毕业设计(论文)--基于单片机AT89C52的电子万年历的设计.pdf
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1、本科毕业设计(论文)题 目电子万年历的设计 _ 摘 要在当代繁忙的工作与生活中,时间与每一个人都有非常密切的关系,每个人都受 到时间的影响,电子万年历的出现给人们的工作与生活带来了福音。电子万年历是实 现对阳历的日期和时间以及阴历的日期显示的计时装置。随着科技的发展,电子万年 历也有了巨大的进步和发展,目前已经广泛应用于家庭、车站、码头、办公室以及银 行等各种场所。已经成为人们日常生活和工作中必不可少的电子产品,具有广阔的发 展空间和市场前景。本文介绍了基于单片机AT89C52的电子万年历的设计,该设计结合时钟芯片 DS13 02以及显示器件LCD12 864,能够直观的显示阳历年、月、日、星
2、期、时、分、秒,以及通过程序算法转换阳历的日期,得到阴历的年、月、日。在显示阴历时间时,能标明是否为闰年、闰月,同时完成对它们的自动校正,全部信息均受单片机AT89c52 的控制,并由液晶显示器件LCD12 864显示。人机口由4个按键来实现,通过这四个 按键可对时间、日期进行人为的自由调整。本设计采用单片机为核心器件,软硬件结合,使硬件部分大为简化,提高了系统 稳定性,设计出的电子万年历可以显示阳历的日期和时间以及阴历的日期。其软硬件 设计简单,时间记录准确,有较强的实用性。关键词:万年历;AT89C52;DS13 02;LCD12 864AbstractIn cont emporary b
3、usy work and life,t ime and every one has a very close relat ionship,everyone is t he influence of t he t ime,t he emergence of elect ronic calendar t o peoples work and life bring t he Gospel.Elect ronic calendar is t he realizat ion of t he solar calendar dat e and t ime and dat e of t he display
4、of t he t iming device.Wit h t he development of science and t echnology,elect ronic calendar also had great progress and development,now has been used widely in t he family,st at ion,whar office and of t he bank and ot her various places.Has become people daily life and work necessary in elect roni
5、c product s,have wide development space and t he market prospect.This paper int roduces t he AT89C52 single chip microcomput er based on t he elect ronic calendar design,t he design wit h t he clock chip DS 1302 and display devices LCD12864,can int uit ive shows YangLiNian,mont h,day,week,when,minut
6、 es and seconds,and t hrough t he process of convert ing solar calendar dat e algorit hm,get t he lunar calendar year,mont h,day.In t he display lunar calendar t ime,can indicat e whet her for a leap year,int ercalary moon,finish at t he same t ime t o t heir aut omat ic adjust ment,all informat ion
7、 by AT89C52 single chip microcomput er cont rol of bot h,and t he liquid cryst al display device LCD 12864 display.The man-machine mout h by four pressing but t ons,t hrough t he four but t ons on t ime,dat e of people free adjust ment.This design uses t he MCU as t he core,t he hardware and soft wa
8、re combinat ion t o make hardware part great ly simplified and improve t he st abilit y of t he syst em,design of elect ronic calendar can display t he solar calendar dat e and t ime,and t he dat e of t he lunar calendar.It s soft ware and hardware design simple,t ime t o record and accurat e,wit h
9、st rong pract icabilit y.Keywords:elect ronic calendar;AT89C52;DS 1302;LCD12864目录1.绪论.11.1 本设计的研究背景和研究意义.11.2 设计任务及任务分析.12.本设计总体设计方案.22.1方案论证与比较.22.1.1方案一:基于AT89c52的电子万年历的设计.22.1.2 方案二:基于PLD的电子万年历的设计.22.1.3 方案三:基于凌阳单片机的电子万年历的设计.32.2本设计方案选择.43.硬件电路的设计与计算.53.1 控制电路的设计与计算.53.1.1电路选择.53.1.2元器件的选型及参数计算.5
10、3.2 时钟电路的设计与计算.83.2.1电路选择.83.2.2元器件的选型及参数计算.93.3显示电路的设计与计算.113.3.1电路选择.113.3.2元器件的选型及参数计算.113.4硬件总电路图.134.软件设计及编程.144.1 软件设计功能图.144.2 软件设计流程图.144.3阳历程序设计及功能实现.154.4 时间调整程序设计及功能实现.154.5 阴历程序设计及功能实现.175.系统调试及分析.195.1 硬件电路调试及结果分析.195.1.1单片机最小系统电路的测试结果及其分析.195.1.2 DS13 02时钟电路的测试结果及其分析.195.1.3 LCD12 864显
11、示电路的测试结果及其分析.205.2 软件调试及功能分析.205.2.1 阳历显示程序功能实现及其分析.205.2.2时间调整程序功能实现及其分析.215.2.3 阴历显示程序功能实现及其分析.216.结论与展望.226.1结论.22电子万年历的设计6.2展望.22谢辞.23参考文献.24附录一:系统整体电路图.25附录二:PCB电路图.26附录三:实物图.27附录四:系统完整程序.285电子万年历的设计1.绪论1.1 本设计的研究背景和研究意义随着电子技术的迅速发展,时间的流逝,从观察太阳、摆钟到现在的电子钟,人 类在不断的研究、不断的创新。电子万年历是实现对年、月、日、时、分、秒、农历 等
12、显示的计时装置,广泛应用与家庭、车站、码头、办公室、银行等各种场所,成为 人们日常生活中的必需品。数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得 数字钟的精度远远超过老式钟表。钟表的数字化给人们生活带来了极大的方便,在此 基础上完成的电子万年历精度高,功能易于扩展,可扩展为诸如整点报时、定时自动 报警、按时自动打铃、自动启闭路灯等等具有多种功能的产品。电子万年历的出现给人们的生活与工作带来了诸多的方便,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,具有广阔的市场前景。1.2 设计任务及任务分析设计任务:设计一个电子万年历,要求能显示阳历年、月、日、星期、小时、分钟、秒
13、和阴历年、月、日,在显示农历时间时,能标明是否为闰年。主控芯片使用AT89c52 单片,时钟芯片使用美国DALIAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时 钟 DS13 02 o任务分析:实现对阳历时间、日期及阴历日期的显示,需要单片机的控制,并通过显示模块 进行显示。能对时间、日期进行调节,就需要按键模块。西南石油大学本科毕业设计(论文)2.本设计总体设计方案2.1方案论证与比较2.1.1方案一:基于AT89C52的电子万年历的设计采用AT89C52芯片作为硬件核心,采用Flash ROM,内部具有4 K B ROM存储空间,能于3 V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼
14、容,编程也简单,而且价格 便宜,使整体的设计成本降低。采用LCD12 864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,显示美观,方便查看。采用DS13 02时钟芯片实现时钟,DS13 02芯片是一种高性能的时钟芯片,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,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3 00nA。本方案的系统框图如图2.1所示。时钟电路(DS1302)图2.1方案一系统框图2.1.2方案二:基于PLD的电子万年历的设计采用ALTERA公司的FLEX1OK系列PLD器件。设计起来
15、结构清晰,各个模块,从 硬件上设计起来相对简单,控制与显示的模块间的连接比较方便。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。采用DS13 02时钟芯片实现时钟,DS13 02芯片是一种高性能的时钟芯片,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,RAM做为 2电子万年历的设计数据暂存区,工作电压2.5V5.5V范围内,2.5V时耗电小于3 00nA。本方案的系统框图如图2.2所示。图2.2方案二系统框图2.1.3方案三:基于凌阳单片机的电子万年历的设计凌阳16位单片机有丰富的中断源和时基。它的准确度相当高,并且C语言和
16、汇 编兼容的编程环境也很方便来实现一些递归调用。I/O 口功能也比较强大,方便使用。用凌阳16位单片机做控制器最有特色的就是它的可编程音频处理,可完成语音的录 制播放和识别。这些都方便对设计进行扩展,使设计更加完善,成本也相对低一些。采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动 态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。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。本方案的系统框图如图2.3所示。图2.3方案三系统框图3西南石油大学本科毕业设计(论文)2.
17、2本设计方案选择在方案二中,但是考虑到本设计的特点,PLD在功能扩展上比较受局限,而且占 用的资源也相对多一些。显示模块使用的点阵式数码管的价格相对较高。在方案三中,凌阳单片机在控制与显示的结合上有些复杂,显示模组资源相对有 限,而且单片机的稳定性不是很高。显示模块使用的数码管编程繁琐,操作比液晶显 示复杂,也不便于直观的查看。综上各所述,本次设计将选择方案一:基于AT89c52的电子万年历的设计。采用 AT89c52作为控制系统;DS13 02提供时钟;LCD12 864作为显示。4电子万年历的设计3.硬件电路的设计与计算3.1控制电路的设计与计算3.1.1电路选择最小控制系统由单片机、晶振
18、电路和复位电路组成。晶体振荡器的两端分别接两个电容,来对晶振信号退耦。单片机复位采用的上电复位的方式。如图3.1所示为控制系统电路图。图3.1控制系统电路图:-1-;-.-4-3.1.2元器件的选型及参数计算1、单片机AT89c52AT89C52是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造。片上Flash允许程序存储 器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可 编程Flash,使得AT89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方 案。AT89c52具有以下标准功
19、能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O 口线,看 门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支 5西南石油大学本科毕业设计(论文)持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数 器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片 机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。AT89C52的引脚图如图3.2所示。(TH P1OC(T2EX)P1.1C P12C P13C P14C pi sr Piec Pl.
20、7 匚 RSTC(RXDjPaoc(TXDJP31C(1RT6)P32 c(iNTl)P33C 匚(11)P3 5 C(WR)P36 匚(R5)P87C XTAL2C XTAL1C GNOC7 1 402 393 384 375 366 357 M8 339 3210 3111 8012 2913 2014 2715 2B16 2517 241B 2319 2320 21vcc Pao(ADO)PO 1(ADI)P02(AD2)JP03(AD3)P0 4(AD4)PQ5CAD9)POe(ADO)P0 7(AO7)ALE/PW53 P2.7CA16)P2 6(A14)J P2-5(A13)Pi4
21、(A12)Pi3(Al1)3 P2.2(A10)P2.1(AO)3P2.0(AB)图3.2 AT89C52引脚图P0 口:P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口,每位能驱动8个 TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0 口也被作为低8位地址/数据复用。在这种 模式下,P0具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0 口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。如图3.3所示为P0 口的上拉电阻电路连接图。POIXADO)PO!AD!)M 21AD2)POXADJ)PO-KAIH)PO5P3.1
22、(TXP3.2(-INP3.3(-INP3.4(T0P3.5(T1P3.6(-W路3.2时钟电路的设计与计算3.2.1电路选择时钟电路的晶体振荡器与单片机的晶振一样,两端分别接两个电容,来对晶振信 号退耦。如图3.6所示为时钟电路连接图。8电子万年历的设计3.2.2元器件的选型及参数计算1、时钟芯片DS13 02DS13 02是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为 2.5V-5.5V。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。DS13 0
23、2内部有一个3 1X8的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。DS13 02是DS12 02的升级产品,与DS1202兼容,但增加了主电源/后背电源 双电源引脚,同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。如图3.7所示为DS13 02引脚图,其中Vccl为后备电源,Vcc2为主电源。XI和 X2是振荡源,外接3 2.768K Hz晶振。图3.7 DS13 02引脚图控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入 DS13 02中,位6如果为0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5 至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作,为1表
24、示 进行读操作,控制字节总是从最低位开始输出。在控制指令字输入后的卜一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS13 02,数据 输入从低位即位0开始。同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下 降沿读出DS13 02的数据,读出数据时从低位0位到高位70读写时序如下图3.8所 7J o9西南石油大学本科毕业设计(论文)单字节谀MST/“rLruruTLTT_n_run_nLJ_L_/“|AO Al A2 2 A4 R/T|1DO|D1|二字KKST“rTjrurururururururunLj-|AO A1|A2 1A3|a4|1乂 DO|DI|D2图3.8 DS13 02读/写时
25、序图DS13 02有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表3-1。表3-1 DS13 02的日历、时间寄存器耳寄存 器.读寄存 露Bit*Bit4.-Bit3 Bit2 Bitl.,80H81H.CH.10秒秒“82 H83 H.N10 分a分,84%85*12/2 4-3AM/PM.时一86H.87H.0103.日-88H.89H.0.O0.110月7月78 AH.8BH-0,0”330a星期一8cH.8DH.10年.年8EH.8FH.WP.o-a0.0.o.0.2、DS13 02晶振电路DS13 02的晶振电路与单片机的
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