單片機電子萬年歷設計.doc

帶日歷電子鐘1、 摘要本設計采用AT89S52系列單片機作為時鐘的控制核心，電路使用了2個四位數(shù)碼管，利用動態(tài)來實現(xiàn)顯示功能，用于自動同步顯示時間溫度、日期星期，其切換時間為5秒。利用單片機定時中斷程序設計出一秒鐘的精確定時，可通過按鈕實現(xiàn)了秒表、鬧鐘、倒計時、自動更新、可進行單倍速和24倍速計兩種時等功能的切換，并用指示燈指示當前的工作狀態(tài)，系統(tǒng)具有可設置年、月、日或時、分、秒的功能，調時過程中通過編程實現(xiàn)可調位的閃爍來標志，本設計具有農歷功能，通過按鍵可實現(xiàn)輸入特定的日期就可現(xiàn)實對應的農歷。其中倒計時和鬧鐘到達預設的時間時，利用指示燈發(fā)出報警信號，系統(tǒng)還通過語音模塊實現(xiàn)整點報時功能，另外，在設計中時附加了測溫功能，實時測試環(huán)境的溫度。做出實物后，我們將時鐘連續(xù)工作了4天，測得平均每24小時的誤差小于1秒。關鍵詞：單片機、控制、顯示、調時。2、 設計任務1、 基本要求 （1）用六位數(shù)碼管顯示年、月、日或時、分、秒，日歷由時間自動同步。（2）可設置年、月、日或時、分、秒。（3）可進行單倍速和24倍速計兩種時。（4）24小時誤差小于4秒。（5）具有倒計時功能。2、 發(fā)揮部分（1）具有秒表功能。（2）24小時誤差小于1秒。（3）具有自動日歷功能，改變年、月能自動顯示日和星期（切換顯示年、月、日和星期、時、分）。（4）具有農歷功能，改變日期能自動顯示對應的農歷（切換顯示年、月、日和農歷、時、分）。3、附加功能（1）測溫功能（2）語音整點報時功能3、 方案設計1、 總體功能的描述1.1硬件的設計1）電路原理圖本設計電路連接如上圖所示，通過軟件編程，配合外部硬件電路，實現(xiàn)帶日歷電子鐘的多種功能。2） PCB圖1.2軟件的設計程序流程圖主程序流程圖：定時器0函數(shù)流程圖： 定時器1函數(shù)流程圖： 1.3模塊分析顯示模塊單片機控制模塊溫度傳感器模塊按鍵輸入模塊工作指示燈模塊語音報時模塊1） 單片機控制模塊：單片機控制模塊在系統(tǒng)中處于核心地位。其工作包括讀取并處理鍵盤輸入、顯示模塊控制、處理各種功能的切換等任務。2） 按鍵輸入模塊：此模塊完成對各種功能的控制，功能的切換在硬件上通過此部分來操作完成。3） 溫度傳感器模塊：此模塊配合完成測溫功能。通過溫度傳度器對外部溫度的讀取，并將信號輸入單片機，單片機將此信號進行處理，并做出判斷，最終在數(shù)碼管上顯示。4） 工作指示燈模塊：此部分是對各種功能操作的標志。為了知道系統(tǒng)工作在什么狀態(tài)下，增加此模塊進行指示。5） 語音報時模塊：此模塊實現(xiàn)時鐘的整點報時，在系統(tǒng)工作前將人的聲音錄入系統(tǒng)。系統(tǒng)正常工作后，每到整點時系統(tǒng)會發(fā)出錄入的聲音，發(fā)出報時信號。2、 基本部分功能的實現(xiàn) 2.1自動更新、設置顯示年、月、日或時、分、秒 本設計利用單片機中斷程序設計出一秒鐘的精確計數(shù)，自動更新顯示年、月、日或時、分、秒，其顯示切換時間設置為5秒。在顯示過程中系統(tǒng)內部一直在掃描是否有按鍵設置時間的操作，其程序流程圖如下所示： 2.2單倍速和24倍速計兩種時 和2.1的程序流程圖一樣，系統(tǒng)原本工作在24小時制，通過按鍵可以調整為12小時制。 2.3倒計時功能同以上功能類似，由軟件編程配合一部分外部電路可實現(xiàn)倒計時功能，其倒計時初值由外部按鍵輸入實現(xiàn)，其最大初值可設為99天23小時59分59秒。當預設時間到達時，會有特定的指示燈進行指示。3、 發(fā)揮部分功能的實現(xiàn) 3.1秒表功能 秒表功能由按鍵輸入進行設置開始結束，其最大時間可計時到23小時59分59秒。 3.2自動日歷、農歷功能功能 本系統(tǒng)可切換顯示時間溫度和日期星期，其切換時間為5秒。系統(tǒng)還具有農歷功能，可任意查詢對應日期的農歷。 3.3鬧鐘功能 此功能使得系統(tǒng)具有鬧鐘提醒效應，當預設時間到達時，電路板上有指示燈進行指示。 3.4測溫功能 本設計外接溫度傳感器，利用其接受的外部信號，輸入到單片機進行處理，最后在數(shù)碼管上顯示，實現(xiàn)外部溫度的實時測試。 3.5語音整點報時功能 此功能實現(xiàn)時鐘的報時，通過軟件編程，外接語音系統(tǒng)模塊，從而實現(xiàn)語音的報時響應效果。4、 測試方法、數(shù)據(jù)及測試結果分析 基本原理弄清楚后，我們利用單片機開發(fā)板，通過Keil uVision3軟件將程序反復的調試、修改，直至預期的功能全部實現(xiàn)。之后使用Protel 99 SE軟件畫出PCB圖，做出實物，并在實物上進行試驗，除了誤差不能立即在實物上體現(xiàn)出來外，所有的功能都成功實現(xiàn)。因此我們將實物連續(xù)工作了4天，測得平均每24小時的誤差小于1秒。4、 參考文獻【1】張毅剛，單片機原理與應用，北京：高等教育出版社，2008.12?！?】張齊 杜群貴，單片機應用系統(tǒng)設計技術基于C語言編程，北京：電子工業(yè)出版社，2004.8。5、 附錄單片機源程序：#include#include /包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*全局變量聲明部分*/sbit DQ=P31;sbit beep=P30;/蜂鳴器sbit LED1=P32;sbit LED2=P33;sbit LED3=P34;sbit LED4=P36;sbit LED5=P35;sbit LED6=P37;uchar code DIS_SEG711=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff;/*數(shù)碼管09代碼*/uchar code DIS_BIT8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/*數(shù)碼管位選通*/uchar clockstr8;/*日歷模式時間顯示的數(shù)組*/uchar datestr8; /*日歷模式日期顯示的數(shù)組*/uchar yindatestr8;/*陰歷日期顯示的數(shù)組*/uchar miaostr8;/*秒表模式顯示的數(shù)組*/uchar daoclockstr8;/*倒計時模式時間顯示的數(shù)組*/uchar naoclockstr8; /*鬧鐘模式日期顯示的數(shù)組*/uchar code year_code597=0x04,0xAe,0x53,0x0A,0x57,0x48,0x55,0x26,0xBd, / 1901-1903 00x0d,0x26,0x50,0x0d,0x95,0x44,0x46,0xAA,0xB9, / 1904-1906 90x05,0x6A,0x4d,0x09,0xAd,0x42,0x24,0xAe,0xB6, / 1907-1909 180x04,0xAe,0x4A,0x6A,0x4d,0xBe,0x0A,0x4d,0x52, / 1910-1912 270x0d,0x25,0x46,0x5d,0x52,0xBA,0x0B,0x54,0x4e, / 1913-1915 360x0d,0x6A,0x43,0x29,0x6d,0x37,0x09,0x5B,0x4B, / 1916-1918 450x74,0x9B,0xC1,0x04,0x97,0x54,0x0A,0x4B,0x48, / 1919-1921 540x5B,0x25,0xBC,0x06,0xA5,0x50,0x06,0xd4,0x45, / 1922-1924 630x4A,0xdA,0xB8,0x02,0xB6,0x4d,0x09,0x57,0x42, / 1925-1927 720x24,0x97,0xB7,0x04,0x97,0x4A,0x66,0x4B,0x3e, / 1928-1930 810x0d,0x4A,0x51,0x0e,0xA5,0x46,0x56,0xd4,0xBA, / 1931-1933 900x05,0xAd,0x4e,0x02,0xB6,0x44,0x39,0x37,0x38, / 1934-1936 990x09,0x2e,0x4B,0x7C,0x96,0xBf,0x0C,0x95,0x53, / 1937-1939 1080x0d,0x4A,0x48,0x6d,0xA5,0x3B,0x0B,0x55,0x4f, / 1940-1942 1170x05,0x6A,0x45,0x4A,0xAd,0xB9,0x02,0x5d,0x4d, / 1943-1945 1260x09,0x2d,0x42,0x2C,0x95,0xB6,0x0A,0x95,0x4A, / 1946-1948 1350x7B,0x4A,0xBd,0x06,0xCA,0x51,0x0B,0x55,0x46, / 1949-1951 1440x55,0x5A,0xBB,0x04,0xdA,0x4e,0x0A,0x5B,0x43, / 1952-1954 1530x35,0x2B,0xB8,0x05,0x2B,0x4C,0x8A,0x95,0x3f, / 1955-1957 1620x0e,0x95,0x52,0x06,0xAA,0x48,0x7A,0xd5,0x3C, / 1958-1960 1710x0A,0xB5,0x4f,0x04,0xB6,0x45,0x4A,0x57,0x39, / 1961-1963 1800x0A,0x57,0x4d,0x05,0x26,0x42,0x3e,0x93,0x35, / 1964-1966 1890x0d,0x95,0x49,0x75,0xAA,0xBe,0x05,0x6A,0x51, / 1967-1969 1950x09,0x6d,0x46,0x54,0xAe,0xBB,0x04,0xAd,0x4f, / 1970-1972 2070x0A,0x4d,0x43,0x4d,0x26,0xB7,0x0d,0x25,0x4B, / 1973-1975 2160x8d,0x52,0xBf,0x0B,0x54,0x52,0x0B,0x6A,0x47, / 1976-1978 2250x69,0x6d,0x3C,0x09,0x5B,0x50,0x04,0x9B,0x45, / 1979-1981 2340x4A,0x4B,0xB9,0x0A,0x4B,0x4d,0xAB,0x25,0xC2, / 1982-1984 2430x06,0xA5,0x54,0x06,0xd4,0x49,0x6A,0xdA,0x3d, / 1985-1987 2520x0A,0xB6,0x51,0x09,0x37,0x46,0x54,0x97,0xBB, / 1988-1990 2610x04,0x97,0x4f,0x06,0x4B,0x44,0x36,0xA5,0x37, / 1991-1993 2700x0e,0xA5,0x4A,0x86,0xB2,0xBf,0x05,0xAC,0x53, / 1994-1996 2790x0A,0xB6,0x47,0x59,0x36,0xBC,0x09,0x2e,0x50, / 1997-1999 2880x0C,0x96,0x45,0x4d,0x4A,0xB8,0x0d,0x4A,0x4C, / 2000-2002 2970x0d,0xA5,0x41,0x25,0xAA,0xB6,0x05,0x6A,0x49, / 2003-2005 3060x7A,0xAd,0xBd,0x02,0x5d,0x52,0x09,0x2d,0x47, / 2006-2008 3150x5C,0x95,0xBA,0x0A,0x95,0x4e,0x0B,0x4A,0x43, / 2009-2011 3240x4B,0x55,0x37,0x0A,0xd5,0x4A,0x95,0x5A,0xBf, / 2012-2014 3330x04,0xBA,0x53,0x0A,0x5B,0x48,0x65,0x2B,0xBC, / 2015-2017 3420x05,0x2B,0x50,0x0A,0x93,0x45,0x47,0x4A,0xB9, / 2018-2020 3510x06,0xAA,0x4C,0x0A,0xd5,0x41,0x24,0xdA,0xB6, / 2021-2023 3600x04,0xB6,0x4A,0x69,0x57,0x3d,0x0A,0x4e,0x51, / 2024-2026 3690x0d,0x26,0x46,0x5e,0x93,0x3A,0x0d,0x53,0x4d, / 2027-2029 3780x05,0xAA,0x43,0x36,0xB5,0x37,0x09,0x6d,0x4B, / 2030-2032 3870xB4,0xAe,0xBf,0x04,0xAd,0x53,0x0A,0x4d,0x48, / 2033-2035 3960x6d,0x25,0xBC,0x0d,0x25,0x4f,0x0d,0x52,0x44, / 2036-2038 4050x5d,0xAA,0x38,0x0B,0x5A,0x4C,0x05,0x6d,0x41, / 2039-2041 4140x24,0xAd,0xB6,0x04,0x9B,0x4A,0x7A,0x4B,0xBe, / 2042-2044 4230x0A,0x4B,0x51,0x0A,0xA5,0x46,0x5B,0x52,0xBA, / 2045-2047 4320x06,0xd2,0x4e,0x0A,0xdA,0x42,0x35,0x5B,0x37, / 2048-2050 4410x09,0x37,0x4B,0x84,0x97,0xC1,0x04,0x97,0x53, / 2051-2053 4500x06,0x4B,0x48,0x66,0xA5,0x3C,0x0e,0xA5,0x4f, / 2054-2056 4590x06,0xB2,0x44,0x4A,0xB6,0x38,0x0A,0xAe,0x4C, / 2057-2059 4680x09,0x2e,0x42,0x3C,0x97,0x35,0x0C,0x96,0x49, / 2060-2062 4770x7d,0x4A,0xBd,0x0d,0x4A,0x51,0x0d,0xA5,0x45, / 2063-2065 4860x55,0xAA,0xBA,0x05,0x6A,0x4e,0x0A,0x6d,0x43, / 2066-2068 4950x45,0x2e,0xB7,0x05,0x2d,0x4B,0x8A,0x95,0xBf, / 2069-2071 5040x0A,0x95,0x53,0x0B,0x4A,0x47,0x6B,0x55,0x3B, / 2072-2074 5130x0A,0xd5,0x4f,0x05,0x5A,0x45,0x4A,0x5d,0x38, / 2075-2077 5220x0A,0x5B,0x4C,0x05,0x2B,0x42,0x3A,0x93,0xB6, / 2078-2080 5310x06,0x93,0x49,0x77,0x29,0xBd,0x06,0xAA,0x51, / 2081-2083 5400x0A,0xd5,0x46,0x54,0xdA,0xBA,0x04,0xB6,0x4e, / 2084-2086 5490x0A,0x57,0x43,0x45,0x27,0x38,0x0d,0x26,0x4A, / 2087-2089 5580x8e,0x93,0x3e,0x0d,0x52,0x52,0x0d,0xAA,0x47, / 2090-2092 5670x66,0xB5,0x3B,0x05,0x6d,0x4f,0x04,0xAe,0x45, / 2093-2095 5760x4A,0x4e,0xB9,0x0A,0x4d,0x4C,0x0d,0x15,0x41, / 2096-2098 5850x2d,0x92,0xB5, / 2099 594;uchar code day_code19=0x0,0x1f,0x3b,0x5a,0x78,0x97,0xb5,0xd4,0xf3;uint code day_code23=0x111,0x130,0x14e;/月修正數(shù)據(jù)表uchar code week_code12=0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5; structuint year;/日歷結構體變量 uchar year1;/year1=year%100; uchar month; uchar day; uchar week; uchar h; uchar h12; uchar m; uchar s; uint time; uchar wei;/調整時指示調的是哪一位 rili=2011,11,3,9,3,23,11,59,50,0,0;struct uchar year; uchar month; uchar day; yinli=0,0,0;structuchar h; uchar m;/秒表結構體變量 uchar s; uint ms; uint time; miao=0,0,0,0,0;structuchar h;/倒計時結構體變量 uchar m; uchar s; uint time; uchar day; uchar wei; daoji=0,0,0,0,0,0;struct uchar h; uchar m; uchar s; uchar wei; nao=0,0,0,0;uchar time;/用于測溫函數(shù)中 uchar goneng=0;/*0-日歷功能，1-秒表，2-倒計時，3-鬧鐘*/uchar wendu=18;uchar keynumber=0;/鍵值，uchar shanshou;bit yinyang=0;/1-顯示陽歷bit on24=0;/0-單倍速 1-24倍速bit on12=0;/0-24小時制，1-12小時制bit clte=1;/*0時顯示日期，1時顯示時間*/bit onoff=0;/*1-秒表開始，0-停止；*/bit daojionoff=0;/*1-開始倒計時，0-停止*/bit daojizhishi=0;/*1-倒計時結束*/bit naoonoff=0;/*1-鬧鐘開始*/bit naozhishi=0;/*1-鬧鐘響*/*1ms基準延時*/void delay(uint i) uchar j; while(i-) for(j=0;j115;j+) ; /*計算某月的天數(shù)的子函數(shù)*/uchar getmonthdays(uint year,uchar month) uchar days; switch(month) case 4: case 6: case 9: case 11:days=30;break; case 2:if(year%4=0)days=29; else days=28; break; default:days=31;break; return days;/*根據(jù)日期計算星期*/void getweek(uint aa,uchar bb,uchar cc) uchar c;/公元年份的前兩位數(shù) uchar y;/公元年份的后兩位數(shù) uint a1; char w;/表示星期 if(bb=1)aa=aa-1;bb=13; if(bb=2)aa=aa-1;bb=14; c=aa/100; y=aa%100; a1=26*(bb+1); w=(c/4+y+y/4+a1/10+cc-2*c-1); while(w0)w=w+7; rili.week=w%7; if(rili.week=0) rili.week=7;/*初始化程序*/void sys(void) TMOD=0x22; / TMOD=0000 0010B,使定時器T0的模式2 EA=1; /開總中斷 ET0=1; /允許定時器T0的中斷 ET1=1; TR0=1; /啟動T0 TH0=TL0=6; /計數(shù)器T0高8位賦初值6 TH1=TL1=255;/*刷新數(shù)碼管一次*/void display( uchar a8)uchar cnt; for(cnt=0;cnt(month_p+3)%8);temp5=(month_p+3)/8;temp=year_codecode_addr+temp5&temp;if(temp=0)return(29);elsereturn(30);void zhuanhuan(uint a,char b,uchar c)/*=轉換當前農歷信息=*/uchar temp1,temp2,temp3,month_p,d,t,year,month,day;uint temp4,code_addr;bit flag_y;if(a=2000)d=0;else d=0x80;t=(a%100)|(d&0x80);year=t&0x7f; /加載年月日數(shù)據(jù),如為BCD則需轉為十進制 month=b;day =c;code_addr=year-1; /定位數(shù)據(jù)表地址if(t7=0)code_addr+=0x64; code_addr*=3;temp1=(year_codecode_addr+2&0x60)5; /取當年春節(jié)所在的公歷月份 temp2=year_codecode_addr+2&0x1f; /取當年春節(jié)所在的公歷日 temp3=temp2-1; /計算當年春節(jié)離當年元旦的天數(shù),春節(jié)只會在公歷1月或2月if(temp1!=1)temp3+=31; /如果不在1月則天數(shù)加上31天(1月)if(month10)temp4=day_code1month-1+day;elsetemp4=day_code2month-10+day;if(month4; /從數(shù)據(jù)表中取該年的閏月月份,如為0則該年無閏月if (temp4=temp3) /判斷公歷日在春節(jié)前還是春節(jié)后/公歷日在春節(jié)后或就是春節(jié)當日使用下面代碼進行運算temp4 -=temp3;month = 1; flag_y = 0;month_p= 1; /month_p為月份指向,公歷日在春節(jié)前或就是春節(jié)當日month_p指向首月temp1=get_moon_day(month_p,code_addr); /檢查該農歷月為大小還是小月,大月返回1,小月返回0 while(temp4=temp1) temp4-=temp1; month_p+=1; if(month=temp2) flag_y=flag_y; if(flag_y=0)month+=1; elsemonth+=1; temp1=get_moon_day(month_p,code_addr);day=temp4+1;else /公歷日在春節(jié)前使用下面代碼進行運算temp3-=temp4;if(year=0)year=0xe3;elseyear-=1;code_addr-=3;month = 12;flag_y = 0;if(temp2=0)month_p=12;elsemonth_p=13; /如果當年有閏月,一年有十三個月,月指向13,無閏月指向12 temp1=get_moon_day(month_p,code_addr);while(temp3temp1) temp3-=temp1; month_p-=1; if(flag_y=0)month-=1; if(month=temp2)flag_y=flag_y; temp1=get_moon_day(month_p,code_addr);day=temp1-temp3+1;yinli.year=year%100;yinli.month=month;yinli.day=day;/*測溫函數(shù)*/*函數(shù)功能：將DS18B20傳感器初始化，讀取應答信號出口參數(shù)：flag */bit Init_DS18B20(void) bit flag; /儲存DS18B20是否存在的標志，flag=0，表示存在；flag=1，表示不存在 DQ = 1; /先將數(shù)據(jù)線拉高 for(time=0;time2;time+) /略微延時約6微秒 ; DQ = 0; /再將數(shù)據(jù)線從高拉低，要求保持480960us for(time=0;time200;time+) /略微延時約600微秒 ; /以向DS18B20發(fā)出一持續(xù)480960us的低電平復位脈沖 DQ = 1; /釋放數(shù)據(jù)線（將數(shù)據(jù)線拉高） for(time=0;time10;time+) ; /延時約30us（釋放總線后需等待1560us讓DS18B20輸出存在脈沖） flag=DQ; /讓單片機檢測是否輸出了存在脈沖（DQ=0表示存在） for(time=0;time80;time+) /延時足夠長時間，等待存在脈沖輸出完畢 ; return (flag); /返回檢測成功標志/*函數(shù)功能：從DS18B20讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù)出口參數(shù)：dat*/ unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i=0;unsigned char dat; /儲存讀出的一個字節(jié)數(shù)據(jù)for (i=0;i8;i+) DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高 _nop_(); /等待一個機器周期 DQ = 0; /單片機從DS18B20讀書據(jù)時,將數(shù)據(jù)線從高拉低即啟動讀時序 _nop_(); /等待一個機器周期 DQ = 1; /將數(shù)據(jù)線人為拉高,為單片機檢測DS18B20的輸出電平作準備 for(time=0;time=1; if(DQ=1) dat|=0x80; /如果讀到的數(shù)據(jù)是1，則將1存入datelsedat|=0x00;/如果讀到的數(shù)據(jù)是0，則將0存入dat /將單片機檢測到的電平信號DQ存入ri for(time=0;time20;time+) ; /延時60us,兩個讀時序之間必須有大于1us的恢復期 return(dat); /返回讀出的十六進制數(shù)據(jù)/*函數(shù)功能：向DS18B20寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)入口參數(shù)：dat*/ WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=0; i8; i+) DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高 _nop_(); /等待一個機器周期 DQ=0; /將數(shù)據(jù)線從高拉低時即啟動寫時序 DQ=dat&0x01; /利用與運算取出要寫的某位二進制數(shù)據(jù), /并將其送到數(shù)據(jù)線上等待DS18B20采樣 for(time=0;time10;time+) ;/延時約30us，DS18B20在拉低后的約1560us期間從數(shù)據(jù)線上采樣 DQ=1; /釋放數(shù)據(jù)線 for(time=0;time=1; /將dat中的各二進制位數(shù)據(jù)右移1位 for(time=0;time=12) rili.h12=rili.h-12; else rili.h12=rili.h;update(clockstr,rili.h12,rili.m,rili.s,wendu);else update(clockstr,rili.h,rili.m,rili.s,wendu); if(rili.wei=3) shanshou+; if(shanshou=20) switch(rili.wei) case 1:datestr1=10;break;case 2:datestr3=10;break;default:datestr5=10;break; else if(shanshou=40)shanshou=0; display(datestr);else shanshou+; if(shanshou=12) rili.h12=rili.h-12; else rili.h12=rili.h;update(clockstr,rili.h12,rili.m,rili.s,wendu); else update(clockstr,rili.h,rili.m,rili.s,wendu); if(clte=1) display(yindatestr); else display(clockstr); else getweek(rili.year,rili.month,rili.day); rili.year1=rili.year%100; update(datestr,rili.year1,ri