万年历设计报告

1、 广东科学技术职业学院 万年历 设 计 报 告论文题目： 电子万年历的设计与实现 所属系部： 机械与电子工程系指导老师： 陈明芳 尹海昌 学生姓名： 杨秋龙 陈伟洲 傅锐槟 专 业： 应用电子技术 2011 年 5 月 8 日 广东科学技术职业学院 （万年历）设计任务书题 目： 万年历任务与要求：（1）准确显示：时、分、秒（24小时制）（2）显示星期（3）显示公历（4）时间、日期、星期可调节（5）可调节按键手动锁（6）时间与阳历能够自动关联并显示是否闰年（7）能进行整点报时时 间： 2011 年 4 月 29 日 至 2011 年 5 月 9 日 所属系部： 机械与电子工程系学生姓名： 杨秋龙

2、 陈伟洲 傅锐槟 专 业： 应用电子技术指导单位或教研室： 广东科学技术职业学院指导教师： 陈明芳 尹海昌 2011 年 5 月 8 日 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。这次设计通过对它的学习，应用

3、，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、LCD1602、蜂鸣电路、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，能进行时、分、秒的显示。关键词 单片机 整点报时 万年历  目 录一、系统方案 .5 1.1 作品实现的功能 .5 1.2 系统基本方案选择和论证 51.2.1单片机芯片的选择方案和论证 .51.2.2 显示模块的选择方案和论证 .51.2.3 母板的选择方案和论证 .51.2.4 电源的选择方案与论证 .61.3 电路设计方案

4、的描述.6 二、系统的软件设计.7 2.1 程序流程框图 .5 三、系统的硬件设计与实现.103.1电路设计框图.10 3.2系统硬件概述.10 3.3主要单元电路的设计.10 3.3.1单片机主控制模块的设计.10 3.3.2 键盘模块的设计 .11 3.3.3 整点报时模块的设计.123.3.4 显示模块的设计 .12 四. 测试方案与结果分析.14 4.1测试仪器.144.2软件测试平台 Keil C51.144.3显示模块测试.144.4 测试结果分析与结论.15 4.4.1 测试结果分析.15 4.4.2 测试结论.15 4.4.3 材料清单.15五、作品总结.15 六、致谢词.15

5、七、参考文献.16 附录一 系统电路图.17 附录二 系统程序（C语言 ）.18一、系统方案 1.1 作品实现的功能： （ ）基本功能 准确显示：时、分、秒（24小时制） 显示星期 显示公历 时间、日期、星期可调节( 2 ) 发挥部分 可调节按键手动锁 时间与阳历能够自动关联； 能进行整点报时； ( 3 ) 创新点 采用焊接电路板和PCB印刷电路板相结合的方式，使作品外观更加简洁； 通过英文来显示星期制，使画面更加简单易懂； 使用PCB印刷电路板供电，方便连线。 1.2 系统基本方案选择和论证 1.2.1单片机芯片的选择方案和论证： 方案1：采用STC89S52,采用Flash ROM；能以3

6、V超低电压下工作；同时也与MCS-51系列单片机完全兼容，内部具有8KB ROM ，256B RAM，5个中断源和3个定时器，虽然且具有在线编程可擦除技术，但由于现有器件的限制，没法立即使用。方案2：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,虽然不具备ISP在线编程技术，但是属于现有作品，而且可以直接下载写入进行试验调试，所以可以直接利用。选择方案2：因为要存储的程序C51能够满足，并要在一定近期内可以利用，所以选择容量足够已经自己已经制作好的电路版使用。 1.2.2 显示模块的选择方案

7、和论证： 方案1：采用LCD1602作为显示模块。能显示两行数据，体积精小，成本低，操作方便简单。 方案2：采用LCD12864作为显示模块。能显示多行数据并能显示图片和中文，但体积庞大，成本高，。 选择方案1：LCD1602不能只用一页就能显示出所有内容，但给予编程者更多的发挥空间，可通过简单的英文字母代替中文。而且其体积小，耗能低，成本低特点，适合我们以精巧价廉为主的设计。 1.2.3母板的选择方案和论证： 方案1：采用面包板作为母板。可将元件插入孔中测试电路及元件，使用方便，但焊接线路繁琐，容易因虚焊，焊点松动，桥接等问题给电路调试带来极大不便，且不利于拆焊，不宜进行大规模电路实验。方案

8、2：采用印刷电路板作为母板。焊接工序较少，可直接把元件焊入指定位置，方便测试电路，不易出现错误焊接，且外形整洁美观大方。但成本较高，需要熟练掌握Protel和制板工艺，适合进行大规模电路实验。 选择方案1和方案2相结合：对于线路不多，但焊点繁多，且要求板面精巧简洁的主控模块，采用面包板作为母板；对于线路繁多，但焊点较少，且作为主要的控制模块模块，采用印刷电路板作为母板。采用两种方案相搭配，不但能使不同的模块扬长避短，更能最大程度地发挥不同设计者的制板风格。 1.2.4电源的选择方案和论证： 方案1：采用三节干电池串联提供4.5V工作电压，只需配备一个电池座以及三节1.5V干电池。方案2：采用S

9、TC89C52在USB接口得到的电源。方案3：使用AC-DC变压器提供5V电源，需要220V市电电源插座。但电压不易控制，存在安全隐患。 选择方案2：考虑到之前制作STC下载器多预备出来的一个电源接口，用现成的比较方便。 1.3 电路设计方案描述 综上各方案所述,对此次作品的方案选定: n 采用STC89C52作为主控制系统，C语言程序作软件设计，控制其I/O口; n 以焊接电路板和PCB印刷电路板相结合组成母板 n LCD1602显示屏，双行显示 n 蜂鸣器，进行整点报时 二、系统的软件设计 2.1程序流程框图 开始初 始 化 读、写、显示日期时间 时间调整子程序 是 中断 否 整点报时子程

10、序 循环复位图2-A 主程序流程图图2-B阳历程序流程图图2-C分秒时程序流程图三、系统的硬件设计与实现 3.1 电路设计框图 1602液晶显示模块 STC89C52 主控制模块 键盘模块 3.2 系统硬件概述 本电路基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个多功能数字时钟系统。单片机扩展的LCD显示器用来显示秒、分、时计数单元中的值。整个设计包括两大部分: 硬件部分和软件部分,以单片机为核心, 配以一定的外围电路和软件。该时钟系统主要由1602液晶显示模块、键盘控制模块以及单片机系统组成。能够准确显示时间（显示格式为时时

11、：分分：秒秒，24小时制），可随时进行时间调整。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。3.3 主要单元电路的设计 3.3.1 单片机主控制模块的设计 STC89C52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。 单片机的主控制系统如下图（图-1）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

12、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-1 所示 图3-1 主控制系统 3.3.2 键盘模块的设计 从键盘上往下数分别是按键: 设置 S0,加 S1,减 S2, 锁键 S3,复位 S4 S 0：在走时模式下按此键则进入修改时间参数（即年月日时分秒和星期制）模式，每按一下则可以选从左到右从上到下，选择要另一个的时间参数（即年月日时分秒和星期制）；在调整时间模式下，光标闪烁到最后一位（即秒）时，再按一次则相当于退出，回到走时页面S 1：在修改时间参数模式下，按此键可实现对应时间参数相加（每按一次自加1）S

13、2：在修改时间参数模式下，按此键可实现对应时间参数相减（每按一次自减1） S 3：在走时模式下，按此键置1，则停止整点报时，允许进入调整时间模式；再按此键置0则可以恢复整点报时功能，并且禁止修改时间参数（即年月日时分秒和星期制）S 4：复位功能，按下此键后单片机初始化，流动显示初始化页面后，进入走时模式 如图3-2 所示 图3-2 键盘模块电路图 3.3.3 整点报时编写中断程序，利用STC89C52单片机外部中断INT1，在走时模式下，按下锁键S3键置1，则停止整点报时，允许进入调整时间模式；再按此键置0，则可以恢复整点报时功能（报时同时LED灯跟随闪烁），并且禁止修改时间参数（即年月日时分

14、秒和星期制）。PS:蜂鸣器的驱动采用NPN9013控制，当P3.6端口输出低电平时，则蜂鸣导通。具体连线如上图3-2。3.3.4 显示模块的设计 1602采用标准的16脚接口，其中VSS为地电源，VDD接5V正电源，V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为

15、低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。D0D7为8位双向数据线。 1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。 如图3-3 所示 图3-3 显示模块模块电路图四. 测试方案与结果分析4.1测试仪器序号名称作用1KEIL 51 软件编写调试C程序并生成可烧录hex文件2仿真软件P

16、roteus对电路进行焊接前的仿真与测试3数字万用表测试工作电压检测电路运行状况4USB接口提供5伏输出电源5STC89C52下载器电路板测试相关元件与程序的可行度与运行情况4. 2 软件测试平台 Keil C51 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编

17、译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试。4.3显示模块的调试出现的问题：LCD1602液晶显示屏背景灯亮但不显示内容解决问题：初步假设电源已供电但单片机没有工作。用万用表测试单片机引脚P13（即LCD使能端6脚）和P12（即LCD写数据命令选择端4脚），均有电位的变化，推出单片机已经工作。再次假设，LCD1602液晶显示屏的对比度没有调好，即3脚的电位器没有调好。使电路工作，缓慢旋动电位器

18、，但仍无内容显示。三次假设，LCD1602液晶显示屏某些引脚短路。编写程序使由单片机控制的4、6、714引脚设为高电平，经万用表检测均为高电平正常，再编写程序使由单片机控制的4、6、714引脚设为低电平，经万用表检测发现6脚LCD使能端仍为高电平，使能端持续高电平会令数据命令无法写入LCD1602液晶显示屏，导致无内容显示，仔细观察实际电路，发现6脚线路11某地方与VCC相连（方前由于线路的紧凑难以发现此错误），改正后，LCD1602液晶显示屏显示正常，问题解决。4.测试结果分析与结论 4.1 测试结果分析 （1）在测试中遇到LCD1602显示不出来,首先使用万用表对电路进行测试,检测工作电压

19、是正常并查找出电路没正常工作的部分，再次检查各引脚的接线情况。4.4.2 测试结论 经过多次的反复测试与分析,形成了一套系统高效的调试方法。对电路的原理及功能有了更深刻清晰的认识。提高了对电路的分析能力的同时更提高了我们创新设计能力。在软件的编程方面也有所突破。提高与巩固了我们课堂上所学的知识。4.4.3 材料清单1602显示模块序号元件类型参数/型号数量单位1三极管S90131个2lcd16021片3电阻10K10个4蜂鸣器1个5自锁开关单联1个6DC插座小口1个7DC电源线小口1条8自锁开关双联1个9复位开关小1个10排针8P2个11排针16P1个12万用板7cmx9cm 1块13杜邦线8

20、P2条STC89C52下载器序号元件类型参数/型号数量单位1ICSTC89C52RC1片2ICMAX232A1片3IC座40P 活动座1个4IC座16P1个5晶振12M1个6USB接口公头1个7串口DB9母头1个8自锁开关双联2个9复位开关小1个10排插8P3个11排插2P1个12覆铜板7cm x 8.5cm1块13USB线1m1条14串口线USB转串口1条15电解电容100uF/25V1只16电解电容10uF/25V1只17瓷片电容1045只18瓷片电容30pF2只19电阻10k1只20电阻4309只21发光二极管3 绿8只22发光二极管3 红1只五、作品总结 在整个设计过程中，我们充分发挥

21、团队合作精神，分工明确，发挥个人的主观能动性，通过自己学习，自己探讨，学习了很多关于单片机和相关程序等各方面的知识，较好的完成了作品，达到了预期的目的。我们从零开始，凭借一股参赛的热忱和对新知识的渴望，专心学习、相互讨论，深入研究，一起进步。付出的总有结果，最后的作品基本达到最初的设想。 在一开始的电路焊接时，一度出线液晶显示屏无法显示的现象。但后来我们通过检查电路，分析一些参数最终查出问题所在。从而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，要细心谨慎。如果急于求成。可能会事倍功半。对于电路的设计、布局，事先要有良好的构思，才能使电路板美观、大方。程序编写开始时遇到了很多的问题，

22、经过静心思考和讨论，理清了思路，顺利解决。 在这次制作中，从方案论证、硬件电路设计到软件设计，工作量非常大。而我们只有课余时间可以利用，如果我们不能很好的分工合作，是不能完成的。我们集中时间在一起讨论，商定最终方案，确定硬件电路、软件编程。由于在此之前我们都没有工程实际经验，在调试过程中设计中的一些不合理因素就表现出来了。调试过程更是对我们耐力的考验，许多问题莫名其妙地发生了。我们曾经沮丧过，懊恼过，但我们没有被失败吓倒，我们继续保持着高度的热情，共同奋斗，认真地找出错误、不足之处，一一进行改正，不断提高。就这样，各项功能一点点地被实现，我们也一步步地向前进，最终迎来了胜利的曙光。 在这过程中

23、我们常会遇到一些自己觉得比较困惑的的问题，这时，向尹海昌老请教，大家一起讨论，互通有无，使我们从中受益非浅。虚心向别人学习，取人之长，补己之短，是一种很重要的学习方法。此次比赛提高了自主学习和团队协作的能力，特别是做事要耐心认真，一步一个脚印，不可急于求成。整个过程受益匪浅，使自己得到全方位的锻炼。 六、致谢词 感谢学院给我们提供了一个展现自己的平台，给了我们一次煅炼机会，提高我们的动手能力和并把知识付诸于实践。 在做作品的日子里得到了指导教师的悉心指导，特此向指导教师致以诚挚的感谢。也感谢其他提供相关技术帮助的老师和同学，你们支持和鼓励给了我们完成这份作品的信心和动力。在此深表谢意。七、参考

24、文献 1 陈正振 编 电子电路设计与制作 广西交通职业技术学院信息工程系 2007 2 杨子文 编 单片机原理及应用 西安电子科技大学出版社 2006 附录一: 系统电路图附录二: 系统程序#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P34;sbit lcden=P35;sbit ring=P37;sbit ringing=P10 ;/sbit rd=P37;sbit s1=P30;/设置按钮sbit s2=P31;/加按钮sbit s3=P32; /减按钮uchar nu

25、m=0,count=0,s1num=0;char second=0,minute=0,hour=0,day=1,month=1,year=0,week=1;uchar tab1=" 2000-01-01 MON"uchar tab2=" 00:00:00 " /定义LCD开机显示字符void baoshi();void delay(uint t) /延时子程序uint x,y;for(x=t;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com) /写LCD控制字子程序（根据LCD资料时序图）rs

26、=0;delay(5);lcden=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0; void write_date(uchar date)/写LCD数据子程序rs=1;delay(5);lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_smh(uchar add,uchar date) /写LCD，刷新数据 add为待显示数据的位置，date为待显示的数据uchar shi,ge;shi=date/10; ge=date%10; /将两位数分开显示write_com(0x80+0x4

27、0+add); / 设置数据地址指针（根据LCD资料）delay(5);write_date(0x30+shi);delay(5);write_date(0x30+ge); /根据LCD资料中的字符表显示数字void write_dmy(uchar add,uchar date)uchar shi,ge;shi=date/10; ge=date%10; /将两位数分开显示write_com(0x80+add); / 设置数据地址指针（根据LCD资料）delay(5);write_date(0x30+shi);delay(5);write_date(0x30+ge); /根据LCD资料中的字符表

28、显示数字void write_week(uchar week)write_com(0x80+0x0c);switch(week)case 1:write_date('M');/星期数为1时，显示 write_date('O'); write_date('N'); break; case 2:write_date('T');/星期数据为2时显示 write_date('U'); write_date('E'); break;case 3:write_date('W');/星期数据为3时

29、显示 write_date('E'); write_date('D'); break;case 4:write_date('T');/星期数据为4是显示 write_date('H'); write_date('U'); break;case 5:write_date('F');/星期数据为5时显示 write_date('R'); write_date('I'); break;case 6:write_date('S');/星期数据为6时显示 wri

30、te_date('T'); write_date('A'); break;case 7:write_date('S');/星期数据为7时显示 write_date('U'); write_date('N'); break; void keyscan() /键盘扫描子程序/rd=0; if(s1=0) /设置键按下delay(5); /延时消抖，5msif(s1=0)s1num+; TR0=0; /时钟暂停while(!s1); /按键松手检测switch(s1num)case 1: /若只按设置键一下，年 位置光标

31、闪烁write_com(0x80+4);write_com(0x0f);break;case 2: /月 位置闪烁write_com(0x80+7);write_com(0x0f);break;case 3: /日 位置闪烁write_com(0x80+10);write_com(0x0f);break;case 4: /星期位置闪烁write_com(0x80+14);write_com(0x0f);break;case 5: /时 位置闪烁write_com(0x80+0x40+5);write_com(0x0f);break;case 6: /分 位置闪烁write_com(0x80+0

32、x40+8);write_com(0x0f);break;case 7: /秒 位置闪烁write_com(0x80+0x40+11);write_com(0x0f);break;case 8:TR0=1;s1num=0;write_com(0x0c);break;if(s1num!=0) /若设置键被按下if(s2=0)delay(5); /消抖if(s2=0) /加 按钮被按下while(!s2);/松手检测switch(s1num)case 7:/若秒位置闪烁，执行秒加1，并刷新LCD显示值second+; if(second=60)second=0; /若计满60，秒回0write_s

33、mh(10,second); write_com(0x80+0x40+11);break;case 6: minute+;if(minute=60)minute=0;write_smh(7,minute);write_com(0x80+0x40+8);break;case 5:hour+;if(hour=24)hour=0;write_smh(4,hour);write_com(0x80+0x40+5);break;case 4:week+;if(week=8) week=1; write_week(week);write_com(0x80+14);break;case 3:day+;swit

34、ch(month)case 1:case 3:case 5:case 7:case 8:case 10:case 12:if(day=32)day=1;break;case 2:if(year%4=0|year%400=0)if(day=30)day=1;elseif(day=29)day=1;break;case 4:case 6:case 9:case 11:if(day=31)day=1;break;write_dmy(9,day);write_com(0x80+10);break;case 2:month+;if(month=13)month=1;write_dmy(6,month);

35、write_com(0x80+7);break;case 1:year+;if(year=100)year=0;write_dmy(3,year);write_com(0x80+4);break;if(s3=0) /若减按钮被按下delay(5); /消抖if(s3=0)while(!s3); /松手检测/*if(s1num=1)second-;if(second=-1)second=59;write_smh(10,second);write_com(0x80+0x40+11);if(s1num=2)minute-;if(minute=-1)minute=59;write_smh(7,minu

36、te);write_com(0x80+0x40+8);if(s1num=3)hour-;if(hour=-1)hour=23;write_smh(4,hour);write_com(0x80+0x40+8);*/switch(s1num)case 7:second-;if(second=-1)second=59;write_smh(10,second);write_com(0x80+0x40+11);break;case 6:minute-;if(minute=-1)minute=59;write_smh(7,minute);write_com(0x80+0x40+8);break;case

37、5:hour-;if(hour=-1)hour=23;write_smh(4,hour);write_com(0x80+0x40+5);break;case 4:week-;if(week=0)week=7;write_week(week);write_com(0x80+14);break;case 3:day-;switch(month)case 1:case 3:case 5:case 7:case 8:case 10:case 12:if(day=0)day=31;break;case 2:if(year%4=0|year%400=0)if(day=0)day=29;elseif(day

38、=0)day=28;break;case 4:case 6:case 9:case 11:day+;if(day=0)day=30;break;write_dmy(9,day);write_com(0x80+10);break;case 2:month-;if(month=0)month=12;write_dmy(6,month);write_com(0x80+7);break;case 1:year-;if(year=-1)year=99;write_dmy(3,year);write_com(0x80+4);break;void init() /初始化子程序write_com(0x38);

39、 write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01); /以上四条均为LCD资料中的初始化操作，分别代表：显示模式设置，显示设置，光标设置，清屏设置for(num=0;num<15;num+)/LCD开机显示指定的字符串write_date(tab1num);write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<14;num+)write_date(tab2num);TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;/定时器0初始化EX1=1;IT1=0;void main()init(); /初始化 while(1) baoshi(); ;void int1() interrupt 2 keyscan() ;void baoshi() unsigned char a; if(hour=1&&minute=00)|(hour=13&&minute=00) /整点报时 if(second=00) for(a=0;a<1;a+) ring=0; ringing=0; delay(750); ring=1; ringing=1; delay(750); if(ho