萬年歷單片機(jī)課程設(shè)計報告書

1、.WD.WD.WD.課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：專業(yè)班級：電信1104指導(dǎo)教師： 曾 剛 工作單位：信息工程學(xué)院題 目：萬年歷顯示模塊設(shè)計初始條件：具備電子電路的設(shè)計知識和能力；具備單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計方法；具備單片機(jī)軟件編程技術(shù)；熟悉單片機(jī)常用軟件的使用；要求完成的主要任務(wù)：包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求1、了解并參與萬年歷電路的設(shè)計2、對萬年歷顯示局部進(jìn)展計算機(jī)仿真3、設(shè)計萬年歷顯示電路4、具備時間、日期及星期的切換顯示功能5、完成符合學(xué)校要求的設(shè)計說明書時間安排： 設(shè)計時間2周，其中3天原理設(shè)計，3天仿真，3天電路調(diào)試，1天辯論指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任或責(zé)任教師

2、簽名： 年 月 日摘要 單片計算機(jī)即單片微型計算機(jī)。由RAM ,ROM,CPU構(gòu)成，定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。而51系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設(shè)計通過對它的學(xué)習(xí)，應(yīng)用，從而到達(dá)學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟、硬的能力。本次課程設(shè)計包括AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位和時鐘電路及供電系統(tǒng)、LCD液晶顯示電路。利用相關(guān)設(shè)計軟件進(jìn)展原理圖設(shè)計即利用Keil軟件編程以及Proteus軟件仿真來穩(wěn)固單片機(jī)應(yīng)用、模擬電路、數(shù)字電路課程及學(xué)會各種工程軟件的使用。關(guān)鍵字：單片機(jī) AT89C51 DS1302 目 錄

3、TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc24569 1設(shè)計方案選擇 PAGEREF _Toc24569 1 HYPERLINK l _Toc11734 1.1控制局部的方案選擇 PAGEREF _Toc11734 1 HYPERLINK l _Toc19267 1.2 顯示模塊選擇方案和論證 PAGEREF _Toc19267 1 HYPERLINK l _Toc19483 1.3時鐘芯片的選擇方案和論證 PAGEREF _Toc19483 1 HYPERLINK l _Toc13225 2系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn) PAGEREF _Toc13225 1 HYPERLINK l

4、 _Toc7793 2.1 電路設(shè)計框圖 PAGEREF _Toc7793 1 HYPERLINK l _Toc6830 2.2 系統(tǒng)硬件概述 PAGEREF _Toc6830 2 HYPERLINK l _Toc19815 2. 3 主要單元電路的器件 PAGEREF _Toc19815 2 HYPERLINK l _Toc26463 2.3.1單片機(jī)主控制模塊 PAGEREF _Toc26463 2 HYPERLINK l _Toc18879 2.3.2時鐘電路模塊的設(shè)計 PAGEREF _Toc18879 3 HYPERLINK l _Toc32176 2.3.3顯示模塊的設(shè)計 PAGE

5、REF _Toc32176 5 HYPERLINK l _Toc20758 2.3.4 實時時鐘電路設(shè)計 PAGEREF _Toc20758 5 HYPERLINK l _Toc1945 2.3.5 功能按鈕設(shè)計 PAGEREF _Toc1945 6 HYPERLINK l _Toc27286 3 整體電路圖 PAGEREF _Toc27286 7 HYPERLINK l _Toc27286 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc27286 7 HYPERLINK l _Toc3202 附件 PAGEREF _Toc3202 101設(shè)計方案選擇1. 1控制局部的方案選擇采用51系列的89C51單片

6、機(jī)，89C51單片機(jī)有豐富的中斷源和時基，方便本實驗的設(shè)計。它的準(zhǔn)確度相當(dāng)高，并且C語言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來實現(xiàn)一些遞歸調(diào)用。I/O口功能也比較強(qiáng)大，方便使用。用89C51單片機(jī)做控制器最有特色的就是它的可編程音頻處理，可完成語音的錄制播放和識別。這些都方便對設(shè)計進(jìn)展擴(kuò)展，使設(shè)計更加完善。成本也相對低一些。1.2 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字、圖形、顯示多樣，清晰可見，所以在此設(shè)計中采用LCD液晶顯示屏。所以采用了液晶顯示屏作為顯示。1.3時鐘芯片的選擇方案和論證方案一：直接采用單片機(jī)定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年

7、、月、日、星期、時、分、秒計數(shù)。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(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)展計數(shù)，而且精度高，位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時耗電小于300nA。綜上各方案所述，對此次作品的方案選定：采用AT89C51作為主控制系統(tǒng)；DS1302提供時鐘；液晶顯示屏作為顯示。2系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)2.1 電路設(shè)計框圖按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊

8、共4個模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖3-1所示。主控芯片使用51系列AT89C51單片機(jī)，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘DSl302。采用DSl302作為主要計時芯片，可以做到計時準(zhǔn)確。更重要的是，DSl302可以在很小電流的后備電源(2.55.5V電源，在2.5V時耗電小于300 nA)下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進(jìn)展慢速充電，可以保證后備電源 基本不耗電。 顯示模塊采用普通的液晶顯示屏，鍵輸入采用查詢法實現(xiàn)調(diào)整功能。AT89C51主控制模 塊DS1302時鐘模塊LCD數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示模塊鍵盤模塊圖3-1 電路設(shè)計框圖2.2

9、 系統(tǒng)硬件概述本電路是由AT89C51單片機(jī)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(jìn)展計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)展同步通信，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(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM存放器?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由液晶顯示屏對數(shù)字的顯示。2.3 主要單元電路的器件2.3.1單片

10、機(jī)主控制模塊AT89C51單片機(jī)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(jī)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。1. 內(nèi)部構(gòu)造按功能分為8局部：CUP，程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，時鐘電路，串行口，并行I/O口，中斷系統(tǒng)，定時/計數(shù)器。2. 控制引腳XTAL1和XTAL2：時鐘引腳，外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此兩引腳端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。RST/：RST是復(fù)位信號輸入端，是備用電源輸入端。當(dāng)RST輸入端保持2個機(jī)器周期以上高電平時，單片機(jī)完成復(fù)位初始化

11、操作。當(dāng)主電源發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時，第2功能將為片內(nèi)RAM提供電源以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不喪失。ALE/PROG：地址鎖存允許信號輸入端。在存取外存儲器時，用于鎖存低8位地址信號。當(dāng)單片機(jī)正常工作后，ALE端就周期性地以時鐘振蕩頻率的1/6固定頻率向外輸出正脈沖信號。此引腳的第2功能PROG是對片內(nèi)帶有4K字節(jié)EPROM的8751固外程序時，作為編程脈沖輸入端。:程序存儲器允許輸出端。當(dāng)片外程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。CPU從外部程序存儲器取指令時，信號會自動產(chǎn)生負(fù)脈沖，作為外部程序存儲器的選通信號。/:程序存儲器地址允許輸入端。當(dāng)為高電平時，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲

12、器指令，但當(dāng)PC中的值超過0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器指令；當(dāng)/為低電平時，CPU只執(zhí)行片外程序存儲器指令。3. I/O口引腳P0.0P0.7:P0口8位雙向I/O口；P1.0P1.7:P1口8位準(zhǔn)雙向I/O口；P2.0P2.7:P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口；P3.0P3.7:P3口8位準(zhǔn)雙向I/O口。4. 片外總線構(gòu)造分為三局部：數(shù)據(jù)總線 Data Bus(DB,地址總線 Address Bus (AB,控制總線 Control Bus(CB)。2.3.2時鐘電路模塊的設(shè)計1時鐘芯片DS1302引腳及功能特點圖3-2示出DS1302的引腳排列，其中為后備電源，為主電源。在主電源關(guān)閉

13、的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由或兩者中的較大者供電。當(dāng)大于+0.2V時，給DS1302供電。當(dāng)小于時，DS1302由供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位存放器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)展操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，那么會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動行時，在大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平

14、。中有在SCLK 為低電平時，才能將RST置為高電平，I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端雙向。SCLK始終是輸入端。Vcc1X1X2GNDVcc2SCLKI/O12348765、圖3-2 DS1302引腳排列 (2) 時鐘芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次進(jìn)展讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0，接著把RST端置“1，最后才給予SCLK脈沖。表3-1為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，假設(shè)為0那么不能把對DS1302進(jìn)展讀寫數(shù)據(jù)。對于位6，假設(shè)對程序進(jìn)展讀/寫時RAM=1，對時間進(jìn)展讀/寫時，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)展讀操作時，該位為

15、1；該位為0那么表示進(jìn)展的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開場輸入/輸出的。表6為DS1302的日歷、時間存放器內(nèi)容：“CH是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時，時鐘振蕩器停頓，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時，時鐘開場運行?！癢P是寫保護(hù)位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP必須為0。當(dāng)“WP為1時，寫保護(hù)位防止對任一存放器的寫操作。表3-1 DS1302的控制字格式RAM RD 1 A4 A3 A2 A1 A0 / CK /WR(3) 數(shù)據(jù)輸入輸出I/O在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開場。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的

16、下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。2. 3. 3顯示模塊的設(shè)計方案一：采用8段數(shù)碼管雖經(jīng)濟(jì)實惠，但操作比液晶顯示來說略顯繁瑣。方案二：液晶顯示方式。液晶顯示效果出眾，可以運用菜單項來方便操作，比較簡單，所以，最后選擇液晶顯示方案。顯示電路圖如圖2.2所示。圖2.2 液晶顯示電路2.3.4 實時時鐘電路設(shè)計圖2.3是 DS1302與單片機(jī)的連接，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)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(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)V

17、cc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。圖2.3 DS1302時鐘電路2. 3. 5 功能按鈕設(shè)計當(dāng)按鈕被按下時,該按鈕對應(yīng)的I/O口被拉為低電平,松開時按鈕對應(yīng)的I/O口由內(nèi)部的上拉電阻將該I/O拉為高電平,如圖2.5所示：圖2.5 鍵盤電路設(shè)計3 整體電路圖4 心得體會對于本次課程設(shè)計結(jié)合上學(xué)期所學(xué)習(xí)的單片機(jī)的根基知識，將硬件和軟件的知識全都聯(lián)系起來，硬件方面有電路的連接和芯片的選取，軟件方面有程序的設(shè)計和編寫。本次課程設(shè)計是我遇到的較難的課程設(shè)計，是以前沒有接觸過如此復(fù)雜的硬件電路以及軟件編程，在軟、硬件設(shè)計和調(diào)試中遇到了不少的困

18、難，在同學(xué)的幫助才逐一抑制了難題，學(xué)習(xí)到了不少的專業(yè)知識。在整個設(shè)計過程之前，我已經(jīng)在網(wǎng)上找了相關(guān)方面的資料，萬事開場難，一開場不知道從哪里下手。后來慢慢學(xué)會分析系統(tǒng)，將系統(tǒng)模塊化，各個模塊可以在軟件或者硬件上實現(xiàn)。在確保各個模塊的硬件電路和與之相搭配的程序能夠正常工作后在把它們組成一個系統(tǒng)。在今后的日子里，我會進(jìn)一步加強(qiáng)自己的動手能力，豐富自己的知識面，不過總的來說這次單片機(jī)課設(shè)還是讓我學(xué)到非常多的東西，也增加了我的動手時機(jī)，希望自己以后更加嚴(yán)格的要求自己，做到更好。 參考文獻(xiàn)1 謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試(第三版).武漢：華中科技大學(xué)出版社2 李群芳. 單片微型計算機(jī)與接口技術(shù)第3版.電

19、子工業(yè)出版社，20083 劉教瑜. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.武漢理工大學(xué)出版社，20114 張東亮. 單片機(jī)原理與應(yīng)用.人民郵電出版社，20095 郭天祥. 51單片機(jī)C語言教程.電子工業(yè)出版社附件萬年歷源程序#include#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*LCD*sbit LCDRS=P20; /LCD數(shù)據(jù)/命令選擇端sbit LCDRW=P21;sbit LCDEN=P22; /LCD使能新號端sbit Q=P13;/*DS1302*sbit IO=P10;/1302數(shù)據(jù)線sbit SCL

20、K=P11; /1302時鐘線sbit RST=P12; /復(fù)位uint num=0;uchar *week=SUN,*,MON,TUS,WEN,THU,FRI,SAT;uchar Date=Date: 2000-00-00 ;uchar Date116=SSS ;uchar Time=Time: *00:00-00* ;uchar date_time7; /從ds1302讀取的當(dāng)前日期時間/=延時=void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*向1302寫數(shù)據(jù)*void write_ds1302(uchar dat)u

21、char i;for(i=0;i= 1;/*從1302讀數(shù)據(jù)*uchar read_ds1302()uchar i,b=0 x00;for(i=0;i8;i+)b |= _crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;delay(1);SCLK=0;return b/16*10+b%16; /與BCD碼轉(zhuǎn)換/*從指定位置讀數(shù)據(jù)*uchar read_data(uchar addr)uchar dat;RST=0;SCLK=0;RST=1;write_ds1302(addr);dat=read_ds1302();SCLK=1;RST=0;return dat;/*讀取當(dāng)前日期時間*void

22、read_date_time()uchar i,addr=0 x81;for(i=0;i7;i+)date_timei=read_data(addr);addr+=2;/LCD寫指令void lcd_write_com(uchar com)LCDRS=0; /RS為0時，寫指令，RS為1時，寫數(shù)據(jù)P0=com;delay(5);LCDEN=1;delay(5);LCDEN=0;/LCD寫數(shù)據(jù)void lcd_write_data(uchar dat)LCDRS=1;P0=dat;delay(5);LCDEN=1;delay(5);LCDEN=0;/LCD初始化void lcd_init()LC

23、DEN=0;lcd_write_com(0 x38); /LCD顯示模式設(shè)置lcd_write_com(0 x0c); /LCD顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置lcd_write_com(0 x06); /當(dāng)寫一個字符后地址指針加1，且光標(biāo)加1lcd_write_com(0 x01); /顯示清屏/設(shè)置液晶顯示位置void set_lcd_pos(uchar p)lcd_write_com(p | 0 x80);/液晶顯示程序void lcd_print(uchar p,uchar *s)set_lcd_pos(p);for(num=0;num16;num+)lcd_write_data(snum);delay(10);/日期時間轉(zhuǎn)換void format_datetime(uchar d,uchar *p)p0=d/10+0;p1=d%10+0;/主程序void main()uint k=0;LCDRW=0;lcd_init();read_date_time();format_datetime(date_time6,Date+8); /年月日format_datetime(date_time4,Date+