单片机课程设计报告日历

1、 单片机原理与应用课程设计题 目： 系 部： 专 业： 班 级： 学生姓名: 学 号: 指导教师: 2013年 12 月 22 日目 录1 设计任务与要求11. 1 设计任务112 设计要求12 设计方案121 设计思路122 芯片选择12.2.1 单片机STC89C5212.2.2 DS1302芯片22.2.3 LED数码管2 2.2.4 MAX232功能简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 2.2.5 74LS174功能简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 硬件电路设计531 电

2、路设计框图532 主要单元电路的设计53.2.1 单片机主控制模块的设计53.2.2 时钟电路模块的设计63.2.3 显示模块电路. 64 主要参数计算与分析741 计算与分析75 调试过程751 硬件调试75.1.1 硬件电路故障75.1.2 硬件调试方法752 软件调试85.2.1 软件电路故障85.2.2 软件调试方法86 结论97 附录107.1 电子日历PCB图107.2 电子日历实物图10 7.3 元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 7.4 源程序. . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 参考文献2426 / 28文档可自由编辑打印1 设计任务与要求1. 1 设计任务 本课题实验主要采用STC89C52芯片和DS1302芯片与LCD1602液晶显示屏等芯片来完成一个简易的电子万年历。改万年历可以显示年月日、时分秒，并且年月日与时分秒可以通过手动翻页显示。12 设计要求设计一个以单片机为核心的电子万年历，可实现功能：（1） 显示年、月、日、时、分和秒功能；（2） 具备年、月、日、时、分和秒校准功能；2 设计方案21 设计思路系统分为主控模块、时钟电路模块、温度检测模块、按键扫描模块、LCD显示

4、模块、电源电路、复位电路、晶振电路等模块。主控模块采用AT89C51单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间，显示模块采用LCD1602，时钟电路模块采用DS1302时钟芯片实现对时间、日期的操作。22 芯片选择2.2.1单片机(AT89C52)（一）AT89C52的介绍AT89C52单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O接口电路等一台计算机所需要的基本功能部件，AT89C52单片机内包含下列几个部件：（1） 一个8位CPU；（2）一个片内振荡器及时钟电路；（3）4K字节ROM程序存储器；（4）128字节RAM数据存储器；（5）两个16位定时器/计数

5、器；（6）可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路；（7）32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）；（8）一个可编程全双工串行口；（9）具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。（二） AT89C52单片机的部分管脚说明：AT89C52单片机采用40条引脚双列直插式器件，引脚除5V（ 40脚）和电源地（ 20脚）外，其功能分为时钟电路、控制信号、输入/输出三大部分： STC89C52引脚图 STC89C52实物图（三）另外介绍一下输入输出引脚（本系统只用到P0、P1、P2口）：(1) P0端口P0.0-P0.7 是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写

6、1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。(2) P1端口P1.0P1.7是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。(3) P2端口P2.0P2.7是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作

7、输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变2.2.2 DS1302芯片DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、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。图2.2.2 DS1302引脚功能图DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源

8、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32.768kHz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传送的方法。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RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变

9、为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。2.2.3 LED数码管本课程设计采用共阳极数码管2.2.4 MAX232第一部分是电荷泵电路:由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2I

10、N）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从11引脚（T1IN）、10引脚（T2IN）输入转换成RS-232数据从14脚（T1OUT）、7脚（T2OUT）送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚（R1IN）、8引脚（R2IN）输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚（R1OUT）、9引脚（R2OUT）输出。第三部分是供电:15脚GND、16脚VCC（+5v）。2.2.5 74LS174 74LS164为8位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下：54/74164185mW54/74LS16480mW当清除端（CLEAR

11、）为低电平时，输出端（QAQH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。引脚：CLOCK：时钟输入端CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）A，B：串行数据输入端QAQH：输出端3 硬件电路设计31 电路设计框图LED数码管显示电路电源驱动电路DS1302时钟控制电路STC89C52RC单片机主控电路手动键盘控制电路图3.1 电路设计框图32 主要单元电路设计单元电路的设计包括主控制系统、时钟电路模块、

12、显示模块、复位电路和稳压电路的设计。3.2.1 单片机主控制模块的设计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30PF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30PF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。图3.2.1 主控制系统3.2.2 时钟电路模块的设计如图所示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

13、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输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。I/O为串行数据输入端（双向）。SCLK始终是输入端。图3.2.2 DS1302的引脚图3.2.3 显示模块电路显示电路采用3位共阳极LED数码管。内部的三个数码管共用adp这8根数据线，共有12个引脚，引脚排列依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，以逆时针方向依次为112脚。数码显示管需要74LS164来驱动。 图3.2.3 数码管与74LS164驱动电路

14、 4 主要参数计算与分析41 计算与分析本设计完成了设计任务的所有要求。单片机采用STC89C52，编译环境为keil，程序使用C语音进行编写。电路设计使用proteus仿真软件进行仿真调试，在Altium Designer上设计原理图并绘制PCB图。设计硬件制作比较顺利。接着，主要是程序的调试。程序调试的难点在于设计的功能模块过多，程序结构比较复杂，使得调试起来比较费时间。完成设计任务的要求1：显示年月日、时分秒。2：具有可调整日期和时间功能。5 调试过程51 硬件调试单片机应用系统的硬件和软件调试是交叉相互进行的，但通常是先排除样机中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全地和仿真器相连，

15、进行综合调试。5.1.1 硬件电路故障（1）错线、开路、短路解决方法：在画原理图时仔细检查、校正即可解决。（2）元器件损坏解决方法：在设计过程中要明确各元器件的工作条件，严格按照元器件正常工况下进行操作，损坏的元器件要及时更换，以免损坏其他元件或影响电路功能的实现。（3）电源故障解决方法：电源必须单独调试好以后才能加到系统的各个部件中。当所有部分在该电源作用下都能正常工作，就选用该电源。5.1.2 硬件调试方法本设计调试过程中所用的调试方法是静态测试：在样机加电之前，首先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。第二步是加电

16、后检查各个插件上引脚的电位，仔细测量各点电位是否正常，尤其应注意单片机插座上的各点电位，若出现较高电压值，联机时将会损坏仿真器。第三步是在不加电情况下，除单片机以外，插上所有的元器件，最后用仿真适配器将样机的单片机插座和仿真器的仿真接口相连，为联机调试做准备。52 软件调试5.2.1 软件电路故障设计软件部分可能出现这种错误的现象：（1）当以断点或连续方式运行时，目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有，这是由于程序转移到意外之处或在某处死循环所造成的。解决方法：在采用实时多任务操作系统时，错误可能在操作系统中，没有完成正确的任务调度操作，也可能在高优先级任务程序中，该任务不释放处理器

17、，使CPU在该任务中死循环。通过对错误程序的修改使其实现预期的功能。（2）结果不正确对于本设计而言，由于采用的是单片机C51语言，在检查程序时，需要按模块一步步查询、修改，直到所有模块都能正常工作，则显示结果会达到预期值。5.2.2 软件调试方法软件调试所使用的方法有：计算程序的调试方法、I/O处理程序的调试法、综合调试法等。（1）计算程序的调试方法根据计算程序的功能，事先准备好一组测试数据。调试时，用仿真器的写命令，将数据写入计算程序的参数缓冲单元，然后从计算程序开始运行到结束，运行的结果和正确数据比较，如果对有的测试数据进行测试，都没有发生错误，则该计算程序调试成功；如果发现结果不正确，改

18、用单步运行方式，即可检查出错误所在。（2）I/O处理程序的调试对于A/D转换一类的I/O处理程序是实时处理程序，因此一般用全速断点运行方式或连续运行方式进行调试。（3）综合调试综合调试一般采用全速断点运行方式，这个阶段的主要工作是排除系统中遗留的错误以便提高系统的动态性能和精度。在综合调试的最后阶段，应在目标系统的晶振频率内工作，使系统全速运行目标程序，实现了预定功能技术指标后，便可将软件固化，然后在运行固化的目标程序，成功后目标系统便可脱机运行。一般情况下，这样一个应用系统就算研制成功。6 结论本次基于单片机STC89C52等器件制作一个电子万年历。用单片机进行数据控制、处理，送到显示器显示

19、，硬件结构简单，所用元件较少，大大降低了制作成本。软件采用C语言实现，程序简单可读写性强，效率高。与传统的电路相比，具有方便操作、处理速度快、稳定性高、性价比高的优点，具有一定的使用价值。刚开始接到课程设计任务，认为挺简单的，然而真正开始动手制作时才知道并不是那么简单，我和同组的组员了无头绪，在不断查阅资料，相互讨论，以及请教指导老师之后，有了突破性进展；紧接着，我们的设计有了细致的分工，分工的同时大家经常一起探讨设计过程中出现的种种问题，并将不懂的请教老师解答，最终在大家不懈努力下，课程设计成功完成。实习的结果是我们不再是约束在理论上，而是锻炼了我们的动手能力和分析、解决问题的能力，积累经验

20、，培养按部就班，一丝不苟的工作和对所学知识的综合应用能力，了解了很多课本上学不到的知识，设计中有好多问题都是因为理论知识不扎实，概念的模糊,使我们明白要把所学到的理论转化为实践需要一段努力学习的过程；在做一个设计的过程中，一定要注意理论和实践同步进行，光有理论知识还是远远不够的，要用实践去检验理论，用理论指导实践。这样的实践环节在我的学生生涯是很难得的，也为我们以后步入社会开始工作打下了一定的基础，最后我也要感谢组里的同学们，只有在他们团结协作下，本次课程设计才可以顺利进行并实现所有功能，同时我也明白了团结协作的重要性。由于本人水平有限，在技术指标和论文写作中可能存在一些缺陷，恳请各位老师批评

21、指教。7 附录71 电子日历PCB图72 电子日历实物图73 元件清单序号器件名称规格、封装数量备注1单片机STC89C521基本配置240脚IC座1基本配置31302芯片DS1302 、DIP81基本配置48脚IC座1基本配置5晶振32.768K1基本配置6晶体11.0592MHz1基本配置7瓷片电容30PF2基本配置8电解电容1000uF/25v1基本配置9三极管9015(PNP) TO-927基本配置10LEDSP410561N2基本配置11电阻2224基本配置12电阻3318基本配置13排阻9013414电阻2026基本配置15MAX813座116MAX813117独石电容1045基本

22、配置18自锁开关1基本配置19DS1302芯1基本配置201302 IC座1基本配置21接触开关Power4基本配置22串行口1基本配置23电源接线口1基本配置24保险丝座1基本配置25保险丝1基本配置图7.3.3 单片机课程设计器件清单 7.4 源程序#include#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define th0 0xf1#define tl0 0xffsbit simuseri_CLK=P25; /用P25模拟串口时钟sbit simuseri_DATA=P24; /用P24模拟串口数据sbi

23、t SEG5=P00; sbit SEG4=P01; sbit SEG3=P02; sbit SEG2=P26; sbit SEG1=P27; sbit SEG0=P07; sbit a0=ACC0;sbit ss=P10;/开始键sbit sec=P11;/秒加&1302暂停sbit min=P12;/分加sbit hr=P13;/时加unsigned char temp;unsigned char a=0,flag=0,flag2=0;/code unsigned char dis_code=0xe7,0xa0,0x97,0xb5,0xf0,0x75,0x77,0xa1,0xf7,0xf5

24、; /共阴数码管 0-9 - 熄灭表unsigned char dis_code=0x18,0x5F,0x68 ,0x4A,0x0F,0x8A,0x88,0x5E, 0x08,0x0A;unsigned char l_tmpdisplay8;uchar second,minute,hour,day,mon,year; uchar ReadValue; sbit DATA=P04; /时钟1302数据接口sbit RST=P03; /1302复位线sbit SCLK=P05; /1302的时钟线void delay(uint z)/短延时uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=

25、30;y0;y-);void delay1(uint z)/长延时for(;z0;z-);/-/ 函数名称：out_simuseri / 输入参数：data_buf/ 输出参数：无/ 功能说明：8位同步移位寄存器，将data_buf的数据逐位输出到simuseri_DATA/-void out_simuseri(uchar data_buf) / uchar i; i=8; ACC=data_buf; do simuseri_CLK=0; simuseri_DATA=a0; simuseri_CLK=1; ACC=ACC1; while(-i!=0);void SegDisplay()/显示子

26、程序out_simuseri(dis_codel_tmpdisplay0); SEG0=0;delay(2);SEG0=1;out_simuseri(dis_codel_tmpdisplay1); SEG1=0;delay(2);SEG1=1;out_simuseri(dis_codel_tmpdisplay2&0xf7);SEG2=0;delay(2);SEG2=1;out_simuseri(dis_codel_tmpdisplay3); SEG3=0;delay(2);SEG3= 1;out_simuseri(dis_codel_tmpdisplay4&0xf7); SEG4=0;dela

27、y(2);SEG4=1;out_simuseri(dis_codel_tmpdisplay5); SEG5=0;delay(2);SEG5=1;void Write1302(uchar dat) /写1302子程序，一次写入一个字节 uchar i; SCLK=0; /拉低SCLK，为脉冲上升沿写入数据做好准备 delay1(2); /稍微等待，使硬件做好准备 for(i=0;i=1; /将dat的各数据位右移1位，准备写入下一个数据位 void WriteSet1302(uchar Cmd,uchar dat) /1302命令字和数据写入程序。 RST=0; /禁止数据传递 SCLK=0;

28、/确保写数居前SCLK被拉低 RST=1; /启动数据传输 delay1(2); /稍微等待，使硬件做好准备 Write1302(Cmd); /写入命令字 Write1302(dat); /写数据 SCLK=1; /将时钟电平置于已知状态 RST=0; /禁止数据传递 uchar Read1302(void) / 从1302的DATA线读取数据,并返回读取的数据值 uchar i,dat; delay(2); /稍微等待，使硬件做好准备 for(i=0;i=1; /将dat的各数据位右移1位，因为先读出的是字节的最低位 if(DATA=1) /如果读出的数据是1 dat|=0x80; /将1取

29、出，写在dat的最高位 SCLK=1; /将SCLK置于高电平，为下降沿读出 delay1(2); /稍微等待 SCLK=0; /拉低SCLK，形成脉冲下降沿 delay1(2); /稍微等待 return dat; /将读出的数据返回 uchar ReadSet1302(uchar Cmd)/1302读取数据子程序，先写入读命令字，然后再读数据，并返回读取的数据 uchar dat; RST=0; /拉低RST SCLK=0; /确保写数居前SCLK被拉低 RST=1; /启动数据传输 Write1302(Cmd); /写入命令字，Cmd是命令字，用于设置读取的数据地址，和数据类型 dat=

30、Read1302(); /读出数据 SCLK=1; /将时钟电平置于已知状态 RST=0; /禁止数据传递 return dat; /将读出的数据返回/*void Init_DS1302(void) /写入1302的初始值子程序,如果使用备用电池，该子程序可以不用。 WriteSet1302(0x8E,0x00); /根据写状态寄存器命令字，写入不保护指令 WriteSet1302(0x80,(0/10)4|(0%10); /根据写秒寄存器命令字，写入秒的初始值WriteSet1302(0x82,(35/10)4|(35%10); /根据写分寄存器命令字，写入分的初始值WriteSet1302

31、(0x84,(0/10)4|(0%10); /根据写小时寄存器命令字，写入小时的初始值 /根据写状态寄存器命令字，写入不保护指令 WriteSet1302(0x86,(21/10)4|(21%10); /根据写秒寄存器命令字，写入秒的初始值WriteSet1302(0x88,(12/10)4|(12%10); /根据写分寄存器命令字，写入分的初始值WriteSet1302(0x8c,(13/10)4)*10+(temp&0x0f);unsigned char hex_bcd_sec(unsigned char temp)return (temp/10)4)*10+(temp&0x0f);uns

32、igned char hex_bcd_min(unsigned char temp)return (temp/10)4)*10+(temp&0x0f);unsigned char hex_bcd_hr(unsigned char temp)return (temp/10)4)|(temp%10);void INTT0()TMOD|=0x01;/定时器设置 16位TH0=th0;TL0=tl0; ET0=1; TR0=1; EA=1;void init1() if(sec=0) delay(2); if(sec=0) while(!sec); TR0=0; temp=bcd_hex_sec(Re

33、adSet1302(0x81)+1; if(temp=60) temp=0; WriteSet1302(0x80,hex_bcd_sec(temp)|0x80); TR0=1; if(min=0) delay(2); if(min=0) while(!min); TR0=0; temp=bcd_hex_min(ReadSet1302(0x83)+1; if(temp=60) temp=0; WriteSet1302(0x82,hex_bcd_min(temp); TR0=1; if(hr=0) delay(2); if(hr=0) while(!hr); TR0=0; temp=bcd_hex

34、_hr(ReadSet1302(0x85)+1; if(temp=24) temp=0; WriteSet1302(0x84,hex_bcd_hr(temp); temp=0; TR0=1; void init2() if(sec=0) delay(2); if(sec=0) while(!sec); TR0=0; temp=bcd_hex_sec(ReadSet1302(0x87)+1; if(temp=32) temp=1; WriteSet1302(0x86,hex_bcd_sec(temp)|0x80); TR0=1; if(min=0) delay(2); if(min=0) whi

35、le(!min); TR0=0; temp=bcd_hex_min(ReadSet1302(0x89)+1; if(temp=13) temp=1; WriteSet1302(0x88,hex_bcd_min(temp); TR0=1; if(hr=0) delay(2); if(hr=0) while(!hr); TR0=0; temp=bcd_hex_hr(ReadSet1302(0x8d)+1; if(temp=23) temp=0; WriteSet1302(0x8c,hex_bcd_hr(temp); temp=0; TR0=1; void main()uchar miao,seco

36、nd;/Init_DS1302(); /将1302初始化,如果1302使用备用电池，这条指令可以不用。/否则每次程序启动重写1302，造成备用电池存储的时间，无法使用。INTT0();miao=ReadSet1302(0x81);second=miao;WriteSet1302(0x80,second&0x7f);while(1) /*if(ss=0) delay(2); if(ss=0) while(!ss);TR0=0; WriteSet1302(0x80,0x7f&ReadSet1302(0x81); TR0=1; */ /*if(sec=0) delay(2); if(sec=0) w

37、hile(!sec); TR0=0; temp=bcd_hex_sec(ReadSet1302(0x81)+1; if(temp=60) temp=0; WriteSet1302(0x80,hex_bcd_sec(temp)|0x80); TR0=1; if(min=0) delay(2); if(min=0) while(!min); TR0=0; temp=bcd_hex_min(ReadSet1302(0x83)+1; if(temp=60) temp=0; WriteSet1302(0x82,hex_bcd_min(temp); TR0=1; if(hr=0) delay(2); if

38、(hr=0) while(!hr); TR0=0; temp=bcd_hex_hr(ReadSet1302(0x85)+1; if(temp=24) temp=0; WriteSet1302(0x84,hex_bcd_hr(temp); temp=0; TR0=1; */ if(ss=0) delay(20); if(ss=0) a+; if(ss=0) delay(2); if(ss=0) while(!ss);TR0=0; WriteSet1302(0x80,0x7f&ReadSet1302(0x81); TR0=1; while(!ss); delay(20); while(!ss); if(flag=1) init1(); flag=0; else