3数字万年历课程设计报告.docx
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3数字万年历课程设计报告
《电子万年历设计》
课程设计报告
课程名称:
微控制器原理与接口技术课程设计
系部:
计算机科学系
专业班级:
计算机科学与技术专业B0905班
学生姓名:
梁丽
完成时间:
2012/7/14
报告成绩:
评阅意见:
评阅教师日期
摘要
本设计是一种基于AT89C51单片机控制的数字万年历设计。
它具有多项显示和控制功能。
能用LCD实时显示当前年、月、日、星期、时间;可对时间进行调整;具有调整时间和日期时报警功能。
本设计通过一个基于单片机的能实现万年历功能电子时钟的设计,从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。
系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、显示电路、按键电路和复位电路等部分构成,能实现时钟日历显示的功能,能进行时、分、秒的显示。
关键字:
AT89C51单片机、LCD液晶显示、双电源供电、蜂鸣提醒
数字万年历设计
一、任务设计:
1、设计任务:
利用AT89C51单片机设计一个具有如下功能的电子万年历。
2、设计要求:
●能够显示年、月、日、时、分、秒、星期;
●可更改年、月、日、时、分、秒、星期;
●更改时间及日期时蜂鸣器鸣声提示;
3.发挥部分:
●能够提供修改时间和日期时提醒指示;
二、方案论证:
1.显示部分:
显示部分是本次设计的重要部分,一般有以下两种方案:
方案一:
采用LED显示,分静态显示和动态显示。
对于静态显示方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,且可靠性也较低。
而对于动态显示方式,虽可以避免静态显示的问题,但设计上如果处理不当,易造成亮度低,有闪烁等问题。
方案二:
采用LCD显示。
LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点,对于信息量多的系统,是比较适合的。
鉴于上述原因,我们采用方案二。
2.时钟芯片的选择:
数字时钟是本设计的核心的部分。
根据需要可采用以下两种方案实现:
方案一:
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。
采用此方案虽然减少芯片的使用,节约成本,但是,实现的时间误差大。
方案二:
采用DS1302时钟芯片实现时钟,DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片,可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数,而且精度高,位的RAM做为数据暂存区,工作电压2.5——5.5V,2.5V时耗电小于300nA。
基于时钟芯片的上述优点,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
5.电源模块:
方案一:
采用干电池作为系统电源。
但需经常换电池,不符合节约型社会的要求。
方案二:
采用直流稳压电源作为系统主电源,干电池作为辅助电源。
不仅不需要经常更换电源,并且当市电停止时能够采用干电池做为系统电源,使用更加安全可靠。
基于以上分析,我们决定采用方案二
三、总体方案:
1.工作原理:
按照系统设计的要求和功能,将系统分为主控模块、时钟电路模块、按键扫描模块、LCD显示模块、蜂鸣器电路、电源电路、复位电路、晶振电路几个模块,系统框图如图1所示。
主控模块采用AT89C51单片机,按键模块用3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实时时钟实现对时间,日期的操作
2.总体设计:
设计总体框架图如图1
图1基于AT89C51单片机的电子万年历系统框图
四、系统硬件设计(单元电路设计及分析):
1.AT89C51最小系统:
AT89C51为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接晶振电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。
第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端。
如下图所示:
图2单片机最小系统
2.晶振电路
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。
时钟振荡电路如图3所示。
图3AT89C51时钟振荡电路
3.复位电路:
复位电路由电阻和极性电容组成,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。
此复位电路同时具备了上电复位和手动复位的功能,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之间接一个按钮以及在RST端和地之间接一个电阻,如图所示,当人为按下按钮时,则VCC的+5V电平就会直接加到RST端,由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒,所以,完全能够满足复位的时间要求。
图4AT89C51复位电路
4.DS1302时钟电路:
时钟电路主要由时钟芯片DS1302、晶振等几部分组成,DS1302采用3线串行接口,占用引脚少,如图5所示。
图5DS1302时钟电路
5.按键电路:
按键电路由3个轻触开关组成,如图6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,通过检测这一低电平就可以判断是哪个键按下,从而作相应的操作。
图6按键电路
6.显示电路:
显示电路采用LCD1602液晶显示,如图7所示。
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7显示电路
其中LCD1602采用总线方式连接,用WR和RD“与”的结果再和P2.5口相“或非”,再连接LCD使能端E。
电路连接如下:
图8总线连接方式
当未执行读写操作时,RD、WR端都为高电平,“与”完是高电平,再和P2.5“或非”。
无论P2.5为高电平还是低电平,此时输出都为低电平,不选通。
当执行读或者写操作时,RD、WR端有一个为低电平,“与”完是低电平,再和P2.5“或非”。
当P2.5为高电平时,不选通。
当P2.5为低电平时,选通。
7、蜂鸣器电路:
蜂鸣器电路如图9所示。
通过控制三极管的导通和截止来实现蜂鸣器的响与不响。
图9蜂鸣器电路
8、整体电路图:
系统整体电路图如图10所示:
图10系统整体电路图
五、系统软件设计流程:
1.主程序流程如图11所示:
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设置闹钟,若没有按下,则执行下面的时间、日期及闹钟时间的显示,最后依次循环这些相同的操作,相应流程图如下图所示:
图11系统主程序流程
2.时间设定程序流程如图12所示:
图12显示时间子程序流程
六、程序:
#include
#include"DS18B20_3.H"
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
uchara,miao,shi,fen,ri,yue,nian,week,flag,key1n,temp;
//flag用于读取头文件中的温度值,和显示温度值
#defineyh0x80//LCD第一行的初始位置,因为LCD1602字符地址首位D7恒定为1(100000000=80)
#defineer0x80+0x40//LCD第二行初始位置(因为第二行第一个字符位置地址是0x40)
//液晶屏的与C51之间的引脚连接定义(显示数据线接C51的P0口)
sbitrs=P2^0;
sbiten=P2^2;
sbitrw=P2^1;//如果硬件上rw接地,就不用写这句和后面的rw=0了
sbitled=P2^6;//LCD背光开关
//DS1302时钟芯片与C51之间的引脚连接定义
sbitIO=P1^1;
sbitSCLK=P1^0;
sbitRST=P1^2;
sbitACC0=ACC^0;
sbitACC7=ACC^7;
//校时按键与C51的引脚连接定义
sbitkey1=P1^5;//设置键
sbitkey2=P1^6;//加键
sbitkey3=P1^7;//减键
sbitbuzzer=P1^3;//蜂鸣器,通过三极管9012驱动,端口低电平响
/**************************************************************/
ucharcodetab1[]={"20--"};//年显示的固定字符
ucharcodetab2[]={":
:
"};//时间显示的固定字符
//延时函数,后面经常调用
voiddelay(uintxms)//延时函数,有参函数
{
uintx,y;
for(x=xms;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/********液晶写入指令函数与写入数据函数,以后可调用**************/
/*在这个程序中,液晶写入有关函数会在DS1302的函数中调用,所以液晶程序要放在前面*/
write_1602com(ucharcom)//****液晶写入指令函数****
{
rs=0;//数据/指令选择置为指令
rw=0;//读写选择置为写
P0=com;//送入数据
delay
(1);
en=1;//拉高使能端,为制造有效的下降沿做准备
delay
(1);
en=0;//en由高变低,产生下降沿,液晶执行命令
}
write_1602dat(uchardat)//***液晶写入数据函数****
{
rs=1;//数据/指令选择置为数据
rw=0;//读写选择置为写
P0=dat;//送入数据
delay
(1);
en=1;//en置高电平,为制造下降沿做准备
delay
(1);
en=0;//en由高变低,产生下降沿,液晶执行命令
}
lcd_init()//***液晶初始化函数****
{
write_1602com(0x38);//设置液晶工作模式,意思:
16*2行显示,5*7点阵,8位数据
write_1602com(0x0c);//开显示不显示光标
write_1602com(0x06);//整屏不移动,光标自动右移
write_1602com(0x01);//清显示
write_1602com(yh+1);//日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示
for(a=0;a<14;a++)
{
write_1602dat(tab1[a]);//向液晶屏写日历显示的固定符号部分
delay(3);
}
write_1602com(er+2);//时间显示固定符号写入位置,从第2个位置后开始显示
for(a=0;a<8;a++)
{
write_1602dat(tab2[a]);//写显示时间固定符号,两个冒号
delay(3);
}
}
/*********************over***********************/
/***************DS1302有关子函数********************/
voidwrite_byte(uchardat)//写一个字节
{
ACC=dat;
RST=1;
for(a=8;a>0;a--)
{
IO=ACC0;
SCLK=0;
SCLK=1;
ACC=ACC>>1;
}
}
ucharread_byte()//读一个字节
{
RST=1;
for(a=8;a>0;a--)
{
ACC7=IO;
SCLK=1;
SCLK=0;
ACC=ACC>>1;
}
return(ACC);
}
voidwrite_1302(ucharadd,uchardat)//向1302芯片写函数,指定写入地址,数据
{
RST=0;
SCLK=0;
RST=1;
write_byte(add);
write_byte(dat);
SCLK=1;
RST=0;
}
ucharread_1302(ucharadd)//从1302读数据函数,指定读取数据来源地址
{
uchartemp;
RST=0;
SCLK=0;
RST=1;
write_byte(add);
temp=read_byte();
SCLK=1;
RST=0;
return(temp);
}
ucharBCD_Decimal(ucharbcd)//BCD码转十进制函数,输入BCD,返回十进制
{
ucharDecimal;
Decimal=bcd>>4;
return(Decimal=Decimal*10+(bcd&=0x0F));
}
voidds1302_init()//1302芯片初始化子函数(2010-01-07,12:
00:
00,week4)
{
RST=0;
SCLK=0;
write_1302(0x8e,0x00);//允许写,禁止写保护
write_1302(0x80,0x00);//向DS1302内写秒寄存器80H写入初始秒数据00
write_1302(0x82,0x00);//向DS1302内写分寄存器82H写入初始分数据00
write_1302(0x84,0x12);//向DS1302内写小时寄存器84H写入初始小时数据12
write_1302(0x8a,0x04);//向DS1302内写周寄存器8aH写入初始周数据4
write_1302(0x86,0x07);//向DS1302内写日期寄存器86H写入初始日期数据07
write_1302(0x88,0x01);//向DS1302内写月份寄存器88H写入初始月份数据01
write_1302(0x8c,0x10);//向DS1302内写年份寄存器8cH写入初始年份数据10
write_1302(0x8e,0x80);//打开写保护
}
//温度显示子函数
voidwrite_temp(ucharadd,uchardat)//向LCD写温度数据,并指定显示位置
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com(er+add);//er是头文件规定的值0x80+0x40
write_1602dat(0x30+sw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0x30+gw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0xdf);//显示温度的小圆圈符号,0xdf是液晶屏字符库的该符号地址码
write_1602dat(0x43);//显示"C"符号,0x43是液晶屏字符库里大写C的地址码
}
//时分秒显示子函数
voidwrite_sfm(ucharadd,uchardat)//向LCD写时分秒,有显示位置加、现示数据,两个参数
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com(er+add);//er是头文件规定的值0x80+0x40
write_1602dat(0x30+sw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0x30+gw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
}
//年月日显示子函数
voidwrite_nyr(ucharadd,uchardat)//向LCD写年月日,有显示位置加数、显示数据,两个参数
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com(yh+add);//设定显示位置为第一个位置+add
write_1602dat(0x30+sw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0x30+gw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
}
voidwrite_week(ucharweek)//写星期函数
{
write_1602com(yh+0x0c);//星期字符的显示位置
switch(week)
{
case1:
write_1602dat('M');//星期数为1时,显示
write_1602dat('O');
write_1602dat('N');
break;
case2:
write_1602dat('T');//星期数据为2时显示
write_1602dat('U');
write_1602dat('E');
break;
case3:
write_1602dat('W');//星期数据为3时显示
write_1602dat('E');
write_1602dat('D');
break;
case4:
write_1602dat('T');//星期数据为4是显示
write_1602dat('H');
write_1602dat('U');
break;
case5:
write_1602dat('F');//星期数据为5时显示
write_1602dat('R');
write_1602dat('I');
break;
case6:
write_1602dat('S');//星期数据为6时显示
write_1602dat('T');
write_1602dat('A');
break;
case7:
write_1602dat('S');//星期数据为7时显示
write_1602dat('U');
write_1602dat('N');
break;
}
}
//****************键盘扫描有关函数**********************
voidkeyscan()
{
if(key1==0)//---------------key1为功能键(设置键)--------------------
{
delay(9);//延时,用于消抖动
if(key1==0)//延时后再次确认按键按下
{
buzzer=0;//蜂鸣器短响一次
delay(20);
buzzer=1;
while(!
key1);
key1n++;
if(key1n==9)
key1n=1;//设置按键共有秒、分、时、星期、日、月、年、返回,8个功能循环
switch(key1n)
{
case1:
TR0=0;//关闭定时器
//TR1=0;
write_1602com(er+0x09);//设置按键按动一次,秒位置显示光标
write_1602com(0x0f);//设置光标为闪烁
temp=(miao)/10*16+(miao)%10;//秒数据写入DS1302
write_1302(0x8e,0x00);
write_1302(0x80,0x80|temp);//miao
write_1302(0x8e,0x80);
break;
case2:
write_1602com(er+6);//按2次fen位置显示光标
//write_1602com(0x0f);
break;
case3:
write_1602com(er+3);//按动3次,shi
//write_1602com(0x0f);
break;
case4:
write_1602com(yh+0x0e);//按动4次,week
//write_1602com(0x0f);
break;
case5:
write_1602com(yh+0x0a);//按动5次,ri
//write_1602com(0x0f);
break;
case6:
write_1602com(yh+0x07);//按动6次,yue
//write_1602com(0x0f);
break;
case7:
write_1602com(yh+0x04);//按动7次,nian
//write_1602com(0x0f);
break;
case8:
write_1602com(0x0c);//按动到第8次,设置光标不闪烁
TR0=1;//打开定时器
temp=(miao)/10*16+(miao)%10;
write_1302(0x8e,0x00);
write_1302(0x80,0x00|temp);//miao数据写入DS1302
write_1302(0x8e,0x80);
break;
}
}
}
//------------------------------加键key2----------------------------
if(key1n!
=0)//当key1按下以下。
再按以下键才有效(按键次数不等于零)
{
if(key2==0)//上调键
{
delay(10);
if(key2==0)
{
buzzer=0;//蜂鸣器短响一次
delay(20);
buzzer=1;
while(!
key2);
switch(key1n)
{
case1:
miao++;//设置键按动1次,调秒
if(miao==60)
miao=0;//秒超过59,再加1,就归零
write_sfm(0x08,miao);//令LCD在正确位置显示"加"设定好的秒数
temp=(miao)/10*16+(miao)%10;//十进制转换成DS1302要求的DCB码
write_1302(0x8e,0x00);//允许写,禁止写保护
write_1302(0x80,temp);//向DS1302内写秒寄存器80H写入调整后的秒数据BCD码
write_1302(0x8
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