数字万年历.doc
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1、摘 要随着科技的快速发展,时间的流逝,至从观太阳、摆钟到现在电子钟,人类不断研究,不断创新纪录。美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时,还具有闰年补偿等多种功能,而且DS1302的使用寿命长,误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示,可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒等信息,还具有闹铃功能。该电路采用AT89S52单片机作为核心,功耗小,能在3V的低压工作,电压可选用35V电压供电。 综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的
2、市场前景。本设计是基于51系列的单片机进行的电子万年历设计,可以显示年月日时分秒及周信息,具有可调整日期和时间功能。通过此次设计能够更加牢固的掌握单片机的应用技术,增强动手能力、硬件设计能力以及软件设计能力。本文介绍的万年历运用了AT89S52单片机、DS1302时钟芯片、液晶显示屏。关键字:万年历;AT89S52;DS1302;C语言编程;液晶显示屏ABSTRACT Along with the rapid development of technology, the passage of time, to view the sun, from the pendulum clocks are
3、 now electric clock, human continuously research, innovation record. The United States out Juan DALLAS has fine current charge of low power consumption can real time clock circuit DS1302. It can be to year, month, day, Sunday, when, minutes and seconds for the time, also has a leap year compensation
4、 and other functions, and the DS1302 long service life and small error. For digital electronic calendar using intuitive digital display, can also shows that year, month, day, Sunday, when the minutes and seconds, and other information, also has alarm function. This circuit AT89S52 SCM as the core, p
5、ower consumption is small, can be in 3 V of low-pressure work, voltage can choose 3 5 V voltage power supply. To sum up the calendar has read the convenient, direct display, functional diversity, simple circuit, low cost, and many other advantages, conform to the trend of the development of electron
6、ic instruments, and has a broad market prospect. This design is based on the single chip microcomputer 51 series of electronic calendar design, can display date and weeks determined when information, which can adjust the date and time of the function. Through this design can be more solid mastery of
7、 the single chip microcomputer application technology, enhance the beginning ability, hardware design and software design ability ability. In this paper, the use of the calendar AT89S52 SCM, DS1302 clock chip, LCD display screen. Key words: calendar; AT89S52 devices; DS1302; The C programming langua
8、ge; LCD screen 目录1设计任务要求122 设计方案及比较(设计可行性分析)132.1 单片机芯片的选择方案和论证132.2 显示模块选择方案和论证:132.3时钟芯片的选择方案和论证:142.4按键模块方案的选择与比较143 硬件电路设计153.1 系统总体方案设计153.2 系统框图153.3 系统硬件概述163.4 主要单元电路的设计163.4.1 系统核心部分-单片机主控模块163.4.2 时钟电路模块的设计203.4.3 按键电路模块的设计233.4.4 液晶显示电路模块233.4.5 闹铃电路324 软件设计344.1 系统软件设计344.2系统主程序的流程图345 系
9、统仿真测试365.1仿真软件简介365.2仿真步骤366 测试与结果分析396.1 硬件测试结果396.2 软件测试406.3 测试结果分析与结论406.3.1 测试结果分析406.3.2 测试结论40参考文献41致谢42附录43附录一:系统程序如下:43附录二:系统原理图64附录三: 液晶显示和DS1032时钟的PCB图65附录四:键盘的PCB图661设计任务要求1.平年365天(52周+1天),闰年366天(52周+2天),平年2月28天,闰年2月29天。2.每400年整一闰,或每4年且不为百年的一闰,即凡能被400整除,或不能被100整除但能被4整除的年份为闰年。3.每 4年(3个平年+
10、1个闰年)共208周+5天每百年共100*(208周+5天)-1天=5217周+5天每400年共4*(5217周+5天)+1天(整400年闰)=20871周+0天,即每400年一个轮回。4.显示年、月、日、星期、时、分、秒的功能。5.具有调节功能,通过键盘加减调整万年历。 2 设计方案及比较(设计可行性分析)2.1 单片机芯片的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
11、对程序的新增功能需要写入程序时,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,芯片内ROM全都采用Flash ROM;能以3V的超底压工作;同时也与MCS-51系列单片机完全兼容,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,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要写入程序时,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. 2.2 显示模块选择方案和论证:方案一: 采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字、图形,显示多样,清晰可见,但是
12、价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏.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.方案三: 采用LCD12864液晶显示模块显示,由于其屏幕是四行八列的,可以显示很大的信息量。2.3时钟芯片的选择方案和论证: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
13、高性能的时钟芯片,可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数,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.2.4按键模块方案的选择与比较方案一: 矩阵式键盘,行线的一端通过上拉电阻与单片机的P1口线的高四位相连,列线的一端也通过上拉电阻与单片机的P1口线低四位相连。矩阵式键盘结构性好,使用于按键较多时的情况。方案二:独立式键盘, 每个按键的电路是独立的,都有单独一根数据线输出键的通断状态。单片机一条I / O口线对应一个按键。独立式键盘结构简单,易于编程,适用本实验按键较少的情况。由于这次设计中,使用的功能键比较多,若采用
14、独立式键盘占有的I/O口比较多,所以在这里采用矩阵式键盘。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; LCD12864液晶显示模块作为显示;矩阵式键盘。3 硬件电路设计3.1 系统总体方案设计 万年历采用LCD12864液晶显示时间。LCD12864液晶和矩阵式键盘都是单片机用扩展I/O接口实现的,当把程序下载到单片机,就显示年、月、日、星期并且电子钟开始走时。按调试键按秒、分、时、星期、日、月、年的调整运算。按加减进行调整,每次调整时询问“秒分”单元不能满60、“时”单元是不能满24、“日”单元是否满30以及“月”单元是否12。若满足条
15、件则清零并向高位进1,若不满足则继续计数。以“秒分”单元为例,当满60秒时“秒”单元便清零,同时“分”单元加1。当满60分时“分”单元清零,同时“时”单元加1。修改完时间后按下确定键,时钟继续走。,3.2 系统框图显示采用LCD12864液晶显示模块,设置时间按键采用矩阵式键盘,时间生成采用DS1302时钟芯片,系统框图如下:LCD液晶显示屏显示模块 AT89S52主控制模 块DS1302时钟模块键盘模块 图1 系统设计框图3.3 系统硬件概述本电路是由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
16、时时钟电路,它可以对年、月、日、星期、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、星期、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;用液晶显示。3.4 主要单元电路的设计3.4.1 系统核心部分-单片机主控模块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/
17、O线都能独立地作输出或输入。AT89S52具有下列主要性能: 8KB可改编程序Flash存储器(可经受1000次的写入/擦除周期) 全静态工作:0Hz24MHz三级程序存储器保密1288字节内部RAM32条可编程I/O线2个16位定时器/计数器6个中断源可编程串行通道片内时钟振荡器AT89S52的引脚及功能AT89S52单片机的管脚说明如图2所示。图2 AT89S52的管脚(1) 主要电源引脚 VCC 电源端 GND 接地端(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部,它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时,该引脚接收振荡器的信
18、号,既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。 XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部,它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时,此引脚应悬浮不连接。(3) 控制或与其它电源复用引脚RST、ALE/PROG、/PSEN和/EA/VPP RST 复位输入端。 当振荡器运行时,在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG 当访问外部存储器时,ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器,ALE端仍以不变的频率(此频率为振荡器频率的1/6)周期性地出现正脉冲信号。因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目的。然而要注意的是:每
19、当访问外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。在对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(/PROG)6。 /PSEN 程序存储允许(/PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52/LV52由外部程序存储器取指令(或常数)时,每个机器周期两次/PSEN有效(既输出2个脉冲)。但在此期间内,每当访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP 外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器(地址为0000HFFFFH),则/EA端必须保持低电平(接到GND端)。当/EA端保持高电平(接VSS端)时,CPU则执行内部程序存储器中的程序。(4) 输
20、入/输出引脚 P0.0 P0.7、P1.0P1.7、P2.0 P2.7 和P3.0P3.7 P0端口(P0.0 P0.7) P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口用时,每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入,对端口写1时,又可作高阻抗输入端用。P1端口(P1.0 P1.7) P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。作输入口时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 P2端口 (P2.0P2.7) P2是一个带有内部上拉电阻
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