基于51單片機的數(shù)碼管萬年歷

1、 宜賓學(xué)院物理與電子工程學(xué)院課題論文單片機（期末）課程設(shè)計 題 目：基于51單片機的數(shù)碼管萬年歷 院 （系）： 物理與電子工程學(xué)院 專業(yè)年級： 2012級碩勛勵志班 指導(dǎo)老師： 文良華 姓 名： 陳志鳳 學(xué) 號： 120303025 2014年6月目 錄摘 要2第一章 緒論31、1 萬年歷的背景31、2 萬年歷的應(yīng)用4第二章 設(shè)計原理5第三章 實現(xiàn)過程63、1 方案選擇63、2 系統(tǒng)框圖63、3 說明63、4 電路模塊說明73、5 軟件設(shè)計模塊83、5、1 萬年歷的算法83、5、2 時間處理93、5、3 日期處理10第四章 最終結(jié)果11第五章 收獲與體會135、1 設(shè)計過程中遇到的問題及解決方

2、法135、2 收獲與體會13致謝14參考文獻(xiàn)15摘 要隨著人們時間觀念的增強，萬年歷被廣泛應(yīng)用于生活中的各種場合?，F(xiàn)在所使用的萬年歷，即：包括若干年或適用于若干年的歷書。萬年只是一種象征，表示時間跨度大。本次課程設(shè)計中制作的“基于51單片機的數(shù)字萬年歷”便是以電子產(chǎn)品為載體的基于AT89C51單片機在數(shù)碼管上顯示（公歷）年月日、時分秒功能的簡易萬年歷。利用AT89C51單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器T0的模式2（8位自動重裝初值）產(chǎn)生一個時間為250us的信號，再計數(shù)4000次產(chǎn)生1S的時間后發(fā)出中斷，再由單片機進行數(shù)據(jù)處理后，送人數(shù)碼管（共陰極數(shù)碼管）顯示（動態(tài)顯示）。關(guān)鍵字：51單片機、萬年歷、數(shù)

3、碼管、動態(tài)顯示、定時/計數(shù)T0第一章 緒論1、1 萬年歷的背景萬年歷是我國古代傳說中最古老的一部太陽歷。為紀(jì)念歷法編撰者萬年功績，便將這部歷法命名為“萬年歷”。 相傳，在很久以前，有個名叫萬年的青年，看到當(dāng)時節(jié)令很亂，想把節(jié)令定準(zhǔn)。一天，他上山砍柴，坐在樹陰下休息，樹影的移動啟發(fā)了他，他設(shè)計了一個測日影計天時的晷儀?？墒牵礻幱觎F，影響測量。后來，山崖上的滴泉引起了他的興趣，他又動手做了一個五層漏壺。天長日久，他發(fā)現(xiàn)每隔三百六十多天，天時的長短就會重復(fù)一遍。當(dāng)時的國君叫祖乙，天氣風(fēng)云的不測，使他很苦惱。 一個名叫阿衡的大臣，為討好皇上，奏稱要設(shè)天臺敬祭天神。祖乙認(rèn)為有理，便帶領(lǐng)百官去祭天，卻無

4、濟于事。萬年知道后，忍不住就帶著日晷和漏壺去見皇上，對 祖乙講清了日月運行的道理。祖乙聽后龍顏大悅，感到有道理。于是把萬年留下，在天壇前修建日月閣，筑起日晷臺和漏壺亭。并派了十二個童子服侍萬年。祖乙對萬年說："希望你能測準(zhǔn)日月規(guī)律，推算出準(zhǔn)確的晨夕時間，創(chuàng)建歷法，為天下的黎民百姓造福。"有一次，祖乙傳旨要阿衡去了解萬年測試歷法的進展情況。當(dāng)他登上日月壇時，看見天壇邊的石壁上刻著：日出日落三百六，周而復(fù)始從頭來。草木枯榮分四時，一歲月有十二圓。阿衡見此，知道萬年的歷法已研究成功，心中忐忑不安。他萬分懼怕萬年因創(chuàng)建歷法而得寵，國君會怪罪自己提出祭祀天神的主意。于是，他陰謀策劃，

5、派了一個刺客去除掉萬年。刺客攀上日月閣，見萬年正在閣上觀察星斗，便張弓搭箭，準(zhǔn)備射死他。誰知，刺客被衛(wèi)士發(fā)現(xiàn)，被當(dāng)場緝拿。祖乙知后，懲處了阿衡，親自登上日月閣看望萬年。萬年指著天象，對祖乙說：“現(xiàn)在正是十二個月滿，舊歲已完，新春復(fù)始，祈請國君定個節(jié)吧。”祖乙說：“春為歲首，就叫春節(jié)吧?！倍ゴ簛?，年復(fù)一年。后來，萬年經(jīng)過長期觀察，精心推算，制定出了準(zhǔn)確的太陽歷。當(dāng)他把太陽歷呈奉給繼任的國君時，已是滿面銀須。國君深為感動，為紀(jì)念萬年的功績，便將太陽歷命名為“萬年歷”，封萬年為日月壽星。而現(xiàn)在所使用的萬年歷，即：包括若干年或適用于若干年的歷書。萬年只是一種象征，表示時間跨度大。我在本次課程設(shè)計中制

6、作的“基于51單片機的數(shù)字萬年歷”便是以電子產(chǎn)品為載體的基于AT89C51單片機在數(shù)碼管上顯示（公歷）年月日、時分秒功能的簡易萬年歷。1、2 萬年歷的應(yīng)用隨著人們時間觀念的增強，萬年歷被廣泛應(yīng)用于生活中的各種場合。比如黃歷的出版、掛歷、電子表、手機萬年歷軟件、電腦萬年歷軟件等等。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代的萬年歷能同時顯示公歷、農(nóng)歷和干支歷等多套歷法，更能包含黃歷相關(guān)吉兇宜忌、節(jié)假日、提醒等多種功能信息；而其載體更包括歷書出版物、電子產(chǎn)品、電腦軟件和手機應(yīng)用等非常豐富，極為方便人們查詢使用。陽歷，可能是我們的祖先最早使用的歷法，它根據(jù)太陽運行規(guī)律制定。古人以為太陽繞地球運行，轉(zhuǎn)動一周為一年今日我們知

7、道是地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，但古人的認(rèn)識卻相反。據(jù)學(xué)者考證，戰(zhàn)國時還有太陽歷，一年十個月，以天干為名，每月三十六日，分三旬，旬以地支為名，如此十個月三百六十日，加上五至六天不入干支的“廢日”，一年就是三百六十五日或三百六十六日。在那種情況下，節(jié)氣的安排首先有“夏至”、“冬至”，繼而又有“春分”、“秋分”，季節(jié)上的回歸年先分春秋二季，后來再分出春夏秋冬四季，以至二十四節(jié)氣。古代文獻(xiàn)管子中有這種歷法的痕跡，彝族和西南少數(shù)民族的火把節(jié)與之有關(guān)。嶺南民間至今還流傳“冬至大過年”的說法，就是民間對這種歷法的記憶殘留。古人確實曾經(jīng)以“一陽更始”的冬至作為元旦。陰歷是按月亮的盈虧變化來制定的。一個朔望月的周期

8、是二十九或三十天，年的長短只是月的整倍數(shù)，與回歸年無關(guān)。月也與四季寒暑無關(guān)。希臘歷和回歷都屬于這種歷法。它的一年中，也不可能出現(xiàn)“雙春”、“盲年”。 第二章 設(shè)計原理 一年365天，分成12個月，這12個月里有7個月是31天，4個月是30天，1個月是28天或29天。將這樣的算法用軟件編程語言描述出來，再用硬件電路實現(xiàn)功能并顯示，便設(shè)計出了一個簡單的電子萬年歷。本次設(shè)計的原理非常簡單，即利用AT89C51單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器T0的模式2（8位自動重裝初值）產(chǎn)生一個時間為250us的信號，再計數(shù)4000次產(chǎn)生1S的時間后發(fā)出中斷，再由單片機進行數(shù)據(jù)處理后，送人數(shù)碼管（共陰極數(shù)碼管）顯示（動態(tài)顯示

9、）。并增加時間調(diào)整功能（調(diào)整位選擇、根據(jù)具體要求加或者減調(diào)整）其原理就是向單片機P口送人一個識別信號，由單片機軟件對信號進行處理，并實現(xiàn)功能。本次設(shè)計采用的是14位共陰極數(shù)碼管，由P0口作段選（P0.0-A,P0.1-B,.,P0.7-DP)、P1口和P2口部分位作位選的動態(tài)顯示。顯示的時候只需向數(shù)碼管送入相應(yīng)段碼，并選通相應(yīng)的位，利用余輝效應(yīng)和視覺停留效應(yīng)便可實現(xiàn)顯示。 第3章 實現(xiàn)過程3、1 方案選擇l 方案一：采用日歷時鐘芯片DS1302來產(chǎn)生時間，數(shù)據(jù)經(jīng)單片開機處理后送到數(shù)碼管顯示。l 方案二：采用純單片機制作，利用AT89C51單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器和中斷產(chǎn)生時間，經(jīng)單片機處理后送

10、數(shù)碼管顯示。方案一雖然定時準(zhǔn)確，軟件部分設(shè)計簡單，但電路復(fù)雜成本高不適合初學(xué)者。所以本次設(shè)計采用方案二。3、2 系統(tǒng)框圖如圖3-1所示： 單 片 機（定時/計數(shù)、中斷、數(shù)據(jù)處理）顯示 按鍵圖3-1 系統(tǒng)框圖3、3 說明系統(tǒng)由51系列單片機AT89C51、按鍵、數(shù)碼顯示三個模塊構(gòu)成。單片機包括時鐘電路、復(fù)位電路；按鍵部分能實現(xiàn)對時間的調(diào)整，三個獨立按鍵的功能分別是：調(diào)整選位、加、減。顯示部分采用的是14位共陰極數(shù)碼管，由P0口作段選、P1口和P2口部分位作位選的動態(tài)顯示。3、4 電路模塊說明3、4、1 復(fù)位、時鐘電路（如圖3-4-1所示）圖3-4-1 復(fù)位、時鐘電路如圖3-4-1，本次設(shè)計的晶振

11、采用12MHZ的晶振（機器周期為1us)，復(fù)位電路為按鍵復(fù)位。3、4、2 顯示電路（如圖3-4-2所示）圖3-4-2 顯示電路如圖3-4-2所示，本次設(shè)計的顯示模塊采用的是用14位共陰極數(shù)碼管動態(tài)顯示。其中，P0口作段選（P0.0-A,P0.1-B,.,P0.7-DP)、P1口和P2口部分位作位選（P1.2-秒低位，P1.3-秒高位，P1.4-分低位，P1.5-分高位，P1.6-時低位，P1.7-時高位，P2.0-日低位，P2.1-日高位，P2.2-月低位，P2.3-月高位，P2.4、P2.5-年低位P2.6、P2.7-年高位）。3、4、3 按鍵調(diào)整電路（如圖3-4-3所示）圖3-4-3按鍵調(diào)

12、整電路如圖3-4-3，系統(tǒng)外接三個獨立按鍵，分別接入P3.0、P3.1、P3.2作用分別是調(diào)整選位、加、減（均為低電平有效）。3、4、4 完整的硬件電路圖（如圖3-4-4所示）圖3-4-4 完整的硬件電路圖3、5 軟件設(shè)計模塊3、5、1 萬年歷的算法 萬年歷的算法主要包括時間處理和日期處理，其軟件大概框圖如圖3-5-1所示： 圖3-5-1 軟件算法流程圖 圖3-5-2 時間處理流程圖3、5、2 時間處理 本次設(shè)計的時間處理十分簡單，總結(jié)起來就一句話：定時計數(shù)滿往前加一清零。流程圖見圖3-5-2所示，具體程序如下所示：3、5、3 日期處理 圖3-5-3（a）閏年算法 圖3-5-3（b）閏年及大小

13、月算法流程圖 日期處理主要包括大小月處理，及閏年（二月）處理，處理方法見圖3-5-3（ab)，具體程序如下：第四章 最終結(jié)果 本次設(shè)計采用在Proteus中仿真來驗證結(jié)果，具體仿真電路圖及結(jié)果見圖4-1、4-2、4-3、4-4所示：圖4-1 仿真電路圖 圖4-2 仿真初始化顯示圖4-3 重設(shè)初值仿真圖4-4 調(diào)整選位仿真第五章 收獲與體會5、1 設(shè)計過程中遇到的問題及解決方法 設(shè)計過程中遇到很多問題，具體問題及解決方法如下： 問題一：程序編譯的時候170多個錯誤。 解決辦法：檢查問題時發(fā)現(xiàn)，很多問題都是出在有P口出現(xiàn)的地方，經(jīng)過多次修改后發(fā)現(xiàn)原來在Keil編譯環(huán)境下不區(qū)分大小寫，但是編譯C程序

14、時定義端口時P必須要大寫。 問題二：仿真的時候根本沒有結(jié)果。 解決辦法：通過對程序的進一步分析以及對電路圖的核對發(fā)現(xiàn)自己犯了一個非常低級的錯誤。那就是使用P0口作的通用I/O口但卻沒有接上拉電阻，導(dǎo)致作段選驅(qū)動的P0不能正常驅(qū)動數(shù)碼管。所以根本沒有結(jié)果。于是便加上了上拉電阻。 問題三：終于有結(jié)果，但是亂碼了。 解決辦法：加了上拉電阻以后，終于有了結(jié)果，但是顯示不正確。通過分析以后得出可能是選擇的數(shù)碼管不是共陰極的，然后在Proteus元件庫中找出了多個二極管并將引腳隨意接高低電平后進行仿真判斷。最終選出了共陰極的數(shù)碼管，并接入電路后得出了仿真結(jié)果。 問題四：這個完全是經(jīng)驗問題。 解決辦法：當(dāng)所

15、有仿真和PPT都做好以后，我就打包存檔到了U盤，同時將電腦上的數(shù)據(jù)清空了。結(jié)果U盤壞了，唯一的解決辦法就是 重做。還好，源程序還在！5、2 收獲與體會 在整個過程中，我犯了很多低級錯誤，這些錯誤其實我都知道是怎么回事。也許把它們出成試卷或者作業(yè)題的形式我一個都不會錯，但就是在實際應(yīng)用中就會把這些平時看書時看過、記過甚至背過的注意事項變成一個個錯誤，導(dǎo)致設(shè)計不能成功。所以說，真正想把專業(yè)學(xué)好就必須實際動手去做。最后個問題可以歸結(jié)為習(xí)慣問題，也可以歸結(jié)于經(jīng)驗問題。雖然我重做時話費了很多時間，但我至少積累了一個經(jīng)驗。那就是，設(shè)計數(shù)據(jù)一定要存檔，以防意外發(fā)生。致謝歷時將近兩個月的時間終于將這篇論文寫完

16、，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的論文指導(dǎo)老師文良華老師，他對我進行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多你問素材，還在論文的撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！ 參考文獻(xiàn)1 何立民.單片機應(yīng)用文集.北京航空航天大學(xué)

17、出版社,1992.2 張毅剛，彭喜元.單片機原理及接口技術(shù).人民郵電出版社，2008.3 胡景華，童淑敏，畢玉革，武佩.基于Proteus的溫室溫度自動控制系統(tǒng)的設(shè) 計與仿真.中國農(nóng)機化.2012年，5期.附錄：具體程序#include<AT89X51.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DQ P3_7uint sec=00;/系統(tǒng)初始時間2014.4.1 .12：00：00uint min=00;uint hour=12;uint day=1;uint month=4;uint yearl=1

18、4;/低位年份可調(diào)uint yearh=20;/高位年份不可調(diào)uint tcnt;uint cursor=0;/循環(huán)變量用于調(diào)整模式時計數(shù)，最大為7uchar a=0xff;uchar code Seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共陰數(shù)碼管數(shù)字對應(yīng)數(shù)組 void delay(uint t)/延時函數(shù)delayuint i;while(t-)for(i=0;i<125;i+);void Tdelay(unsigned int i)/延時函數(shù)Tdelaywhile(i-);void Kdelay()/延時子程序Kde

19、lay,用于按鍵時延時消抖uchar i,j;for(i=200;i>0;i-)for(j=248;j>0;j-);/顯示函數(shù)：用于對應(yīng)數(shù)字送人數(shù)碼管顯示，對應(yīng)為動態(tài)顯示 void display(uchar L1,uchar L2,uchar L3,uchar L4,uchar L5,uchar L6,uchar L7,uchar L8, uchar L9,uchar L10,uchar L11,uchar L12,uchar L13,uchar L14,uchar L15,uchar L16) P2=0x7f;P0=L1;delay(1);/ 年高位 P2=0xbf;P0=L2

20、;delay(1);/年高位 if(cursor=6)P2=0xdf|a;P0=L3;delay(1);elseP2=0xdf;P0=L3;delay(1);/低位年 if(cursor=6)P2=0xef|a;P0=L4;delay(1);elseP2=0xef;P0=L4;delay(1);/低位年 if(cursor=5)P2=0xf7|a;P0=L5;delay(1);elseP2=0xf7;P0=L5;delay(1);/月 if(cursor=5)P2=0xfb|a;P0=L6;delay(1);elseP2=0xfb;P0=L6;delay(1);/月 if(cursor=4)P

21、2=0xfd|a;P0=L7;delay(1);elseP2=0xfd;P0=L7;delay(1);/日 if(cursor=4)P2=0xfe|a;P0=L8;delay(1);elseP2=0xfe;P0=L8;delay(1);/日 P2=0xff; if(cursor=3)P1=0x7f|a;P0=L9;delay(1);elseP1=0x7f;P0=L9;delay(1);/時 if(cursor=3)P1=0xbf|a;P0=L10;delay(1);elseP1=0xbf;P0=L10;delay(1);/時 if(cursor=2)P1=0xdf|a;P0=L11;delay

22、(1);elseP1=0xdf;P0=L11;delay(1);/分 if(cursor=2)P1=0xef|a;P0=L12;delay(1);elseP1=0xef;P0=L12;delay(1);/分 if(cursor=1)P1=0xf7|a;P0=L13;delay(1);elseP1=0xf7;P0=L13;delay(1);/秒 if(cursor=1)P1=0xfb|a;P0=L14;delay(1);elseP1=0xfb;P0=L14;delay(1);/秒 P1=0xfd;P0=L15;delay(1);/緩存 P1=0xfe;P0=L16;delay(1);/緩存 ma

23、in() uint i; TMOD=0X02;/設(shè)置模式為定時器TO的模式2（8位自動重裝初值） TH0=0X06;/ 設(shè)置計數(shù)器初值，靠THO存儲重裝的計數(shù)值X0=256-250=6 TL0=0X06; TR0=1;/啟動T0 ET0=1;/開啟定時器0中斷允許 EA=1;/開啟中斷總控位while(1)if(P3_0=0)/判斷是否為調(diào)整模式=0是；=1不是Kdelay();/ 延時消抖if(P3_0=0)/再次判斷是否為調(diào)整模式，若是折執(zhí)行以下操作cursor+;/循環(huán)變量加1，對應(yīng)調(diào)整，如果前面是秒，此時調(diào)整為分if(cursor>=7)cursor=0;/若循環(huán)變量cursor

24、>=7。則賦值為0，對應(yīng)于確認(rèn)（即年的高位）if(P3_1=0)/若P3_1為低電平，對應(yīng)+模式Kdelay();/消抖if(P3_1=0)/對應(yīng)調(diào)整以下各位，如果cursor=1時應(yīng)對應(yīng)SEC秒加1if(cursor=1)sec+;if(sec=60)sec=0; if(cursor=2)min+;if(min=60)min=0; if(cursor=3)hour+;if(hour=24)hour=0; if(cursor=4)day+;if(day=31)day=0; if(cursor=5)month+;if(month=12)month=0; if(cursor=6)yearl+;if(yearl=100)yearl=0; if(cursor=7)yearh+;if(yearh=30)yearh=20;if(P3_2=0)/若P3_1為低電平，對應(yīng)-模式Kdelay();/消抖if(P3_2=0) if(cursor=1)sec-; if(cursor=2)min-; if(cursor=3)hour-; if(cursor=4)day-; if(