钟日历的显示，或显示年、月、 日或时、分、秒，用 DS1302

4、作为设计的实时时钟芯片。 （2）温度记录仪电路设计 :功能：1、 记录温度并保存，每 10 分钟记录一次 温度数据。 2、 可显示时间、温度数据3、 可查询温度数据4、 可由上位机 (电脑)读取温度数据。三、设计方案1、显示时钟功能（1）单片机芯片的选择采用 AT89C51 芯片作为硬件核心，并且与 MCS-51 系列 单片机完全兼容。（2）显示模块的选择采用 LED 数码管，更注重于显示多位数字。（3）时钟芯片的选择采用 DS1302 时钟芯片实现时钟，且精度高，可自动对 时、分、秒进行计数，工作电压在 2.5-5.5V 范围内。2、温度显示功能（1）单片机芯片的选择AT89C51 芯片（2

5、）显示模块的选择采用 LED 数码管来显示温度（3）温度传感器的选择采用温度传感器 DS18B20，传感器 DS1302四、系统硬件框图（1）单片机模块引脚功能 ：AT89C51 单片机有 40 个引脚。Vcc：电源电压+5VGND：接地P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地 址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动 8 个 TTL 逻 辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。P1 口：P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到

6、高电平，此时 可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引 脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P2 口：P2 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O，P2 的 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对 端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作 输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被 外部信号拉低时会输出一个电流。P3 口：P3 口是一组带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O，P3 的 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部的上拉电阻拉高并可作为输入端口。作

7、输入端时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能， 见表 3-1 所示：RST：复位输入。ALE/PROG ：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地 址锁存器允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节XTAL1 ： 振 荡 器 反 相 放 大 器 及 内 部 时 钟 发 生 器 的 输 入 端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。定时/计数器：AT89C51 单片机内含有 2 个 16 位的定时器/ 计数器。中断系统： AT89C51 单片机有 6 个中断源，中断系统主要由 中断允许寄存器 IE、中断优先级寄存

8、器 IP、优先级结构和一些 逻辑门组成。（2） 按键电路（3） 数码管显示（4） 热敏电阻（5） DS1302 系统（精确时钟）DS1302的控制字节的最高有效位 (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 如果为 0，则表示 存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 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。DS1302 引脚图（6） 蜂鸣器（7） 拨动开关五、万年历软件系统的流程当接通电源开始工作后，单片机中的程序开始运行，将对 DS18B20

9、 进行初始化，以便和单片机芯片达成通信协议。完成初 始化后，由于本系统只有一个测温元件，单片机会向其发出跳过 RAM 指令，接下来便可向其发送操作指令，启动测温程序，测温 过程完成后，发出温度转换指令，从而便可将温度转化成数字模 式进行显示读取；同时 DS1302 将读取时分秒及年月日寄存器后 通过 LED 数码管显示时间日期，键盘电路中按键可对实时时钟进 行调整。六、各单元元器件内容介绍1、温度信息采集通过 DS18B20 单线总线的所有执行处理都从一哥舒适化序列 开始，初始化序列包括一个由总线控制器发出复位脉冲和随后由 从机发出的存在脉冲。（1） 复位（2） 存在脉冲（3） 控制器发送 R

10、OM 指令（4） 控制器发送存储器操作指令（5）执行或数据读写 2、时钟的读取（1）DS1302 控制字节（2）DS1302 数据的输入和输出在控制指令字输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时数据被 写入 DS1302 ，数据输入从低位即位 0 开始。在紧跟 8 位的控制指 令字后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿读出 DS1302 的数据，读出数 据时从低位 0 位至高位 7。（3）温度的显示控制先对 LED 数码管进行初始化，当所测温度从 DS18B20 输送到 单片机上之后，在 LED 数码管上显示出来。（4）按键模块使用按键可调整 LED 数码管上显示的数值。七、相关的电路图和实物图电

11、子万年历实物图电子万年历封装图八、调试与软件仿真1、软件的仿真与调试（1）打开 KEIL ，输入所编写的源程序进行编译，在软件的帮助下检查其中的错误并进行修改，直到编译正确后运行。 （2）绘制单片机电子万年历运行电路图。（3） 检查所画电路运行图，确保没错误后，在 PROTEUS 下对 原理图进行加载 KEIL 下的源程序。（4） 加载完成后，进行仿真，观察 LED 数码管情况，程序调试完成后2、硬件调试与连接（1） 检测 AT89C51 运行是否正常（2） LED 数码管显示是否正常（3） 各元件是否正常（4） 将程序下载完调试完后用仿真软件主机与从机连接 主机与从机连接后的电路板情况九、问题分析与总结出现的问题：1、 在焊接电路板时，有些元件出现假焊，致使 LED 数码管不能 正常显示。2、 在接芯片时引脚弄错，致使与电路图不能相互符合。3、 在调试完成后，LED 数码管不能正常显示或出现乱码，检查后 发现是接触不良造成的。