單片機課程設計電子萬年歷設計報告

1、單片機課程設計課題：電子萬年歷設計系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電子信息工程姓 名： 學 號： 河南城建學院2011年 12 月 28 日成績評定一、指導教師評語（根據學生設計報告質量、答辯情況及其平時表現(xiàn)綜合評定）。二、評分評分項目設計報告評分答辯評分平時表現(xiàn)評分合 計 （100分）任務完成情 況（20分）課程設計報告質量（40分）表達情況（10分）回答問題情 況（10分）工作態(tài)度與紀律（10分）獨立工作能力（10分）得分課程設計成績評定班級 姓名 學號成績： 分（折合等級 ）指導教師簽字 年 月 日目 錄摘要abstract.1緒論（課題背景、概述、目的）.12 設計要求與方案論述.

2、32.1設計要求.32.2創(chuàng)新要求 .32.3系統(tǒng)的方案選擇.32.4 電路設計最終方案 .53 系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn).63.1電路設計框圖.63.2 硬件設計原理概述.63.3 主要模塊的設計.64系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn).104.1程序流程框圖.104.2程序的設計.105總結 .14參考文獻 .15附錄1硬件電路全圖16附錄2程序17摘 要本設計基于at89s51單片機，結合ds1302時鐘芯片設計了一個數字萬年歷，顯示部分用數碼管動態(tài)顯示，初始時間可由按鍵設置，此外還具有溫度顯示功能，掉電保護功能。萬年歷還具有節(jié)能模式，具有很強的實用性。關鍵詞：單片機 萬年歷 數碼管顯示 溫度abstra

3、ctthis paper is designed based on the at89s52 scm, combining ds1302 clock chip. display section is using digital tube dynamic display ; initial time can be set by the button ; in addition , it has the temperature display function and the power-off protected function. besides, it has energy saving mo

4、de;this calendar has strong digital tube display practicability.keywords：scm;calendar; digital tube display; temperature display1緒論1.1設計背景電子萬年歷是實現(xiàn)對年，月，日，時，分，秒數字顯示的計時裝置，廣泛用于個人家庭，車站， 碼頭，辦公室，銀行大廳等場所，成為人們日常生活中的必需品。數字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用，使得數字鐘的精度遠遠超過老式鐘表。鐘表的數字化給人們生產生活帶來了極大的方便，在此基礎上完成的萬年歷精度高，功能易于擴展?？蓴U展成為諸

5、如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等電路。所有這些，都是以鐘表數字化為基礎的。因此，研究數字時鐘及擴大其應用有著非常現(xiàn)實的意義。本設計就是數字時鐘簡單的擴展應用。萬年歷的設計過程在硬件與軟件方面進行同步設計。1.2硬件部分硬件部分主要由at89s52單片機，led顯示電路，以及調時按鍵電路等組成。在單片機的選擇上使用at89s52單片機，該單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。采用4-16譯碼器作為選擇端，控制共陰數碼管動態(tài)顯示，結合時鐘芯片ds1302和溫度傳感器18b20顯示時間和溫度。制作前在pr

6、oteus軟件中嵌入單片機內進行仿真可以更好的進行硬件布局。1.3軟件部分軟件方面主要包括日歷程序、時間調整程序，顯示程序等。程序采用c語言編寫，以便更簡單地實現(xiàn)調整時間及陰歷顯示功能。所有程序編寫完成后，在keil軟件中進行調試，確定沒有問題后，在proteus軟件中嵌入單片機內進行仿真。2設計要求與方案論證2.1設計要求：2.1.1具有年、月、日、星期、時、分、秒等功能；2.1.2萬年歷具有閏月識別顯示功能；2.1.3具備年、月、日、星期、時、分、秒校準功能；2.2 創(chuàng)新要求2.2.1萬年歷具有陰歷顯示功能；2.2.2 具有測量室內溫度功能；2.3 系統(tǒng)基本方案選擇和論證2.3.1單片機芯

7、片的選擇方案和論證：方案一: 采用89c51芯片作為硬件核心，采用flash rom，內部具有4kb rom 存儲空間,能于3v的超低壓工作,而且與mcs-51系列單片機完全兼容,但是運用于電路設計中時由于不具備isp在線編程技術, 當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二: 采用at89s52,片內rom全都采用flash rom；能以3v的超底壓工作；同時也與mcs-51系列單片機完全該芯片內部存儲器為8kb rom 存儲空間，同樣具有89c51的功能，且具有在線編程可擦除技術，當在對電路進行調試時，由于程序的

8、錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。所以選擇采用at89s52作為主控制系統(tǒng).2.3.2 顯示模塊選擇方案和論證：方案一： 采用led液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,但是價格昂貴,需要的接口線多,所以在此設計中不采用led液晶顯示屏.方案二： 采用點陣式數碼管顯示，點陣式數碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合,如采用在顯示數字顯得太浪費,且價格也相對較高,所以也不用此種作為顯示.方案三：采用led數碼管動態(tài)掃描,led數碼管價格適中,對于顯示數字最合適,而且采用動態(tài)掃描法與單片

9、機連接時,占用的單片機口線少。所以采用了led數碼管作為顯示。2.3.3時鐘芯片的選擇方案和論證：方案一： 直接采用單片機定時計數器提供秒信號，使用程序實現(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大。所以不采用此方案。方案二： 采用ds1302時鐘芯片實現(xiàn)時鐘，ds1302芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償的年進行計數，而且精度高,位的ram做為數據暫存區(qū)，工作電壓2.5v5.5v范圍內，2.5v時耗電小于300na.2.4 電路設計最終方案綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 采用at89s5

10、2作為主控制系統(tǒng); ds1302提供時鐘;數字式溫度傳感器;led數碼管動態(tài)掃描作為顯示。3.系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn)3.1 電路設計框圖圖2.1 電路設計框圖3.2 系統(tǒng)硬件概述本電路是由at89s52單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3v超低壓工作；時鐘電路由ds1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5v5.5v。采用三線接口與cpu進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數據。溫度的采集由ds18b20構成；顯示部份由17個數碼管，74ls154譯碼器構

11、成。使用動態(tài)掃描顯示方式對數字的顯示。3.3 主要模塊的設計3.3.1單片機主控制模塊的設計 at89s52單片機為40引腳雙列直插芯片,有四個i/o口p0,p1,p2,p3, mcs-51單片機共有4個8位的i/o口（p0、p1、p2、p3），每一條i/o線都能獨立地作輸出或輸入。單片機的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,xtal1接外部晶振和微調電容的一端,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸入,xtal2接外部晶振和微調電容的另一端,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸出.第9引腳為復位輸入端,接上電容,電阻及開關后夠上電復位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端. 如圖3.3.1

12、 所示圖3.3.1 主控制系統(tǒng)3.3.2時鐘電路模塊的設計圖3.3.2示出ds1302的引腳排列，其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當vcc2大于vcc1+0.2v時，vcc2給ds1302供電。當vcc2小于vcc1時，ds1302由vcc1供電。x1和x2是振蕩源，外接32.khz晶振。rst是復位/片選線，通過把rst輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數據的傳送手段

13、。當rst為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對ds1302進行操作。如果在傳送過程中rsts置為低電平，則會終止此次數據傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動行時，在vcc大于等于2.5v之前，rst必須保持低電平。中有在sclk 為低電平時，才能將rst置為高電平，i/o為串行數據輸入端（雙向）。sclk始終是輸入端。圖3.3.2 ds1302的引腳圖3.3.3溫度傳感器模塊圖3.3.318b20的引腳圖3.3.4顯示模塊的設計如圖3.3.4所示，采用動態(tài)掃描顯示，由17個數碼管，4-16譯碼器74ls154接1k限流電阻接到共陰數碼管的com端作為選通位碼,每位選擇相應的列，p0口輸出數

14、據再接9013三極管送達數碼管。圖3.3.4顯示模塊4.系統(tǒng)的軟件設計4.1程序流程框圖圖4.1程序流程框圖4.2 子程序的設計4.2.1 讀、寫ds1302子程序unsigned char ds1302outputbyte(void) /實時時鐘讀取一字節(jié)(內部函數)void ds1302inputbyte(unsigned char d) /實時時鐘寫入一字節(jié)(內部函數)unsigned char read1302(unsigned char ucaddr)/讀取ds1302某地址的數據void write1302(unsigned char ucaddr, unsigned char u

15、cda)/ucaddr: ds1302地址, ucdata: 要寫的數據void write1302(unsigned char ucaddr, unsigned char ucda)write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入write1302(0x8c,num) ;/寫入yearwrite1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作4.2.2 讀18b20子程序/讀取溫度unsigned char readtemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;init_ds18b20();w

16、riteonechar(0xcc); / 跳過讀序號列號的操作writeonechar(0x44); / 啟動溫度轉換delay_18b20(200);init_ds18b20();writeonechar(0xcc); /跳過讀序號列號的操作 writeonechar(0xbe); /讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器） 前兩個就是溫度a=readonechar();b=readonechar();b4;t=b;return(t);4.2.3 顯示模塊子程序void display()/年 p2=0xf0; p0=seg2; delay(1);4.2.4按鍵子程序圖4.2.4按鍵子程序流程圖

17、5 總結在整個設計過程中，發(fā)揮團隊精神，分工合作，充分發(fā)揮人的主觀能動性，自主學習，學到了許多沒學到的知識。較好的完成了作品。達到了預期的目的，在最初的設計中，相互學習、相互討論、研究，完了最初的設想。在電路焊接時雖然沒什么大問題，但從中也知道了焊接在整個作品中的重要性，電路工程量大，不能心急，一個個慢慢來不能急于求成。對電路的設計、布局要先有一個好的構思，才顯得電路板美觀、大方。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時遇到了很多的問題，經過靜下心來思考，和同組員的討論，理清了思路。在此次設計中，知道了做凡事要有一顆平常的心，不要想著走捷徑，一步一腳印。也練就了我們的耐心，做什么事都在有耐心。致謝：

18、 感謝學院給我們提供了一個展現(xiàn)自己的舞臺，給我們一次難得煅煉的機會，使得我們的動手能力和專業(yè)技能都有了很大的提高。感謝給我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W，在你們的幫助下我才能完成這次設計。參考文獻1.張齊，朱寧西 單片機系統(tǒng)設計與開發(fā) 華南理工大學 電子機械出版社.20082.陳正振 電子電路設計與制作 廣西交通職業(yè)技術學院信息工程系.20073.張友德,趙志英，涂時亮 單片微型機 復旦大學復旦大學出版社.2006 4.譚浩強. c程序設計（第三版）.北京：清華大學出版社.20055.譚浩強. c程序設計題解與上機指導（第三版）.北京：清華大學出版社.20056.徐慧 林銳 c語言實例解析精粹 .武漢：華中

19、理工大學出版社.19967.戴建鵬譯 c語言大全（第三版） .北京：電子工業(yè)大學出版社.19948.楊恢先,黃輝先 單片機原理及應用 人民郵電出版社.2006附錄1硬件電路全圖附錄2程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ds1302_clk = p11; /實時時鐘時鐘線引腳 sbit ds1302_io = p10; /實時時鐘數據線引腳 sbit ds1302_rst = p12; /實時時鐘復位線引腳sbit dq = p14 ; /18b20接口sbit mode=p34;sbit inc=

20、p35;sbit dec=p36;sbit power=p37;sbit week_wei=p15; /星期位選sbit encode=p16; /譯碼器使能sbit acc0 = acc0;/累加器位定義sbit acc7 = acc7;uchar code seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar temp,year,month,date,hour,minute,second,week,position;bit flag;/開關顯示標志/*延時ms*/ void delay(uint z)uint x,y;for

21、(x=z;x0;x-)for(y=112;y0;y-);/* *ds1302驅動程序*/void ds1302inputbyte(unsigned char d) /實時時鐘寫入一字節(jié)(內部函數) unsigned char i; acc = d; for(i=8; i0; i-) ds1302_io = acc0; /相當于匯編中的 rrc ds1302_clk = 1; ds1302_clk = 0; acc = acc 1; unsigned char ds1302outputbyte(void) /實時時鐘讀取一字節(jié)(內部函數) unsigned char i; for(i=8; i0

22、; i-) acc = acc 1; /相當于匯編中的 rrc acc7 = ds1302_io; ds1302_clk = 1; ds1302_clk = 0; return(acc); void write1302(unsigned char ucaddr, unsigned char ucda)/ucaddr: ds1302地址, ucdata: 要寫的數據 ds1302_rst = 0; ds1302_clk = 0; ds1302_rst = 1; ds1302inputbyte(ucaddr); / 地址，命令 ds1302inputbyte(ucda); / 寫1byte數據 d

23、s1302_clk = 1; ds1302_rst = 0; unsigned char read1302(unsigned char ucaddr)/讀取ds1302某地址的數據 unsigned char ucdata; ds1302_rst = 0; ds1302_clk = 0; ds1302_rst = 1; ds1302inputbyte(ucaddr|0x01); / 地址，命令 ucdata = ds1302outputbyte(); / 讀1byte數據 ds1302_clk = 1; ds1302_rst = 0; return(ucdata); void ds1302_i

24、nit()if(read1302(0xc1) != 0xf0) write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫操作write1302(0xc0,0xf0) ; /寫入初始化標志，系統(tǒng)上電后檢測此標志，即此子函數只會在第一次初始化一次。/*時間初始值*/write1302(0x8c,0x10) ;/年write1302(0x88,0x04) ;/月write1302(0x86,0x06) ;/日write1302(0x84,0x22) ;/時write1302(0x82,0x59) ;/分write1302(0x80,0x55) ;/秒write1302(0x90,0xa4) ;/充電wr

25、ite1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 /* *ds18b20驅動程序*/*/void delay_18b20(unsigned int i)/延時函數 while(i-);/*/18b20初始化函數void init_ds18b20(void) unsigned char x=0; dq = 1; /dq復位 delay_18b20(8); /稍做延時 dq = 0; /單片機將dq拉低 delay_18b20(80); /精確延時 大于 480us dq = 1; /拉高總線 delay_18b20(10); x=dq; /稍做延時后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失

26、敗 delay_18b20(5);/讀一個字節(jié)unsigned char readonechar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-) dq = 0; / 給脈沖信號 dat=1; dq = 1; / 給脈沖信號 if(dq) dat|=0x80; delay_18b20(5); return(dat);/寫一個字節(jié)void writeonechar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) dq = 0; dq = dat&0x01; de

27、lay_18b20(5); dq = 1; dat=1; delay_18b20(5);/讀取溫度unsigned char readtemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;init_ds18b20();writeonechar(0xcc); / 跳過讀序號列號的操作writeonechar(0x44); / 啟動溫度轉換delay_18b20(200);init_ds18b20();writeonechar(0xcc); /跳過讀序號列號的操作 writeonechar(0xbe); /讀取

28、溫度寄存器等（共可讀9個寄存器） 前兩個就是溫度a=readonechar();b=readonechar();b4;t=b;return(t);/*/void display()/年 p2=0xf0; p0=seg2; delay(1); p2=0xf1; p0=seg0; delay(1); p2=0xf2; p0=segyear/16; delay(1); p2=0xf3; p0=segyear%16; delay(1);/month p2=0xf4; p0=segmonth/16; delay(1); p2=0xf5; p0=segmonth%16; delay(1); /date p

29、2=0xf6; p0=segdate/16; delay(1); p2=0xf7; p0=segdate%16; delay(1); /hour p2=0xf8; p0=seghour/16; delay(1); p2=0xf9; p0=seghour%16; delay(1); /minute p2=0xfa; p0=segminute/16; delay(1); p2=0xfb; p0=segminute%16; delay(1); /second p2=0xfc; p0=segsecond/16; delay(1); p2=0xfd; p0=segsecond%16; delay(1);

30、 /temp p2=0xfe; p0=segtemp/10; delay(1); p2=0xff; p0=segtemp%10; delay(1); /week encode=1; week_wei=0; p0=segweek; delay(1); encode=0; week_wei=1; p0=0;void set() if(mode=0) delay(5); if(mode=0) position+; if(position=7) position=0; while(!mode); /再次確認是否松開，松開就跳出while語句 / if(position=1) /year int num

31、; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x8d); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=99) num=0; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x8c,num) ;/寫入year write1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!inc); /再次確認是否松開，松開就跳出while語句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x8d

32、); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=-1) num=99; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x8c,num) ;/寫入year write1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!dec); /再次確認是否松開，松開就跳出while語句 /year=read1302(0x8d); /年 p2=0xf0;p0=seg2;delay(4);p2=0xf1;p0=seg0;delay(4);p2=0xf2;p0=segyear/16;delay

33、(4);p2=0xf3;p0=segyear%16;delay(4); / /*/else if(position=2) /month int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x89); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=13) num=1; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x88,num) ;/寫入month write1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!inc); /

34、再次確認是否松開，松開就跳出while語句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x89); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=0) num=12; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x88,num) ;/寫入month write1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!dec); /再次確認是否松開，松開就跳出while語句 /month=read1302(0x89); /mo

35、nth p2=0xf4; p0=segmonth/16; delay(8); p2=0xf5; p0=segmonth%16; delay(8); / /*/else if(position=3) /date int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x87); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=32) num=1; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x86,num) ;/寫入date write13

36、02(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!inc); /再次確認是否松開，松開就跳出while語句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x87); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=0) num=31; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x86,num) ;/寫入date write1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!dec); /再次確認是否松開，松開就跳

37、出while語句 /date=read1302(0x87); /date p2=0xf6; p0=segdate/16; delay(8); p2=0xf7; p0=segdate%16; delay(8); / /*/else if(position=4) /hour int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x85); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=24) num=0; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write

38、1302(0x84,num) ;/寫入hour write1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!inc); /再次確認是否松開，松開就跳出while語句 / else if(dec=0) delay(5); if(dec=0) num=read1302(0x85); num=(num/16)*10+num%16; num-; if(num=-1) num=23; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x84,num) ;/寫入hour write1302(0x8e,0x80) ;/禁

39、止寫操作 while(!dec); /再次確認是否松開，松開就跳出while語句 /hour=read1302(0x85); p2=0xf8; p0=seghour/16; delay(8); p2=0xf9; p0=seghour%16; delay(8); / /*/else if(position=5) /minute int num; if(inc=0) delay(5); if(inc=0) num=read1302(0x83); num=(num/16)*10+num%16; num+; if(num=60) num=0; num=(num/10)*16+num%10; write1302(0x8e,0x00) ;/允許寫入 write1302(0x82,num) ;/寫入minute write1302(0x8e,0x80) ;/禁止寫操作 while(!inc);