畢業(yè)設(shè)計（論文）基于AT89C51單片機的電子萬年歷設(shè)計

1、黑龍江東方學(xué)院黑龍江東方學(xué)院 本本 科科 生生 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文（設(shè)文（設(shè) 計）計） 電子萬年歷 學(xué) 部 計算機科學(xué)與電氣工程 專 業(yè) 計算機科學(xué) 姓 名 學(xué) 號 班 級 07 級 1 班 指導(dǎo)教師 答辯日期 2011 年 5 月 14 日 黑黑龍龍江江東東方方學(xué)學(xué)院院本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)論論文文（設(shè)設(shè)計計）評評語語（一一） 姓名 專業(yè) 班級 計算機科學(xué) 07 級 1 班 總成績 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：電子萬年歷 答辯成績 答 辯 委 員 會 評 語 主任簽字： 年 月 日 答辯委員會成員簽字 學(xué)部 畢業(yè) 論文 （設(shè) 計） 領(lǐng)導(dǎo) 小組 意見 組長簽字： 年 月 日 學(xué)部公章 黑黑龍龍江江東

2、東方方學(xué)學(xué)院院本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)論論文文（設(shè)設(shè)計計）評評語語（二二） 姓名學(xué)號專業(yè)班級計算機科學(xué) 07 級 1 班 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：電子萬年歷 指導(dǎo)教師成績 指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 黑黑龍龍江江東東方方學(xué)學(xué)院院本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)論論文文（設(shè)設(shè)計計）評評語語（三三） 姓名學(xué)號專業(yè)班級計算機科學(xué) 07 級 1 班 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：電子萬年歷 評閱教師成績 評 閱 教 師 評 語 評閱教師簽字： 年 月 日 黑黑龍龍江江東東方方學(xué)學(xué)院院本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)論論文文（設(shè)設(shè)計計）任任務(wù)務(wù)書書 姓名學(xué)號專業(yè)班級計算機科學(xué) 07 級 1 班 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：

3、 電子萬年歷 畢業(yè)論文（設(shè)計）的立題依據(jù) 電子萬年歷是一種非常廣泛日常計時工具，對現(xiàn)代社會越來越流行。它可以對年、月、 日、周日、時、分、秒進行計時，對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示 年、月、日、周日、時，還具有時間校準等功能 主要內(nèi)容及要求 主要內(nèi)容是實現(xiàn) int 中斷 ，實現(xiàn) rb 電平變化中斷 要求是實現(xiàn)數(shù)碼管 模塊的多功能顯示演示 進度安排 2010 年 9 月 20 日 選題 2010 年 9 月 21 日2011 年 5 月 13 日 接受指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 2010 年 9 月 21 日2010 年 9 月 30 日擬定論文大綱 2010 年 10 月 1 日201

4、0 年 10 月 31 日搜集、查閱、整理相關(guān)資料 2011 年 3 月 1 日2011 年 3 月 28 日初稿形成 2011 年 3 月 29 日2011 年 4 月 5 日 初稿審定 2011 年 4 月 6 日2011 年 4 月 10 日 第一次修改 2011 年 4 月 11 日2011 年 4 月 14 日 第一次審定 2011 年 4 月 15 日2011 年 4 月 20 日 第二次修改 2011 年 4 月 21 日2011 年 5 月 4 日 定稿 2011 年 5 月 5 日2011 年 5 月 13 日 論文評閱小組評審論文（設(shè)計） 2011 年 5 月 14 日 畢

5、業(yè)論文（設(shè)計）答辯 學(xué)生簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 電子萬年歷的設(shè)計電子萬年歷的設(shè)計 摘 要 隨著社會、科技的發(fā)展，人類得知時間，從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，不斷研 究、創(chuàng)新。為了在觀測時間的同時，能夠了解其它與人類密切相關(guān)的信息，比如溫度、 星期、日期等，電子萬年歷誕生了，它集時間、日期、星期和溫度功能于一身，具有 讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨 勢，具有廣闊的市場前景。 該電子萬年歷主要采用 at89c51 單片機作為主控核心，由 ds1302 時鐘芯片提供時 鐘、led 動態(tài)掃描顯示屏顯示。at89c51 單片機是由 atmel 公司推

6、出的，功耗小，電壓 可選用 46v 電壓供電；ds1302 時鐘芯片是美國 dallas 公司推出的具有涓細電流充 電功能的低功耗實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、星期、時、分、秒進行計時， 還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，而且 ds1302 的使用壽命長，誤差??；數(shù)字顯示是采用的 led 液晶顯示屏來顯示，可以同時顯示年、月、日、星期、時、分、秒和溫度等信息。 此外，該電子萬年歷還具有時間校準等功能。 關(guān)鍵詞：時鐘電路； ds1302；led 動態(tài)掃描； at89c51；max7219 perpetual calendar abstract with the society, science an

7、d technology, mankind learned that time, from the view of the sun, to the present electronic clock pendulum clock, continuous research and innovation. observation time in the same time, be able to understand other human beings is closely related to information, such as temperature, week, date and so

8、 on, the birth of the electronic calendar, and it set the time, date, week and temperature-in-one, with easy to read, intuitive display functional diversity, and many other advantages of simple circuit with the electronic instrumentation of the development trend of the. market prospects are broad th

9、e main use of the electronic calendar at89c51 single-chip microcomputer as the main core, provided by the ds1302 clock chip clock, ds18b20 the temperature chip acquisition transition temperature, led display shows the dynamic scan. at89c51 single- chip microcomputer is introduced by atmel corporatio

10、n, a small power consumption, voltage can be selected 4 6v power supply voltage; ds1302 clock chip is introduced dallas fine with trickle charge function of current low-power real-time clock chip, which can of the year, month, day, week, hour, minute, second for time, also has multiple functions, su

11、ch as a leap year compensation, and long life of the ds1302, a small error; ds18b20 temperature chip is a digital temperature sensor with a measurement accuracy high, a simple circuit to connect the characteristics of such sensors only need a data cable for data transmission; digital led display is

12、used to display lcd screen, can display year, month, day, week, hour, minute, second and temperature, etc. information. in addition, the electronic calendar is also a time-calibration functions. keywords：clock circuit; ds1302; led dynamic scanning; at89c51; max7219 目錄 摘 要.i abstract.ii 第 1 章 緒論.1 1.

13、1 背景知識介紹.1 1.2 課題任務(wù)及要求.2 第 2 章 萬年歷時鐘設(shè)計方案.3 2.1 簡述設(shè)計思路.3 2.2 構(gòu)成框圖.3 第 3 章 硬件電路設(shè)計.4 3.1 單片機的選擇.4 3.1.1 單片機選擇論證.4 3.1.2 單片機參數(shù)介紹.4 3.2 時鐘功能的實現(xiàn) .7 3.3復(fù)位電路.8 3.4 時間調(diào)整電路 .10 3.5 時間顯示電路.10 3.5.1 掃描方式.10 3.5.2 led 數(shù)碼管的選擇.12 3.5.3 顯示電路的整體實現(xiàn).13 第 4 章 系統(tǒng)程序設(shè)計與軟件仿真.14 4.1 主程序的設(shè)計 .14 4.2 程序代碼 .16 4.3 仿真實驗 .17 第 5

14、章 pcb 板制作與調(diào)試 .18 5.1 原理圖的繪制與 pcb 的制作.18 5.1.1 原理圖的繪制.18 5.1.2 pcb 的繪制.19 5.2 元件安裝焊接.20 5.3 系統(tǒng)的調(diào)試.21 結(jié)論.23 參考文獻.24 附 錄 a .25 附 錄 b .26 附 錄 c .27 致 謝.35 萬年歷的設(shè)計萬年歷的設(shè)計 第 1 章 緒論 1.1 背景知識介紹 隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，對時間的要求越來越高，精準數(shù)字 計時的消費需求也是越來越多。 二十一世紀的今天，最具代表性的計時產(chǎn)品就是電子萬年歷，它是近代世界鐘表 業(yè)界的第三次革命。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，相對穩(wěn)定的機

15、械振蕩頻率源使鐘 表的走時差從分級縮小到秒級，代表性的產(chǎn)品就是帶有擺或擺輪游絲的機械鐘或表。 第二次革命是石英晶體振蕩器的應(yīng)用，發(fā)明了走時精度更高的石英電子鐘表，使鐘表 的走時月差從分級縮小到秒級。第三次革命就是單片機數(shù)碼計時技術(shù)的應(yīng)用（電子萬 年歷），使計時產(chǎn)品的走時日差從分級縮小到 1/600 萬秒，從原有傳統(tǒng)指針計時的方 式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀明了，并增加了全自動日期、 星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，它更符合消費者的生活需求！因此， 電子萬年歷的出現(xiàn)帶來了鐘表計時業(yè)界跨躍性的進步 我國生產(chǎn)的電子萬年歷有很多種，總體上來說以研究多功能電子萬年歷為主，使

16、 萬年歷除了原有的顯示時間，日期等基本功能外，還具有鬧鈴，報警等功能。商家生 產(chǎn)的電子萬年歷更從質(zhì)量，價格，實用上考慮，不斷的改進電子萬年歷的設(shè)計，使其 更加的具有市場。 本設(shè)計為軟件，硬件相結(jié)合的一組設(shè)計。在軟件設(shè)計過程中，應(yīng)對硬件部分有相 關(guān)了解，這樣有助于對設(shè)計題目的更深了解，有助于軟件設(shè)計。基本的要了解一些主 要器件的基本功能和作用。 除了采用集成化的時鐘芯片外，還有采用 mcu 的方案，利用 at89 系列單片微機制 成萬年歷電路，采用軟件和硬件結(jié)合的方法，控制 led 數(shù)碼管輸出，分別用來顯示年、 月、日、時、分、秒，其最大特點是:硬件電路簡單，安裝方便易于實現(xiàn)，軟件設(shè)計獨 特,可

17、靠。at89c51 是由 atmel 公司推出的一種小型單片機。95 年出現(xiàn)在中國市場。其 主要特點為采用 flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 mcs-51 完全兼 容，可以很快被中國廣大用戶接受。 本文介紹了基于 at89c51 單片機設(shè)計的電子萬年歷。 首先我們在緒論中簡單介紹了單片機的發(fā)展與其在中低端領(lǐng)域中的優(yōu)勢以及課題 的開發(fā)意義；接著介紹了 at89c51 單片機的硬件結(jié)構(gòu)和本畢業(yè)設(shè)計所要外擴的 led 顯 示及其驅(qū)動方法，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了萬年歷基本電路的設(shè)計；然后使用單片機匯編 語言進行萬年歷程序的設(shè)計，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得邏輯關(guān)系簡單明了，維護方 便。

18、1.2 課題任務(wù)及要求 本作品電子萬年歷用led數(shù)碼管顯示陽歷年、月、日、星期、時、分、秒功能，并 能準確計算閏年閏月的顯示。通過按鍵開關(guān)實現(xiàn)調(diào)時的功能，能調(diào)時，斷電有實時時 鐘。 第 2 章 萬年歷設(shè)計方案 2.1 簡述設(shè)計思路 通過一段時間對專業(yè)書籍及多種設(shè)計方案的研究機分析，我采用了比較常用的 at89c51 作為核心控制芯片，用 c 語言進行編程來滿足設(shè)計的要求。用 led 數(shù)碼管來 實現(xiàn)年、月、日, 時、分、秒的顯示,在時、分、秒之間各有 2 個 led 發(fā)光二極管來作 為時間分隔符每秒隨秒位閃爍一次,直觀且具有美感,通過 3 個按鈕開關(guān)可以在日期與 時間間切換和對時鐘進行調(diào)整,其他

19、外接電路還有晶振電路、復(fù)位電路等等 2.2 構(gòu)成框圖 本設(shè)計用 at89c51 作為核心控制部分，外接晶振電路與復(fù)位電路，p3 口接三個按 鈕開關(guān)作為時間調(diào)整部分，以 led 數(shù)碼管作為顯示部分，p0 口控制數(shù)碼管段選部分， p1 口和 p2 口控制數(shù)碼管位選部分。如圖 2-1 所示： 圖 2-1 總體系統(tǒng)框圖 晶振電路 單片機 at89c51 數(shù)碼管 段選部分 復(fù)位電路 時間調(diào)整 電路 數(shù)碼管 位選部分 led 數(shù)碼管 管 第 3 章 硬件電路設(shè)計 3.1 單片機的選擇 3.1.1 單片機選擇論證 方案一：采用傳統(tǒng)的 at89c51 作為電機的控制核心。單片機算術(shù)運算功能強， 軟件編程靈活、

20、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗 低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 方案二：采用 ftc10f04 單片機，還帶有非易失性 flash 程序存儲器。它是一種高 性能、低功耗的 8 位 cmos 微處理芯片，市場應(yīng)用最多。其主要特點如下：8kb flash rom，可以擦除 1000 次以上，數(shù)據(jù)保存 10 年。 由于本系統(tǒng)對 cpu 運算速度要求很高，需要執(zhí)行很復(fù)雜的運算，方案一成本比 較低，適合做設(shè)計，方案二運算速度高，性能好，所以兩種方案都有可取之處。選用 方案一作為主方案，方案二作為備用方案。 3.1.2 單片機參數(shù)介紹 我選用了比

21、較常用且功能強大的 at89c51 單片機，下面我來詳細介紹該芯片的參 數(shù)與功能： at89c51 是由美國 atmel 公司生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機。 該芯片采用 flash 存儲技術(shù)，內(nèi)部具有 2kb 字節(jié)快閃存存儲器，采用 dip 封裝，是目 前在中小系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及的單片機2。 （1）at89c51 的功能描述 at89c51 是一種低損耗、高性能、cmos 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重 復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入/擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間 為十年。它與 mca-51 系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替

22、 mcs-51 系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多 mcs-51 系列產(chǎn)品沒有的功能。 at89c51 可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性， 降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于 4k，四個 i/o 口全部提供給用戶?？捎?5v 電壓 編程，而且擦寫時間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87c51 的擦除時間的百分之一，與 8751/87c51 的 12v 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔 下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍（2.7v6v），全靜態(tài)工作，工作頻 率寬在 0hz24mhz 之間，比 8751/87c51 等 51 系列的

23、6mhz12mhz 更具有靈活性，系 統(tǒng)能快能慢。at89c51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加 密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。p0 口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因 為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。 （2）at89c51 引腳功能 at89c51 單片機為 40 引腳芯片如圖 3-1 所示，在本設(shè)計中，主要用到 p0 口、p2 口、 p1.0 口及 p3.0、p3.1、p3.2 口。 圖 3-1 at89c51 引腳圖 at89s51 具有 pdip,tqfp 和 plcc 三種封裝形式。上圖就是 pdip 封裝的引腳排列， 有 40 個引腳，

24、32 個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口;具有兩個 16 位可編程定時器； 中斷系統(tǒng)是具有 6 個中斷源、5 個中斷矢量、2 級中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；震蕩器頻率 0 到 33mhz,因此我們在此選用 12mhz 的晶振是比較合理的；具有片內(nèi)看門狗定時器； 具有斷電標志 pof 等等。 p0 口可作為通用 i/o 口，但須外接上拉電阻；作為輸出口，每各引腳可吸收 8 各 ttl 的灌電流。作為輸入時，首先應(yīng)將引腳置 1。p0 也可用做訪問外部程序存儲器和 數(shù)據(jù)存儲器時的低 8 位地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用線。在該模式下，p0 口含有內(nèi)部上拉電 阻。在 flash 編程時，p0 口接收代碼字節(jié)數(shù)據(jù)；在編

25、程效驗時，p0 口輸出代碼字節(jié)數(shù) 據(jù)(需要外接上拉電阻)。 p1 口：8 位、雙向 i/0 口，內(nèi)部含有上拉電阻。 p1 口可作普通 i/o 口。輸出緩沖器可驅(qū)動四個 ttl 負載；用作輸入時，先將引腳 置 1，由片內(nèi)上拉電阻將其抬到高電平。p1 口的引腳可由外部負載拉到低電平，通過 上拉電阻提供電流。 在 flash 并行編程和校驗時，p1 口可輸入低字節(jié)地址。在串行編程和效驗時， p1.5/mo-si,p1.6/miso 和 p1.7/sck 分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。 p2 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口。 p2 口用做輸出口時，可驅(qū)動 4 各 ttl 負載

26、；用做輸入口時，先將引腳置 1，由內(nèi) 部上拉電阻將其提高到高電平。若負載為低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向外部輸出電 流。 cpu 訪問外部 16 位地址的存儲器時，p2 口提供高 8 位地址。當(dāng) cpu 用 8 位地址尋 址外部存儲時，p2 口為 p2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。 在 flash 并行編程和校驗時，p2 口可輸入高字節(jié)地址和某些控制信號。 p3 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向口。 p3 口用做輸出口時，輸出緩沖器可吸收 4 各 ttl 的灌電流；用做輸入口時，首先 將引腳置 1，由內(nèi)部上拉電阻抬位高電平。若外部的負載是低電平，則通過內(nèi)部上拉 電阻向輸出電流。 在與 flash 并

27、行編程和校驗時，p3 口可輸入某些控制信號。p3 口除了通用 i/o 口 功能外，還有替代功能如表 3-1 所示。 表 3-1 p3 口的第二功能 端口引腳各個功能 p3.0rxd(串行口輸入端) p3.1txd(串行口輸出端) p3.2int0(外部中斷 0 請求輸入端，低電平有效) p3.3int1(外部中斷 1 請求輸入端，低電平有效) p3.4t0(定時/計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖輸入端) p3.5t1(定時/計數(shù)器 1 計數(shù)脈沖輸入端) p3.6wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效) p3.7rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效) 3.2 時鐘功能的實現(xiàn) 方案一：采

28、用實時時鐘芯片。 實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù) 的更新每秒自動進行一次，不需程序干預(yù)。計算機可通過中斷或查詢方式讀取計時數(shù) 據(jù)進行顯示，因此計時功能的實現(xiàn)無需占用 cpu 的時間，程序簡單。此外，實時時鐘 芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有可編程方波輸出功 能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實時時鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性 ram，可用來存放需長期保存但有時也需變更的數(shù)據(jù)。由于功能完善，精度高，軟件程 序設(shè)計相對簡單，且計時不占用 cpu 時間，因此，在工業(yè)實時測控系統(tǒng)中多采用這一 類專用芯片來實現(xiàn)實時時鐘功能。 方案二：軟

29、件控制。 利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計 時及秒表計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使設(shè)計者對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入 的了解，從而掌握單片機應(yīng)用技術(shù) mcs-51 匯編語言程序設(shè)計方法，因此，本系統(tǒng)設(shè)計 采用此種軟件控制方法來實現(xiàn)計時。而由于 atmel 公司的 at89c51 單片機是低功耗的 具有 4kb 在線可編程 flash 存儲器的單片機。它與通用 80c51 系列單片機的指令系和 引腳兼容。片內(nèi)的 flash 可允許在線重新編程，也可使用通用非易失性存儲器編程。 它將通用 cpu 和在線可編程 flash 集成在一個芯片上，形成了功能強大、

30、使用靈活和 具有較高性能價格比的微控制器。它的功能強大，而且也較容易購買3。 總結(jié)：我所要實現(xiàn)的功能通過單片機編程就可以達到，不需要額外的時鐘芯片來 增加成本，并使外圍電路更加簡單明了。 3.3復(fù)位電路 目前為止，單片機復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積 分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。我列舉了 2 種方 案進行比較： 方案一：采用手動復(fù)位，該方法線路簡單。在系統(tǒng)運行過程中，有時可能需要 對系統(tǒng)進行復(fù)位，以避免對硬件經(jīng)常加電或斷電而造成的傷害，我們可以采用手動復(fù) 位的方式。如圖 3-2 所示。 圖 3-2 手動上電復(fù)位電路 方案二：阻容上電自動

31、復(fù)位電路，這種電路線路也簡單，它利用電容上電壓不能 突變而是按指數(shù)規(guī)律上升或下降的特性，產(chǎn)生所需的復(fù)位脈沖。優(yōu)點：使用最為普遍 且成本低廉的復(fù)位電路。如圖3-3 所示。 + c1 22uf r1 1k gnd +5v vcc rst/vpd vss mcs-51 r2 200 + c1 22uf r1 1k gnd +5v vcc rst/vpd vss mcs-51 。 圖 3-3 自動復(fù)位電路 總結(jié)：這兩種方案對我的設(shè)計影響其實差別不大，根據(jù)我的電路所需要的就是選 取最簡單的電路即可，顯然方案二元件和電路更加簡單，所用原件更少，所花成本更 少 3.4 時間調(diào)整電路 我采用了獨立式按鍵設(shè)計，

32、如圖 3-4 所示，獨立式按鍵直接與單片機 i/o 口相連 構(gòu)成鍵盤4，每個按鍵不會相互影響，因本系統(tǒng)用到的按鍵比較少，采用獨立式鍵盤 不會浪費 i/o 口線，所以本系統(tǒng)采用獨立式鍵盤。按鍵一端接地，一端接于 p3.0、p3.1、p3.2 口，并接 10k 的上拉電阻，按下開關(guān)時就會向單片機輸入低電平， 觸發(fā)程序跳轉(zhuǎn)。按下跳轉(zhuǎn)鍵可以開始調(diào)時，多按幾次就會在秒分時，日月年之間切換， 按下+鍵可以調(diào)高數(shù)值，按下鍵可以調(diào)低數(shù)值，做到了功能齊全且元件消耗最好。 圖 3-4 時間調(diào)整電路 3.5 時間顯示電路 3.5.1 掃描方式 我選用 led 數(shù)碼管作為顯示部分的主要元件，數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)

33、動電 路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類5。 方案一：靜態(tài)顯示驅(qū)動 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路，具有輸出鎖存功能。當(dāng)顯示器顯示某個字符時，相 應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個字符為止。即單片機將所有要顯示的數(shù)據(jù) 送出后就不再控制 led，直到下一次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù) 據(jù)穩(wěn)定，數(shù)碼管的亮度較高，占用的 cpu 時間少，程序容易，管理簡單，但占用的 i/o 線資源教多。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 i/o 接 口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼

34、發(fā)送到接口電 路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機在發(fā)送新的字形碼。 動態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有顯示器的 8 個筆畫段 a-h 同名端連在一起，而每 一個顯示器的公共極 com 各自獨立的受 i/o 線控制。cpu 向字段輸出口送出字形碼時， 所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于 com 段，而這一 段是由 i/o 控制的，由單片機決定何時顯示哪一位了。優(yōu)點：程序簡單，亮度高。缺 點：所占 i/o 口過多，不適合數(shù)目多的數(shù)碼管設(shè)計課題。 方案二：動態(tài)顯示驅(qū)動 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是 將所有數(shù)碼管的

35、 8 個顯示筆劃a，b，c，d，e，f，g，d，p的同名端連在一起，另 外為每個數(shù)碼管的公共極 com 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 i/o 線控制， 當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會 顯示出字形，取決于單片機對位選通 com 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的 數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時 輪流控制各個數(shù)碼管的的 com 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 12m，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā) 光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同

36、時點亮，但只要掃描的速度足夠 快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯 示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 i/o 端口，而且功耗更低。 總結(jié)：我所要用到的數(shù)碼管共有 14 位，更加適合用動態(tài)掃描。 3.5.2 led 數(shù)碼管的選擇 led 數(shù)碼管分為共陰和共陽兩種，以利用 at89c51 灌電流比較大的特點作為數(shù)碼 管的位選，而段碼則由上拉電阻驅(qū)動，用共陰數(shù)碼管會使電路更加簡單，共陰數(shù)碼管 管腳圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 2-5 與圖 2-6 所示： 圖 3-5 共陰數(shù)碼管引腳 圖 3-6 共陰數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu) c 語言中數(shù)碼管十六進制數(shù)字型代碼如表 3-2 所示。 表 32

37、 十六進制數(shù)字型代碼 字型共陽極代碼共陰極代碼字型共陽極代碼共陰極代碼 0c0h3fh990h6fh 1f9h06ha88h77h 2a4h5bhb83h7ch 3b0h4fhcc6h39h 499h66hda1h5eh 592h6dhe86h79h 682h7dhf8eh71h 7f8h07h 880h7fh 怎樣測量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽：找公共共陰和公共共陽首先，我們找個電 源（3 到 5 伏）和 1 個 1k（幾百的也歐的也行）的電阻，vcc 串接個電阻后和 gnd 接 在任意 2 個腳上，組合有很多，但總有一個 led 會發(fā)光的找到一個就夠了，然后用 gnd 不動，vcc（串電阻）

38、逐個碰剩下的腳，如果有多個 led（一般是 8 個），那它就 是共陰的了。相反用 vcc 不動，gnd 逐個碰剩下的腳，如果有多個 led（一般是 8 個）， 那它就是共陽的。也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的 負極6。 3.5.3 顯示電路的整體實現(xiàn) 如圖 3-7 所示，顯示電路共包含 14 位數(shù)碼管外加 4 個 led 發(fā)光二極管，數(shù)碼管的 段選部分由 p0 口控制，即數(shù)碼管的段選端并聯(lián)與 p0 口，數(shù)碼管的段控端 a、b、c、d、e、f、g、dp 分別接到 p0 口的 p0.0、p0.1、p0.2、p0.3、p0.4、p0.5、p0.6、p0.7 口線上，段選部分

39、與 p0 口之間 接上拉電阻來輸入高電平與增強驅(qū)動電流，電阻的大小可影響數(shù)碼管的亮度，由于我 沒有外加其他驅(qū)動電路因此我選擇 1k 的排阻來增加驅(qū)動能力；數(shù)碼管的位選由 p1 口 和 p2 口控制，每個數(shù)碼管的位控線單獨占用單片機 p1 口和 p3 口一根輸出口線，如果 發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管還是不夠亮的話，可在位選端加 npn 三極管放大電流，此時要加限流電阻 以免數(shù)碼管被燒。在時分秒之間我各設(shè)置了 2 個 led 做為時間分隔符來隨秒位每秒閃 爍一次，更加的美觀7。 圖 3-7 數(shù)碼管顯示部分 第 4 章 系統(tǒng)程序設(shè)計與軟件仿真 4.1 主程序的設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出時鐘子程序和顯示數(shù)據(jù)刷

40、新子程序。 程序詳情請 看程序附件；主程序流程圖如圖 4-1 和 4-2 所示： 開始 清顯示緩沖區(qū) 初始化定時計數(shù)器 賦時鐘初值 開定時器 000 調(diào)整時間 數(shù)碼管顯示當(dāng)前時鐘值 圖 4-1 主程序流程圖 1 定時中 斷 恢復(fù)初值,保 護 中斷 4000 次 0.1 秒單元清 0.60 秒到 嗎? 秒單元清 0,60 分到 嗎? 分單元清 0,24 小時到 嗎? 時單元清 0 堆棧返回 0.1 秒加 1 秒加 1 分加 1 時加 1 y y y y n n n n 圖 4-1 主程序流程圖 1 月加 1 并判斷是否 =13？ 時區(qū)單元 星期加 1，并判斷是 否=7？ 日加 1，并用查表方式

41、區(qū)分大、小、平、潤 月是否分別為 31、30、28、29？ 星期清 0 日清 0 并加 1 年加 1，并分別除以 4 及 400，如余數(shù)為 0，則為閏 年，如不為 0 則為平年， 余數(shù)放在 b 寄存器 月清 0 并且加 1 現(xiàn)場恢復(fù) 返回 圖 4-2 主程序流程圖 2 4.2 程序代碼 語言是面向結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的語言，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，以函數(shù)作為程序 模塊以實現(xiàn)程序的模塊化語言允許直接對位、字節(jié)和地址進行操作，能實現(xiàn)匯編語 言的大部分功能。因此語言即具有高級語言又具有低級語言的功能，所以人們把 語言稱為是中級語言。 數(shù)據(jù)類型豐富。語言除具有基本數(shù)據(jù)類型整形(int)、實型 (float 和

42、 double)、字符型(char)外,還有各種構(gòu)造類型。利用這些數(shù)據(jù)類型可以實現(xiàn) 復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如堆棧、隊列、鏈表等，語言生成的目標代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行 效率高.見附錄 c。 4.3 仿真實驗 經(jīng)過老師的指導(dǎo)以及查看了許多的資料書籍，終于完成了程序的編輯，并學(xué)會了 keil c51 將 c 程序文件轉(zhuǎn)變成十六進制程序語言 hex 文件。keil 軟件是目前最流行開 發(fā) mcs-51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 keil 即可 看出。keil 提供了包括 c 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào) 試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（u

43、vision）將這些部份組合在一 起 9。 我的仿真軟件采用了 proteus 來對我的設(shè)計進行仿真，proteus(海神)的 isis 是 一款 labcenter 出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 ic，并支持單片機， 元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。仿真圖如圖 4-3 所示。 圖 4-3 電路仿真圖 仿真圖完全達到了設(shè)計要求及預(yù)期，經(jīng)過對程序的些微調(diào)整后馬上進行實物的制 作。 第 5 章 pcb 板制作與調(diào)試 5.1 原理圖的繪制與 pcb 的制作 5.1.1 原理圖的繪制 (1)在 protel 99se 中先新建一個工程，把所需要的元件載入到文

44、檔里面。 (2)畫好元件庫與封裝庫里的沒有的元件原理圖與封裝。 (3)再按照系統(tǒng)電路圖繪制導(dǎo)線，把元件連好線。 (4)通過電氣檢查如果沒有錯誤，那么系統(tǒng)的電路圖就繪制完成。 原理圖如圖 5-1 所示，由于默認元件庫和封裝庫里沒有我要用到的雙位數(shù)碼管和四位 數(shù)碼管，于是我學(xué)習(xí)動手畫好，我的設(shè)計線過多，為了能更準確得查看疏漏我采用了 網(wǎng)絡(luò)標號的方式，網(wǎng)絡(luò)標號也是越來越被專業(yè)繪圖人員所采用10。 圖 5-1 protel 99se 電路原理圖 5.1.2 pcb 的繪制 將畫好的原理圖轉(zhuǎn)為 pcb 圖，設(shè)置好規(guī)則開始布線，由于我的連線十分復(fù)雜， 這方面花了我很大一部分精力，也使我更加了解了 prot

45、el 99se 這個軟件的功能，而且 學(xué)校 pcb 板的大小有限制最大只有 12*10cm 的板子，我的 pcb 要遠大于這個數(shù)值， 所以我把原來的 pcb 分成 2 部分來完成：單片機部分與數(shù)碼管顯示部分，兩部分通過 導(dǎo)線連接。如圖 5-2 和 5-3 所示： 圖 5-2 pcb 單片機部分 圖 5-3 pcb 數(shù)碼管顯示部分 5.2 元件安裝焊接 一、安裝元件時應(yīng)注意以下原則： （1）為避免因元器件發(fā)熱而減弱銅箔對基板的附著力，并防止元器件的裸露部 分同印制導(dǎo)線短路，安裝時元器件應(yīng)離開面板約 12mm。 （2）裝配時，應(yīng)該先安裝那些需要機械固定元器件，在此裝置中如穩(wěn)壓管、中 心芯片插座。

46、（3）各種元器件的安裝，應(yīng)該使它們的標記(用色碼或字符標注的數(shù)值，精度等)朝 上面或易于是辨認的方向，并注意標記的讀書方向一致 (從左到右或從上到下)。 （4）在安裝元件時應(yīng)與焊接同步進行操作。 二、焊接注意的基本事項 在電子制作過程中，焊接工作是必不可少的。它不但要求將元件固定在電路板上， 而且要求焊點必須牢固、圓滑，所以焊接技術(shù)的好壞直接影響到電子制作的成功與否， 焊接時要注意以下幾點： （1）焊接方法：焊接時應(yīng)掌握焊接的溫度和焊接的時間，使電烙鐵的溫度高于 焊錫的溫度，但也不能太高，以烙鐵頭接觸松香剛剛冒煙為好。焊接時間太短，焊點 的溫度過低，焊點融化不充分，焊點粗糙容易造成虛焊，反之焊

47、接時間過長，焊錫容 易流淌，并且容易使元件過熱損壞元件。同樣地，要掌握焊接點的上錫數(shù)量，焊接點 上的焊錫數(shù)量不能太少，太少了焊接不牢，機械強度也太差。而太多容易造成外觀一 大堆而內(nèi)部未接通。焊錫應(yīng)該剛好將焊接點上的元件引腳全部浸沒，輪廓隱約可見為 好。最后，要注意烙鐵和焊接點的位置，有些人在焊接時，一般將電烙鐵在焊接處來 回移動或者用力擠壓，這種方法是錯誤的。正確的方法是用電烙鐵的焊錫面去接觸焊 接點，這樣傳熱面積大，焊接速度快。 （2）焊接后的檢查：焊接結(jié)束后必須檢查有無漏焊、虛焊以及由于焊錫流淌造 成的元件短路。虛焊較難發(fā)現(xiàn)，可用鑷子夾住元件引腳輕輕拉動，如發(fā)現(xiàn)搖動應(yīng)立即 補焊。 （3）對

48、于不同的器件，焊接時的具體操作一般不同：焊接一般元件時，將插好 元件的印制板焊接面朝上，左手拿焊錫絲，右手持電烙鐵，把烙鐵頭貼著元件的引線 加熱，使焊錫絲在高溫下熔化，沿著引線下流動，直至充滿焊孔并覆蓋引線周圍的金 屬部分。然后撤去焊錫絲，并沿著引線向上提拉烙鐵頭，形成像水滴一樣光亮的焊點。 焊接速度要快，一般不超過 3s，以免損壞元件；焊接晶體管等器件時，可用鑷子或尖 嘴鉗夾住管腳進行焊接，因鑷子和鉗子具有散熱作用，可以保護器件；焊接集成電路 時，雙列直插式集成電路塊的管腳之間距離只有 25mil，焊點過大，會造成相鄰管腳 短路。應(yīng)采用尖頭電烙鐵，快速焊接。電烙鐵溫度不能太高，焊接時間不能太

49、長，否 則，會燒壞集成塊并使印制板上的導(dǎo)電銅箔脫離，所以焊接時一定要特別細心11。 5.3 系統(tǒng)的調(diào)試 實物終于完成，調(diào)試工作也是非常重要的一個環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常 工作。經(jīng)過對 pcb 板上的焊接、導(dǎo)線反復(fù)地檢查是否有虛焊、漏焊、錯焊后，開始進 入電源調(diào)試階段。我的 vcc 采用 5v 直流穩(wěn)定的電壓，在開始時系統(tǒng)自動通過復(fù)位電 容實現(xiàn)開機瞬時自動復(fù)位， 現(xiàn)象為顯示部分的數(shù)碼管與 led 全部一閃而過，隨后年、 月、日，時、分、秒顯示正常，發(fā)現(xiàn)外加的 led 閃爍部分并未亮起，檢查后發(fā)現(xiàn)有根 導(dǎo)線焊錯了，沒有檢查到，于是馬上修正，再次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)顯示部分完美運行。顯示 部分已經(jīng)成功。

50、接下來進入調(diào)時部分的測試，按下 k1 進入調(diào)時模式，按下 k2 鍵上調(diào) 數(shù)值，按下 k3 鍵下調(diào)數(shù)值，功能與預(yù)期一致，很幸運并沒有出現(xiàn)各種大的意外。達 到了設(shè)計的要求與老師的預(yù)期。畢業(yè)設(shè)計實物部分完畢 結(jié)論 本設(shè)計通過軟硬件的結(jié)合利用單片機實現(xiàn)了智能化萬年歷時鐘的展示，它具有集 成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低價格等優(yōu)點，是一個值得推廣的一種 方法。 通過本次設(shè)計的制作，使我深深感到自身能力的不足，也使我將學(xué)到的知識應(yīng)用 到了實踐中，在整個設(shè)計中我遇到許多的困難，我通過查閱數(shù)以百的圖書、報刊、資 料的查詢不斷解決一個個難題，同時也增加了自己的知識和解決問題的能力。 同時本次設(shè)計也讓我

51、知道了仿真實驗對實物制作的幫助，我早在大 4 上半學(xué)期就 開始了設(shè)計的仿真。對仿真方案做了許多地修改，而實物制作在 4 月份才開始制作， 但是得益于長期仿真的幫助，使我實物的制作一次性通過，而沒有碰到其他同學(xué)各種 各樣的問題，這樣既減少了畢業(yè)設(shè)計的時間，也減少了元件材料的浪費。 由于本人的水平有限，設(shè)計當(dāng)中，難免會有不少的缺點和不足之處，懇請指導(dǎo)老 師批評并改正。 總之，本次設(shè)計對我受益匪淺！ 參考文獻 1 潭浩強c 程序設(shè)計（第二版）清華出版社m，1999 2 袁濤等單片機 c 高級語言程序設(shè)計及其應(yīng)用m，2001：6586 3 李廣弟，朱月秀，冷祖單片機原理及接口技術(shù)（第三版）m北京航空大

52、學(xué)出版社 2007 4 李響初基于 mcs51 單片機的智能時鐘控制系統(tǒng)設(shè)計j世界電子元器件，2007，(04)： 5257 5 張靜基于單片機數(shù)字鐘的設(shè)計j辦公自動化，2006，(11) ：3236 6 王為青，程國鋼. 單片機 keil cx51 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)m, 北京：人民郵電出版社， 2007：1233 7 李萍. at89s51 單片機原理、開發(fā)與應(yīng)用實例m, 北京：中國電力出版社，2008：4598 8 周志敏，周紀海，紀愛華. led 驅(qū)動電路設(shè)計與應(yīng)用m, 北京：人民郵電出版社， 2006：6877. 9 龔華生等. 元器件自學(xué)通m, 北京：電子工業(yè)出版社，2005：3162.

53、 10 鐘富昭，張晨8051 單片機典型模塊設(shè)計與應(yīng)用m河北：人民有點出版社， 2007：112145 11 畢維峰單片機技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展方向j吉林商業(yè)高等?？茖W(xué)院學(xué)報，2006，(04)： 109120 12、余永權(quán)等.單片機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用：北京電子工業(yè)出版社，2004。 13、李華.mcs-51 系列單片機實用接口技術(shù)：北京航空航天大學(xué)出版社，2004。 14、李光飛等.單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)：北京航空航天大學(xué)出版社，2004。 15、李光飛等.單片機 c 程序設(shè)計實例指導(dǎo)：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.9。 16、劉文濤等. mcs-51 單片機培訓(xùn)教程：電子工業(yè)出版社，2005.

54、8。 17 劉和平等編著、pic16f87x 單片機實用軟件與接口技術(shù)c 語言及其應(yīng)用、北京：北京航 空航天大學(xué)出版社、2002.4 18 李廣弟等編著、單片機基礎(chǔ)、北京：北京航空航天大學(xué)出版社、2001.7. 19 李榮正編著、pic 單片機原理及應(yīng)用2 版、北京：北京航空航天大學(xué)出版社、2005.1 20 孫曉云主編、接口與通信技術(shù)原理與應(yīng)用、北京：中國電力出版社、2007 21 wang liankuithe design of scm-51 memorizers colligation extended and its softwarej development /共陰極 unsign

55、ed char dispbitcode=0 x00,0 x21,0 x42,0 x63,0 x84,0 xa5,0 xc6,0 xe7;/管子的 選擇 unsigned char dispbuf8=0,0,10,0,0,10,2,1; /16 為顯示間斷號符 unsigned char dispbym8=1,2,7,0,6,0,0,2; unsigned char dispbitcnt; unsigned char second; unsigned char minite; unsigned char hour; unsigned char day; unsigned char month;

56、unsigned char yearh; unsigned char yearl; unsigned int tcnt; unsigned char mstcnt; unsigned char i,j; void main(void) tmod=0 x02; /設(shè)置模式為定時器 t0 的模式 2 （8 位自動 重裝計數(shù)初值的計數(shù)值） th0=0 x06; /設(shè)置計數(shù)器初值，靠 th0 存儲重裝的計數(shù)值 x0=256-250=6 tl0=0 x06; tr0=1; /啟動 t0 et0=1; /開啟定時器 t0 中斷允許 ea=1; /開啟中斷總控制 yearh=20; yearl=6; mon

57、th=7; day=21; hour=12; /初始值為 12:00:00 while(1) if(p0_0=0) /掃描秒鐘按鈕 for(i=5;i0;i-) /按鈕抖動消除 for(j=248;j0;j-); /計時 if(p0_0=0) second+; if(second=60) second=0; dispbuf0=second%10; dispbuf1=second/10; while(p0_0=0); if(p0_1=0) /掃描分鐘按鈕 for(i=5;i0;i-) for(j=248;j0;j-); if(p0_1=0) minite+; if(minite=60) minite=0; dispbuf3=minite%10; dispbuf4=minite/10; while(p0_1=0); if(p0_2=0) /掃描時鐘按鈕 for(i=5;i0;i-) for(j=248;j0;j-); if(p0_2=0) hour+; if(hour=24) hour=0; dispbuf6=hour%10; dispbuf7=hour/10; whil