电子设计竞赛《实用多功能万年历》

第二届电子设计竞赛

设计题目《多功能电子万年历》

作品编号:

目录

摘要.............................................2

第一部分：绪论...................................4

第二部分：设计方案原理与理论分析计算..............5

第三部分：硬件设计..................................8

第四部分：软件设计..................................11

第五部分：系统的设计与分析.........................14

第六部分：结论......................................15

第七部分：【附录一】作品外图........................17

【附录二】程序源代码....................18

多功能电子万年历

摘要

“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴”！时间对于我们每一个

人都是非常宝贵的，所以钟表作为人们掌握时间的工具就显

得十分重要！

钟表的出现已经有几百年历史，尤其是摆钟和后来的怀表，

2

可以称作钟表中的经典，不仅大方实用，而且制作精美。但

近几十年，由于微电子的迅猛发展，这样的钟表已经销声匿

迹，取而代之的则是电子时钟。随着社会的发展，人们的消

费水平不断的提高，对生活的要求也越来越高，而电子时钟

不仅精确度更高、外观小巧、功能更加强大更加完善，制作

成本也是非常低。

由于单片机体积小、价格低、可靠性高、适用面广、有其本

身的指令系统等诸多优势，在各个领域得到广泛应用，所

以用单片机控制的电子时钟完全具备时钟的各种功能，硬件

组成非常精简，只需要进行软件的编写，就能够实现我们需

要的功能。

本设计利用STC89c52RC计数器产生时间，并进行处理，辅

以必要的外围电路，用C语言编写程序，并进行模块化设计

而成的的电子万年历。它能显示阳历年，月，日，星期，小

时，分，秒；具有定时报警功能，能够进行整点和半点语音

报时；能用按键调整时间。

关键词：万年历，LCD显示，STC89C52RC,定时报警

Abstract

“Aninchoftimeaninchofgold,gold-inchDifficulttobuy

time"！Timeforeveryoneofusisveryvaluable,sopeople

havetimetowatchasitisaveryimportanttool!

Theemergenceofwatcheshavebeenafewhundredyearsof

history,especiallythependulumclockandwatchlater,can

3

becalledclassicwatches,generousnotonlypractical,but

beautifullyproduced.However,inrecentdecades,duetothe

rapid,developmentofmicroelectronics,suchwatcheshave

disappeared,replacedbytheelectronicclock.Withthe

developmentofsociety,people1sconsumptionlevelofthe

increaseinthedemandsoflifehavebecomemoresophisticated,

andtheelectronicclockisnotonlyahigheraccuracy,the

appearanceofcompact,morepowerfulevenmoreperfect,the

productioncostisverylow.

Single-chipmicrocomputerasaresultofsmallsize,lowcost,

highreliabilityforawiderange,hasitsowncommandsystem

andmanyotheradvantages,arewidelyusedinvariousfields,

soMCUclockelectronicclockwithavarietyofcompletely

features,hardwarecomponentsareverylean,onlytheneed

forsoftwaredevelopment,willbeabletoachievethe

functionalityweneed.

STC89C52RCcountertheuseofthisdesignhaveatimeanddeal

withthenecessaryperipheralcircuits,usingCprogramming

language,andfromthemodulardesignoftheelectronic

calendar.Itshowsthatthesolarcalendaryear,month,day,

weeks,hours,minutesandseconds;withregularpolice

functions,tocarryoutthewholetimeandasinglevoice;

keyscanbeusedtoadjustthetime.

Keywords:calendar,LCDdisplay,STC89C52RCZregularalarm

第一部分绪论

第二部分设计方案原理与理论分析计算

1.方案论证及比较

1.1.方案论证

根据题目要求，我们对系统方案进行多方面的分析和比较，一般来讲可以采用以

下几种方案进行系统设计：

1.1.1.方案一

设计系统由主控模块、时钟模块、显示模块、键盘接口模

4

块共4个模块组成。主控模块用STC89c52RC做处理器，时钟

模块采用DS1302获取时间，显示模块用12864LCD液晶显

示，键盘接口模块用直接编码输入。

1.1.2方案二

本设计利用STC89C52RC计数器定时产生时间，并进行处理，然后

把时钟信息传输到1602LCD液晶屏进行显示；键盘接口模块采用

直接编码输入;当系统时间与预设的报警时间相同时，蜂鸣器

发出响声进行报警提示。

1.1.3方案三：

采用89c51芯片作为硬件核心，采用FlashROM,内部具有

4KBROM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。

1.2方案比较与选择

比较以上方案，很明显：

方案一:用时钟芯片DS1302获取的时间较为精确，而且支

持断电计时；采用12864LCD显示模块，显示量大，但价格

较「司；

方案二:用STC89c52RC的计数器定时产生时间，充分利用单片机

5

的资源，且其自动重装初值定时方式能达到ms级误差，能满足需求,

不必用DS1302。1602LCD显示量少，但成本低，设计简单。

基于以上两种方案的比较，我们选择方案二。

2实现原理

单片机STC89C52RC的定时/计数器每1s产生一次中断，每产生一

次中断，秒计数单元加一，当秒计数单元大于或等于60时，秒计

数单元清零，分计数单元加一，当分计数单元大于或等于60时，

分计数单元清零，时计数单元加一，当时计数单元大于或等于24

时，时计数单元清零，如此循环来产生时间。

3.理论分析计算

3.1星期计算方法

星期天数可由年月日来计算，计算公式为

Weekday=（日+2*月+3*（月+1）/5+年+年/4-年/100+年/400）%7

4.功能与指标

4.1功能

4.1.1LCD显示

显示阳历年、月、日、星期、小时、分、秒、报警次序、

6

定时报警时间；

4.1.2定时报警

当时间到达所设置的报警设定值时，蜂鸣器发出响声，按

SOUNDER(STOP)键终止响声

4.1.3调时

按模式键MODE进入调时功能，按PLUS键是加1,按DEC

是减1。

4.2指标

工作电压：5V

工作频率：12MHz

液晶显示：160*2像素LCD显示

第三部分硬件设计

1.1.硬件系统分析

1.1.系统原理框图

系统原理框图如图3所示：

系统原理框图3

1.2：单片机主控电路如下图所示

8

2.模块功能与实现

设计系统以STC89c52RC为核心，外接晶振电路、显示模

块、定时报警模块、键盘接口模块组成。

2.1STC89C52RC

STC89c52RC是深圳宏晶公司的产品，它是一个低功耗，高性能CMOS8

位单片机，片内含8KBytesISP的可反复擦写100000次的Flash只读程序存储器,

器件采用SST公司的高密度、非易失性存储技术，兼容标准MCS-51指令系统及

80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，其具

有如下特点：40个引脚，8KBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存

取数据存储器，32个外部双向输入/输出口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2

个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器。

单片机引脚如下图所示：

9

4

X10

T2/P1.0Cfo39□Vcc

T2EX/P1.1Cc33PO.0/ADO

OC8

Pl.2C37□PO.1/AD1

Pl.3C36□PO.2/AD2

uc

Pl.4C35□PO.3/AD3

M0SI/P1.5匚3□PO.4/AD4

*f4

XIS0/P1.6C—33□PO.5/AD5

0

SCK/P1.7C32□PO.6/AD6

RSTC31□PO.7/AD7

xi0

BXD/P3.0C30□EAZVPP

*11

TXD/P3.1C29□ALE/PROG

x12

IHT0/P3.2C328□PESN

x1

INT1/P3.3C427□P2.7/A15

A1

T0/P3.4C526□P2.6/A14

X1

T1/P3-5C625□P2.5/A13

X1

面/P3.6C1724□P2.4/Al2

RD/P3.7C*8233P2.3/AU

A1

XTAL2C1322□P2.2ZA10

XTAL1CA021□P2.1/A3

to

PDIPGNBC□P2.0/A8

STC89C52RC引脚图

2.2.LCD显示

该模块采用的1602LCD是一种具有并行、串行多种接口方式的字

符点阵液晶显示器，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,能够同时显示16x02

即32个字符。(16列2行)，它通过D0〜D7的8位数据端传

输数据和指令。

2.3.定时报警

定时报警用蜂鸣器播放曲谱，曲谱包括广7七个音符，通过

程序来控制音符的播放效果

2.4.键盘接口

键盘接口电路由四个按键组成，分别是模式键MODE,加一

键PLUS,减一键DEC,停止键STOP,用查询法完成读键功能

IO

第四部分软件设计

1.软件系统分析

STC89c52RC单片机及其开发应用系统具有语言简洁、可移植性好、表达

能力强、实现方式灵活等特点，可以进行结构化设计，也可以直接控制计算机硬

件，所生成的代码质量高，使用方便.该系统采用模块化设计。由主程序、定时

程序、定时报警程序、显示程序、调时程序等构成。

2.软件流程

3.定时程序

使用定时/计数器TO,设置TO工作方式为方式1,16位工作模式,

设定TO低8位数值TLO=11H,高8位数值THO=OEEH,这样TO的溢

11

出时间为5ms,另外还需使用软件计数方式，软件计数器初值为

200,定时器每溢出一次，软件计数器减一，当软件计数器减到0

时，即可获得1s的定时时间。

4.液晶显示程序

先初始化LCD1602,当CPU检测到LCD1602处于空闲状态时，调用

写指令子程序完成相应的功能，调用写数据子程序把数据传输到

LCD1602进行显示。

5.定时报警流程

5.调时程序

开始

12

13

第五部分系统的测试及分析

1.系统测试方案

采用先分别调试各单元模块，调通后再进行整个系统调试的方法，以提高调

试效率。

1.1LCD测试

编写一段程序让LCD显示一串数字

1.2定时报警测试

编程设定在系统启动一段时间后蜂鸣器发出响声

1.3定时中断测试

用定时器TO,编程设定TO的初值，让TO每一秒中断一次，在LCD上

显示相应数字

1.4整个系统测试

拿一个能记录分、秒、毫秒的秒表，分别记录系统时间走过10分钟、

20分钟、30分钟所用的时间，以此来测量系统的精度

2.测试设备

数字万用表，秒表，个人电脑（内含protues/keilc51仿真软件），整个测试均在

室内完成

3.测试数据

10分00秒06毫秒

系统时间走过1。分钟所用的时间

14

20分01秒02毫秒

系统时间走过20分钟所用的时间

30分01秒08毫秒

系统时间走过30分钟所用的时间

4.测试结果分析

由上述数据记录表分析可知，测量误差均在0.1%以内，精确度较高，可以满足基

本的需要

第六部分结论

1.最终实现功能

1.1LCD显示阳历年、月、日、星期、小时、分、秒；

L2定时报警

L3按键调时

2.特色

时间精度较高，定时报警和液晶显示相结合，更直观，更人

性化成本低，体积小，使用方便

3.未来的改进方向

该设计已有的功能和特色上，仍需进一步改善，使其更人性化，功能更完

善。

3.1提高系统时间的精度

3.2增加阴历年显示和半点/整点语音报时/温度显示等功能

4.总结

本设计以STC89c52RC为核心，利用软件编程，通过按键控制和液晶显示,

辅以语音警示，实现显示万年历的功能。利用单片机设计的电子万年历系统，易

于设计和安装维护，可靠性好，功能扩展便捷，价格实惠，系统精确度高，稳定

性好，应用前景非常广阔。

这次竞赛锻炼了我们的动手能力，激发了我们的创新思维，培养了我们勇于

面对困难克服困难的坚强意志和不懈的精神，使我们又一次体味到团队的力量和

15

合作的重要性;更重要的是使我们深深的体会到理论结合实际的重要性，体会到

知识的海洋是无穷无尽，激发我们去追求。总之，我们喜欢“电子设计”竞赛，

感谢组委会给了我们锻炼的机会。

【参考文献】

[1]潘永雄.《新编单片机原理与应用》.西安：西安电子

科技大学出版社,2008.1

[2]楼苗然.《单片机设计实例》.北京：北京航空航天大

学出版社,2006.4

【3】刘文涛.《单片机应用开发实例》.北京：清华大学出

版社,2005.5

[4]尹勇.《单片机程序设计教程》.北京：北京航空航天

大学出版社,2004.3

[5]徐爱均，彭爱华.《单片机高级语言C51windows环

境编程与应用》.北京：电子工业出版社，2001.7

[6]冯育长，《单片机系统设计与实例分析》.西安：西安

电子科技大学出版社，2007.5

【7】李群芳，肖看.《单片机原理、接口及应用》--嵌入

式系统设计基础.北京：清华大学出版社，2007.12

16

【附录一】作品外形图

17

【附录二】源程序代码

/*用定时器0,1602液晶，设计一个数字时钟，可以由三个

按钮控制调节时间*/

多功能万年历*/

#include<reg52.h>

#includenlcdl602.hM

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#defineTIMERO_COUNTOxEEll

sbitmode=P3A0;

sbitplus=P3A3;

sbitdec=P3A6;

sbitnao=P2A3;

sbitstop=P3A4;

ucharcount,s1num,timer0_tick,count=0;

chardingshi[32];

chardingfen[32];

uchark;

uchar1;

ucharmodenum;

chardingtime;

18

voiddelaytime(uintx)

(

uinta,b;

fbr(a=x;a>0;a—)

fbr(b=1000;b>0;b-);

typedefstruct{

charhour;

charminute;

charsecond;

}time;

typedefstruct{

uintyear;

ucharmonth;

charday;

}date;

timenow={0,0,0};

datetoday={2009,1,8};

charcodedayofmonth[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}；

charcodeweekday[7][4]={”MON”JTUE”JWED”JTHU”JFRTJSAT'JSUN"};

ucharmonthday(ucharyear,ucharmonth)

(

if(month=2&&year%4==0)〃润年的2月有29天

retum(29);

else

retum(dayofinonth[month-1]);〃非闰年时的该月份天数

voiddisplay_week()//由年月日计算星期

(

chardays;

days=(today.day+2*today.month+3*(today.month+l)/5+today.year+today.year/4-toda

y.year/1OO+today.year/400)%7;

display_string(&weekday[days][0]);

}

staticvoidtimerOinitialize(void)//timerOinitialize

(

EA=0;〃设置不接受所有中断

19

timerO_tick=O;

TRO=O;〃关闭Timer。

TMOD=0X01;//设置TimerO为模式1,16位工作模式

TLO=(TIMERO_COUNT&OXOOFF);//设置TimerO低八位数值

THO=(TIMERO_COUNT»8);〃设置TimerO高八位数值

PT1=1;~〃设置TimerO的优先级为最高

ETO=1;〃设置接受TimerO的中断

TRO=1;〃启动TimerO

EA=1;〃设置系统接受中断

voidwrite_dingtime(ucharadd,ucharnumber)

(

gotoxy(2,add);

displaydata(number);

}

voidwrite_time(ucharadd,ucharnumber)

(

gotoxy(2,add);

displaydata(number);

}

voidwrite_riqi(ucharadd,ucharnumber)

(

gotoxy(l,add);

display_data(number);

)

voidkeyscan()

(

if(mode==0)

(

delay⑸；

if(mode==0)

{mode_num-H-;

while(!mode);

TR0=0;

write_com(0x0f);

}

if(mode_num==1)gotoxy(l,4);

i出mode_num==2)gotoxy(l,7);

if(mode_num==3)gotoxy(l,10);

if(mode_num==4)gotoxy(2,2);

if(mode_num==5)gotoxy(2,5);

20

if(mode_num==6)gotoxy(2,8);

if(mode_num==7)gotoxy(2,ll);

if(mode_num==8)gotoxy(2,l4);

imode_num==9)gotoxy(2,l6);

if(mode_num==10)

(

mode_num=0;

write_com(OxOc);

TRO=1;

)

)

if(mode_num!=0)

(

if(plus=0)

(

delay⑸；

i<plus=0)

{

while(!plus);

if(mode_num=1)

(

today.year++;

write_riqi(l,today,year/100);

write_riqi(3,today.year%100);

gotoxy(l,12);

display_week();

gotoxy(l,4);

)

if(mode_num=2)

(

today,month++；

ifttoday.month==l3)today.month=l;

write_riqi(6,today,month);

gotoxy(l,12);

display_week();

gotoxy(l,7);

)

if(mode_num=3)

(

today.day++;

if(today.day>monthday(today.year,today.month))

today.day=l;

write_riqi(9,today.day);

gotoxy(l,12);

21

display_week();

gotoxy(l,10);

}

if(mode_num==4)

(

now.hour++;

if(now.hour=24)now.hour=0;

write_time(1,now.hour);

gotoxy(2,2);

)

if(mode_num==5)

(

now.minute++;

if(now.minute=60)now.minute=0;

write_time(4,now.minute);

gotoxy(2,5);

f

if(mode_num==6)

(

now.second++;

if(now.second=60)now.second=0;

write_time(7,now.second);

gotoxy(2,8);

)

if(mode_num==7)

(

dingtime-H-；

if(dingtime==33)dingtime=l;

write_dingtime(lO,dingtime);

write_dingtime(13,dingshi[dingtiine-1]);

write_dingtime(l5,dingfen[dingtime-1]);

gotoxy(2,ll);

)

if(mode_num==8)

(

dingshi[dingtime-l]++;

if(dingshi[dingtime-1]=24)dingshi[dingtime-l]=0;

write_dingtime(13,dingshi[dingtime-1]);

gotoxy(2,14);

)

i出mode_num==9)

(

dingfen[dingtime-1]++;

if(dingfen[dingtime-1]==60)dingfen[dingtime-1]=0;

22

write_dingtime(l5,dingfen[dingtime-1]);

gotoxy(2,16);

if(dec==O)

delay(5);

if(dec==O)

(

while(!dec);

if(mode_num=1)

{

today.year—;

write_riqi(l,today,year/100);

write_riqi(3,today,year%100);

gotoxy(l,12);

display_week();

gotoxy(l,4);

)

if(mode_num=2)

(

today,month—;

ifttoday.month==0)today.month=12;

writeriqi(6,today,month);

gotoxy(l,12);

display_week();

gotoxy(l,7);

}

if(mode_num=3)

(

today,day—;

ifttoday.day==0)

today.day=monthday(today.year,today.month);

write_riqi(9,today.day);

gotoxy(l,12);

display_week();

gotoxy(l,10);

)

if(mode_num==4)

(

now.hour-;

if(now.hour<0)now.hour=23;

write_time(1?now.hour);

23

gotoxy(2,2);

if(mode_num==5)

(

now.minute-;

if(now.minute<0)now.minute=59;

write_time(4,now.minute);

gotoxy(2,5);

)

if(mode_num==6)

(

now.second-;

if(now.second<0)now.second=59;

write_time(7,now.second);

gotoxy(2,8);

)

if(mode_num==7)

(

dingtime-;

if(dingtime<0)dingtime=32;

write_dingtime(lO,dingtime);

write_dingtime(13,dingshi[dingtime-1]);

write_dingtime(l5,dingfen[dingtime-1]);

gotoxy(2,ll);

)

if(mode_num==8)

(

dingshi[dingtime-1]—;

if(dingshi[dingtime-1]<0)dingshi[dingtime-1]=23;

write_dingtime(13,dingshi[dingtime-1]);

gotoxy(2,14);

)

if(mode_num==9)

(

dingfen[dingtime-1]—;

if(dingfen[dingtime-1]<0)dingfen[dingtime-1]=59;

write_dingtime(15,dingfen[dingtime-1]);

gotoxy(2,16);

24

voidtimerO(void)interrupt1

TR0=0;

TLO=(TIMERO_COUNT&0X00FF);〃设置TimerO低八位数值

THO=(TIMERO_COUNT»8);〃设置TimerO高八位数值

TRO=1;

count-H-；

if(count=200)

(

count=0;

now.second-H-;

iftnow.second==60)

{

now.second=0;

now.minute++;

if(now.minute=60)

(

now.minute=0;

now.hour++;

if(now.hour=24)

(

now.hour=0;

today.day++;

if(today.day>monthday(today,year,today.month))

(

today.day=l;

today.month++;

if(today.month=13)

(

today,month=l;

today.year++;

)

writeriqi(6,today,month);

)

write_riqi(9,today.day);

gotoxy(l,12);

display_week();

)

write_time(1,now.hour);

)

write_time(4,now.minute);

25

write_time(7,now.second);

if(dingshi[dingtime-1]!=0&&dingfen[dingtime-1]!=0)

(

if(now.hour=dingshi[dingtime-1]&&now.minute==dingfen[dingtime-1])

{

if(stop=0)

|

delay(5);

if(stop==0)

(

nao=0;

while(!stop);

dingtime-H-；

iftdingtime==33)

dingtime=l;

write_dingtime(10,dingtime);

write_dingtime(13,dingshi[dingtime-1]);

write_dingtime(l5,dingfen[dingtime-1]);

voidmain()

{

dingtime=l;

nao=0;

init_lcd();

timerO_initialize();

gotoxy(lj);

display_string(n2009/01/08");

display_week();

gotoxy(2,l);

display_string(n00:00:00n);

gotoxy(2,10);

display_string(n010000")；

while(l)

26

keyscan();

if(mode_num==0)

{

if(dingshi[dingtime-1]!=0&&dingfen[dingtime-1]!=O)

(

if(now.hour=dingshi[dingtime-1]&&now.minute=dingfen[dingtime-1])

{

fbr(l=20;l>0;l-)

{

fdr(k=5OOOO;k>O;k-)

{

if(stop==0)gotoloop;

nao=~nao;

delay(20);

}

delaytime(50);

)

nao=0;

delaytime(500);

fdr(l=10;l>0;l-)

(

fdr(k=5OOOO;k>O;k-)

(

if(stop==0)gotoloop;

nao=-nao;

delay(20);

)

delaytime(50);

)

dingtime-H-;

if(dingtime==33)

dingtime=l;

write_dingtime(lO,dingtime);

write_dingtime(13,dingshi[dingtime-1]);

write_dingtime(l5,dingfen[dingtime-1]);

loop:delay(5);

27

“LCD1602.h”

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitrs=P2A0;

sbitlcden=P2A2;

#defineledmode0x38

#definedisplaycursorOxOf

#defineundisplay_cursor0x0c

charcodeint_to_char[]=n0123456789H;

voiddelay(uintx)

uinta,b;

for(a=x;a>0;a-)

fbr(b=10;b>0;b—);

voidwrite_com(ucharcom)〃写命令

PO=com;

rs=O;

lcden=O;

delay(lO);

lcden=l;

delay(lO);

lcden=O;

voidwrite_date(uchardate)〃写数据

{

PO=date;

rs=l;

lcden=0;

delay(lO);

lcden=l;

delay(lO);

lcden=0;

voidinit_lcd(void)〃初始化led1602

(

delay(15);

write_com(ledmode);

28

delay(20);

write_com(undisplay_cursor);

delay(20);

write_com(0x06);//letcursormove

delay(20);

write_com(0x01);//clearled

delay(20);

)

voiddisplay_string(char*p)〃写字符串

while(*p)

write_date(*p);

delay(20);

p++;

)

voidgotoxy(ucharx,uchary)

if(x==l)

write_com(0x80+y-1);

e