基于單片機控制的電子萬年歷的設計.doc

本科生畢業(yè)設計第I頁基于單片機控制的電子萬年歷的設計摘要單片機應用技術飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領域，從導彈的導航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡等，這些都離不開單片機。在本設計中采用單片機AT89C52作為控制器來控制電路。本設計分別對硬、軟件進行設計說明。硬件包括制器AT89C52、時鐘電路DS1302、顯示電路及鍵盤掃描電路組成，比如DS1302時鐘芯片包括實時時鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微處理器通信。實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。軟件部分給出了部分程序流程圖的設計，包括陽歷程序、時間調整程序和陰歷程序。陽歷程序是從DS1302各個寄存器中讀出年、周、月、日、時、分、秒等數(shù)據(jù)。時間調整程序時用來正確的執(zhí)行調整時間的功能。陰歷程序的是要靠陽歷日期來推算的。推算方法是，根據(jù)陽歷當前日期在一年中的天數(shù)來計算陰歷日期。軟件編程采用匯編語言編寫，因為其簡潔、使用方便靈活、容易實現(xiàn)程序的模塊化和結構化。關鍵詞：AT89C52芯片；DS1302芯片；匯編語言；陽歷程序；陰歷程序本科生畢業(yè)設計第II頁DesignofelectroniccalendarbasedonsinglechipmicrocomputercontrolAbstractMicrocomputerapplicationtechnologyrapiddevelopment,throughoutwenowallspheresoflife,frommissilenavigationdevices,totheaircraftvariouskindsofinstrumentcontrol,fromthecomputernetworkcommunicationanddatatransmission,toindustrialautomationprocessreal-timecontrolanddataprocessing,aswellasourlifeiswidelyusedinallkindsofintelligentICcard,theseareinseparablefrommicrocontroller.InthisdesignUSESthemonolithicAT89C52ascontrollertocontrolcircuit.Thedesignofhardwareandsoftwarerespectivelydesignexplains.HardwareincludingmakingmachinesAT89C52single,clockingcircuitDS1302,displaycircuitandkeypadscanningcircuitcomponent,suchasDS1302clockchipincludingreal-timeclock/calendarand31bytesofstaticRAM.Itpassesthroughasimpleserialinterfaceandmicroprocessorcommunications.Real-timeclock/calendarprovidesseconds,points,when,day,week,monthandyearandotherinformation.Softwarepartgivespartoftheprogramflowchartdesign,includingtheGregoriancalendarprocedure,timeadjustmentproceduresandlunarprogram.TheGregoriancalendarprogramDS1302registerreadfromeachyear,week,month,day,whendatasuchas,minutesandseconds.Timetoadjusttothecorrectimplementationprogramadjustingtimefunctions.LunarprogramistorelyontheGregoriancalendardateofextrapolate.Computativemethodis,accordingtothesolarcalendardaysoftheyearthecurrentdatetocalculatethelunarcalendardate.Softwareprogrammingusingassemblylanguage,becauseitissimpleandeasytouseagileandeasytoimplementproceduresofmodularandstructured.KeyWords:AT89C52singlechip；DS1302chip；Assemblylanguage；Gregoriancalendarprogram；Lunarprogram本科生畢業(yè)設計第III頁目錄摘要.IAbstract.II1緒論.11.1單片機的介紹.11.2本設計的要求.21.2.1功能要求.21.2.2方案論證.21.3本設計的內(nèi)容.31.3.1硬件.31.3.2軟件.32系統(tǒng)硬件電路的設計.42.1主控制器的設計.42.1.1AT89C52主要性能特點.42.1.2AT89C52引腳圖與引腳功能.42.1.3主控制器的連線圖.72.2時鐘電路的設計.82.2.1芯片介紹.82.2.2DS1302數(shù)據(jù)操作原理.82.2.3時鐘電路的連線圖.112.3顯示電路的設計.123系統(tǒng)程序的設計.153.1陽歷程序.153.2時間調整程序.153.3陰歷程序.163.4顯示程序.20本科生畢業(yè)設計第IV頁總結.21致謝.22參考文獻.23附錄A控制程序清單.24附錄B電路圖.34本科生畢業(yè)設計第1頁1緒論1.1單片機的介紹單片機的全稱是單片微型計算機（SingleChipMicro-computer）。為了使用方便，它把組成計算機的主要功能部件：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM、EPTOM、E2PROM或FLASH）、定時/計數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導體芯片上，構成了一個完整的計算機系統(tǒng)。與通用的計算機不同，單片機的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設計，因此它又被稱為微控制器（Microcontroller）。單片機具有體積小、重量輕、耗能省、價格低、可靠性高和通用靈活等優(yōu)點。近幾年來，單片機的發(fā)展更為迅速，它已滲透到諸多學科的領域，以及人們生活的各個方面，如今單片機已廣泛地應用在智能儀器儀表、機電設備過程控制、自動檢測、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個方面。單片機出現(xiàn)的歷史并不長，它的產(chǎn)生于發(fā)展與微處理器的產(chǎn)生于發(fā)展大體上同步，也經(jīng)歷了3個階段：第一個階段：20世紀70年代為單片機的初級階段。這個階段以Intel公司的MCS-48系列單片機為典型代表。因受工藝和集成度限制，單片機中的CPU功能低、存貯器容量小、IO接口的種類和數(shù)量少，只能用在簡單場合。第二個階段：20世紀80年代為單片機的成熟階段。這個階段以Intel的MCS-51、MCS-96系列單片機為典型代表。出現(xiàn)了性能較高的8位和16位單片機。提高了CPU的功能、擴大了存貯器的容量、增加了IO接口種類和數(shù)量，單片機內(nèi)包括了異步串行口、A/D、多功能定時器等特殊IO電路。單片機應用也得到了推廣。第三個階段：20世紀90年代至今為單片機高速發(fā)展階段。世界上著名半導體廠商不斷推出各種新型的8位、16位和32位單片機，單片機的性能不斷完善，品種大量增加，在功能、功耗、體積、價格等方面能滿足各種復雜的或簡單的應用場合需求，單片機應用深入到各行業(yè)和消費類的電子產(chǎn)品中1。單片機是為了實現(xiàn)控制功能而設計的一種微型計算機，它的應用首先是控制功能，即實現(xiàn)計算機控制。目前單片機滲透到我們生活的各個領域。單片機控制技術制藥研究本科生畢業(yè)設計第2頁如何控制計算機技術和自動控制理論應用于工業(yè)生產(chǎn)過程中。隨著科學技術的不斷發(fā)展，單片機報時控制技術的應用領域已經(jīng)日益廣泛，如在冶金、化工、電力、自動化機床、工業(yè)機器人控制、柔韌制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)等工業(yè)測控方面，已經(jīng)取得了令人矚目的研究與應用成果，并在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越大的作用。報時系統(tǒng)在現(xiàn)代社會中應用很廣泛，大到大型的企業(yè)集團，小到一個學校的定時系統(tǒng)以及家用的具有智能性的鬧鐘等。報時系統(tǒng)最重要的一個特性就是體現(xiàn)出其控制時間的準確性、精確性。本設計任務正是以時間為控制對象，設計一個由單片機控制的報時系統(tǒng)。我所設計的基于單片機的自動報時系統(tǒng)，它不僅能實現(xiàn)數(shù)字電子時鐘的各種功能，如具有較時、調時、定時、鬧鐘等功能，而且還能實現(xiàn)定點報時的功能。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于31天時可以自動調整，本設計具有簡單，實用性強，成本低，使用維護方便，軟件功能強，運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點2。1.2本設計的要求1.2.1功能要求電子萬年歷能顯示陽歷年、月、日、星期、時、分、秒和陰歷月、日，在顯示農(nóng)歷時間時,能表明是否為閏年。1.2.2方案論證按照系統(tǒng)審計功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、顯示模塊和鍵盤接口模塊共4個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖1.1所示。主控芯片使用51系列AT89C52單片機，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘DS1302。采用DS1302作為計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備電源（2.55.5V電源，在2.5V時耗點小于300nA）下繼續(xù)計時，而且DS1302可以編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示模塊采用普通模塊采用普通的共陽LED數(shù)碼管，鍵輸出采用查詢法實現(xiàn)功能調整3。本科生畢業(yè)設計第3頁圖1.1電子萬年歷電路系統(tǒng)構成框圖1.3本設計的內(nèi)容1.3.1硬件根據(jù)設計要求，系統(tǒng)的組成框圖如圖1.1所示，主要由主控制器AT89C52、時鐘電路DS1302、顯示電路及鍵掃描電路組成。對于電子萬年歷來說，硬件系統(tǒng)是它的最基本的框架，是系統(tǒng)的所有功能的基礎。硬件的選擇和所選硬件的性能對系統(tǒng)的功能實現(xiàn)以及系統(tǒng)的精度都有直接的影響，系統(tǒng)的設計成功與否很大程度上取決于硬件系統(tǒng)的設計。1.3.2軟件本設計主要采用匯編語言進行編程，同時利用Protel99SE進行電路圖的繪制。本設計主要分為3部分，分別是陽歷程序、時間調整程序和陰歷程序。陽歷程序是從DS1302各個寄存器中讀出年、周、月、日、時、分、秒等數(shù)據(jù)。時間調整程序時用來正確的執(zhí)行調整時間的功能。陰歷程序的是要靠陽歷日期來推算的。推算方法是，根據(jù)陽歷當前日期在一年中的天數(shù)來計算陰歷日期。時鐘電路（DS1302）主控模塊（89C52）鍵掃描電路LED顯示電路本科生畢業(yè)設計第4頁2系統(tǒng)硬件電路的設計附錄B所示為電子萬年歷電路設計原理圖，系統(tǒng)由主控制器AT89C52、時鐘電路DS1302、顯示電路及鍵掃描電路組成。2.1主控制器的設計本設計采用了芯片AT89C52作為核心控制器。AT89C52是ATMEL公司產(chǎn)生的一款性能穩(wěn)定的8位單片機。AT89C52具有1KB的Flash程序存儲器，1個512字節(jié)的RAM，4個8位的雙向可位尋址I/O端口，3個16位的定時/計數(shù)器及1個串行口和6個向量二級中斷結構。2.1.1AT89C52主要性能特點AT89C52的性能特性如下4：1.8KBFlashROM，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。2.256字節(jié)內(nèi)部RAM。3.電源控制模式：1)時鐘可停止和恢復；2)空閑模式；3)掉電模式。4.6個中斷源。5.4個中斷優(yōu)先級。6.4個8位I/O口。7.全雙工增強型UART。8.3個16位定時/計數(shù)器：T0、T1（標準80C51）和增加的T2（捕獲和比較）。9.全靜態(tài)工作方式：024MHz。2.1.2AT89C52引腳圖與引腳功能AT89C52的引腳排列如圖2.1所示。本科生畢業(yè)設計第5頁圖2.1AT89C52的引腳AT89C52的引腳功能介紹如下5：1.RST：復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。2.ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存底8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情