单片机课程设计—万年历[1].docx

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1、单片机课程设计万年历1 郑州轻工业学院 软件学院 单片机与接口技术课程设计总结报告 设计题目:电子万年历 学生姓名: 系别： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 2022年12月16日 设计题目： 电子万年历 设计任务与要求： 1、显示年月日时分秒及星期信息 2、具有可调整日期和时间功能 3、增加闰年计算功能 方案比较： 方案一：系统分为主控制器模块、显示模块、按键开关模块，主控制模块采用 AT89C52单片机为控制中心，显示模块采用普通的共阴LED数码管，键输入采用中断实现 功能调整，计时使用AT89C52单片机自带的定时器功能，实现对时间、日期的操作，通 过按键盘开关实现对时间、日期的调整

2、。 方案二：系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块，LCD显示模块，电源 电路、复位电路、晶振电路等模块。主控模块采用AT89C52单片机，按键模块用四个按键，用于调整时间，显示模块采用LCD1602，时钟电路模块采用DS1302时钟芯片实现对 时间、日期的操作。 两个方案工作原理大致相同，只有显示模块和时钟电路不同。LED数码管价格适中，对于数字显示效果较好，而且使用单片机的端口也较少； LCD1602液晶显示屏，显示功 能强大，可以显示大量文字、图形，显示多样性，清晰可见，价格相对LED数码管来说 要昂贵些，但是基于本设计显示的东西较多，若采用LED数码管的话，所需数码管较多，而且不

3、利于控制，因此选择LCD1602作为显示模块。DS1302是一款高性能的实时时钟芯片，以计时准确、接口简单、使用方便、工作电压范围宽和低功耗等优点，得到广泛的 应用，实时时钟有秒、分、时、星期、日、月和年，月小于31天时可以自动调整，并具 有闰年补偿功能，而且在掉电时能够在外部纽扣电池的供电下继续工作。单片机有定时 器的功能，但时间误差较大，且需要编写时钟程序，因此采用DS1302作为时钟电路。 对比以上方案，结合设计技术指标与要求我们选择了方案二进行设计。 逻辑总框图: 该电子万年历的总体设计框图如图(1)所示。 设计所需的元件： 元件名称型号数量/个 单片机 AT89C52 1 时钟芯片

4、DS1302 1 晶振 12MHz 1 晶振 32.768kHz 1 电容 30pF 2 电容 22uF 1 按键开关 4 电阻 10K 9 滑动变阻器 1K 1 电池 1.5V 4 LCD LCD1602 1 电源Vcc +5V 1 导线若干 单元电路设计： 1、主控制系统 单片机中央处理系统的方案设计，选用AT89C52单片机作为中央处理器，如图（2）所示。该单片机除了拥有MCS-51系列单片机的所有优点外，内部还具有8K的在系统可编程FLASH存储器，低功耗的空闲和掉电模式，极大的降低了电路的功耗，还包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其

5、他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。 2、时钟振荡电路 时钟振荡电路图（3）所示，时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。 图（3）时钟振荡电路图图（4）复位电路 3、复位电路 复位电路由电阻和极性电容组成

6、，如图(4)所示，通过高电平使单片机复位，在时钟电路开始工作后，当高电平的时间超过大约2us时，即可实现复位。此复位电路为上电复位，较为简单。若改进可以添加手动复位的功能，上电复位发生在开机加电时，由系统自动完成，手动复位通过一个按键来实现，在程序运行时，若遇到死机，死循环或程序“跑飞”等情况，通过手动复位就可以实现重新启动的操作。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮和一个电阻。 4、DS1302时钟电路 时钟电路主要由时钟芯片DS1302、备用电池、晶振等几部分组成，如图(6)所示。DS1302采用3线串行接口，占用引脚少

7、，内部集成了可编程日历时钟，用户可以根据需要通过单片机的控制来自行设置，支持双电源供电，可以使用外部主电源和备用电源，备份电源能够使时钟芯片继续工作。 图（5） DS1302管脚图图（6） DS1302时钟电路 DS1302各引脚的功能为： 8: Vcc1：备用电池端； 1: Vcc2：5V电源。当Vcc2Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2 Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电； 7: SCLK：串行时钟，输入； 6: I/O：数据输入输出口； 5: CE/RST：复位脚； 2、3: X1、X2 是外接晶振脚（32.768KHZ的晶振）； 4: 地（GND）。

8、DS1302有关日历、时间的寄存器： 图（7）DS1302有关日历、时间的寄存器 1、秒寄存器（81h、80h）的位7定义为时钟暂停标志（CH）。当初始上电时该位置为1，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；只有将秒寄器的该位置改写为0时，时钟才能开始运行。 2、小时寄存器（85h、84h）的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为高时，选择12小时模式。在12小时模式时，位5是，当为1时，表示PM。在24小时模式时，位5是第二个10小时位 3、控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是写保护位（WP），其它7位均置为0。在对任何的时钟和RAM的写操作之前，WP位必须

9、为0。当WP位为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。也就是说在电路上电的初始态WP是1，这时是不能改写上面任何一个时间寄存器的，只有首先将WP改写为0，才能进行其它寄存器的写操作。 DS1302读写时序 DS1302是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存 器的数据。DS1302的控制字如图（8）： 图（8）DS1302的控制字图 控制字的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入到 DS1302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（A4A0）：指示操作单元的地址； 位0（最低有效位）：如为0，表示

10、要进行写操作，为1表示进行读操作。 读数据： 读数据时在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的 数据，读出的数据是从最低位到最高位。 写数据： 控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入也是从最低位（0位）开始。 5、按键电路 按键电路由四个轻触开关组成，如图(9)所示。按键用来调整时间，其一端直接接到单片机的端口，另一端接地，当按下按键时，相应的端口变为低电平，通过一个与门只 要这四个按键有一个按下就会在P3.2检测到一低电平就触发外部中断0进入按键调节程 序中，通过与个各键相连的端口P3.4

11、_P3.7可以判断是哪个键按下，从而作相应的操作。 图(9) 按键电路 6、显示电路 1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。显示电路采用LCD1602液晶显示，如图(10)所示，图中只画出了其相应的接口，3脚用于调节LCD1602的背光,4、5、6为LCD1602的控制口，用于控制其写入或是读出指令，7至14脚为LCD1602的数据口，将数传送到LCD1602中。 图(10) LCD1602显示电路 LCD1602的特性 +5V电压，对比度可调； 内含复位电路； 提

12、供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能； 有80字节显示数据存储器DDRAM； 内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM,8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM； 基本操作时序： 读状态：输入：RS=L，RW=H，E=H；输出：DB0DB7=状态字； 写指令：输入：RS=L，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=指令码；输出：无。 读数据：输入：RS=H，RW=H，E=H；输出：DB0DB7=数据； 写数据：输入：RS=H，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0DB7=数据；输出：无。 LCD1602的各种指令不再一一说明。 流程图与软件设计： 1、

13、程序流程图 主程序首先初始化定时器、LCD1602及DS1302，然后就开始查询按键，有键按下则开始调整时间和日期，若没有按下，则执行下面的时间、日期的显示，最后依次循环这些相同的操作，相应流程图如图（11）所示： 图（12）程序流程图 按键的检测是通过中断的办法来实现，利用按键进行间调整。 K1按下则开始设置时间及日期，同时在第一行最右端显示被选择的对象，第一次按下K1时，设置年份，若按下K3，则是减1操作，按下K2是加1操作，设置好年后，第二次按下K1时，则是设置月份，按K3减，按K2则加1，依次循环下去，则可以将时间和日期设置完毕，K4是确定键，设置好按下即可保存设置了。 2、软件设计

14、软件总设计：主程序首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时/计数器模式，置位总中断允许位EA，并对键盘端口置位，再对LCD1602初始化，DS1302初始化。接着扫描键盘，在键盘程序里面是对时间、日期及闹钟的调整，最下面是时间的显示。 软件程序编写：软件程序编写的好坏直接影响着系统运行情况的良好。因本程序涉及的模块较多，所以程序编写也采用模块化设计，C语言具有编写灵活、移植方便、便于模块化设计的特点，所以本系统的软件采用C51编写。 具体程序见附件一：程序 3、软件调试 在软件调试过程中，当调节时间和日期后，单片机上电后更新的是PC的时间，后来查找资料发现，是设置ds1302的

15、问题， 对于开发板上的液晶一般RW都接的地，故不需要读液晶状态，也不需要读忙，但在仿真中还是加上了这一部分。 还有一个问题，在按键操作时有时会出现功能不稳定，这是由于按键存在抖动，所以后来加个去抖动的延时后在判断，基本就可以解决问题， 整体电路与仿真结果分析: 电子万年历硬件电路图及仿真如图（13）所示，系统由AT89C52单片机，按键扫描 电路、显示电路、时钟电路、晶振电路、复位电路及电源指示电路。 仿真正确显示了时间，在LCD1602中正确显示了当前日期、时间，通过按按键K1,就可以开始设置时间,依次按K1依次在年、月、日、时、分之间切换，按K2键用于加1操作,K3键用于减1操作，K4是确定按钮。仿真正确显示了时间和日期，符合设计的要求。 图（13）电子万年历硬件电路图 结论与心得： 在这学期的课程序设计中，收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手制作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课程序设计里，我们学会了很多学习的方法，知道了理论和实践的巨大差别。而这是以后最实用的，真的是受益匪浅。要面对