电子万年历课程设计报告综述

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1、赣南师院物理与电子信息学院课程设计报告书姓名： 张华宾 班级： 13电气工程及其自动化 学号： 130806058 时间： 2015.10.30 目录1设计任务和要求22方案论证22.1 方案比较22.1.1 方案一22.1.2 方案二32.2 方案选择33系统硬件设计33.1 主控电路的设计33.1.1 关于AT89C51单片机33.1.2 振荡器电路的设计63.1.3 复位电路的设计73.2 DS1302时钟电路93.3 LCD1602液晶显示的设计114 软件设计124.1 主控程序的设计124.2 DS1302时钟电路流程设计134.3 LCD显示电路和按键流程设计145 系统测试结果

2、及分析155.1测试方法155.2 测试结果及分析156 结束语与心得体会15参考文献16附录116附录230设计题目电子万年历的设计设计要求 基本要求：（1）具有显示年、月、日、星期、时、分、秒等功能；（2）万年历具有闰月识别显示功能；（3）具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；设计过程 摘要: 本次课程设计以实现电子万年历，即在利用LCD电路进行显示年、月、日、星期、时、分、秒等功能。本设计要求利用AT89C51作为主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路要求包括显示电路、时钟电路、按键电路等。本系统使用了专门的时钟芯片DS1302，读出其时间在LCD1602上显示，并能通过按键对其进行调

3、时和校准。关键字：AT89C51单片机、DS1302，LCD1602，电子万年历1.设计任务和要求(1) 应用AT89S52单片机设计单片机实现对DS1302的控制(2) . 选用LCD1602显示，实时显示年、月、日、星期、时、分、秒，采用按键式实现时钟对表和快慢调整；(3) 硬件设计部分，根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理,器件的作用,分析和计算过程；(4) 软件设计部分，根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；(5) 原理图设计部分，根据所确定的设计电路，利用Protel99se和Protue

4、s工具软件绘制电路原理图。2.方案论证2.1 方案比较2.1.1 方案一电子万年历的设计，硬件控制电路主要用了AT89C51芯片处理器、数码管显示器。根据各自芯片的功能互相连接成电子万年历的控制电路。软件控制程序主要有主控程序、电子万年历的时间控制程序等组成。原理框图如图2.1所示。 AT89C51单片机最小系统模块 按键模块数码管显示模块图2.1 方案1原理框图（1）控制按键：用于手动控制、手动调整、预置值的输入等（2）输出显示：数码管显示。2.1.2 方案二硬件控制电路主要用了AT89C51芯片处理器、LCD1602显示器、DS1302实时时钟。根据各自芯片的功能互相连接成电子万年历的控制

5、电路。软件控制程序主要有主控程序、电子万年历的时间控制程序等组成。原理图框图如图2.2所示。 AT89C51单片机最小系统模块 按键模块1602液晶显示模块DS1302模块 图2.2方案二原理框图本系统使用8052作为CPU，由CPU来控制时钟芯片DS1302，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高，工作电压2.5V5.5V范围内。液晶显示方式显示功能强，效果直观。2.2 方案选择将方案一与方案二进行比较：LED数码管动态扫描。相对于液晶显示比较经济实惠，但液晶显示比数码管显示美观，LED数码管在操作上比较繁琐。液晶显示方

6、式显示功能强，效果直观。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。所以不采用此方案。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、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高，工作电压2.5V5.5V范围内。综上所述，在价格、功能、操作的难易程度方面选择方案二。3.系统硬件设计公交车报站系统主要由四个部分组成，即主控电路、时钟电路、LCD液晶显示电路。各部分电路的设计在本章中做了详细的说明。3.1 主控电路的设计3.1

7、.1 关于AT89C51单片机AT89C51单片机的结构框图如图3.1所示。它主要由下面几个部分组成：1个8位中央处理单元（CPU）、片内Flash存储器、片内RAM、4个8位的双向可寻址I/O口、1个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行接口、2个16位的定时器/计数器、多个优先级的嵌套中断结构，以及一个片内振荡器和时钟电路。在AT89C单片机结构中，最显著的特点是内部含有Flash存储器，而在其他方面的结构，则和Inter公司的8051的结构没有太大的区别。CPU中断控制振荡器片内Flash存储器总线控制片内RAM4I/O端口ETC定时器1定时器0串行端口外部中断P0 P2 P1 P3

8、地址/数据TXD RXD计数器输入图3.1 AT89C51单片机的结构框图（1）主要性能与MCS-51 兼容；4K字节可编程闪烁存储器； 1000次写/擦循环；数据保留时间10年；全静态工作：0Hz-24Hz；三级程序存储器锁定；128*8位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器； 6个中断源；可编程串行通道；片内振荡器和时钟电路另外，AT89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式空闲方式（Idle Mode）和掉电方式（Power Down Mode）。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统

9、都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一个硬件复位为止。（2）引脚功能说明AT89C51引脚图如图3.2所示。图3.2 AT89C51引脚图VCC：供电电压。VSS：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，

10、P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH

11、编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，口管脚备选功能：P3.0 RXD（串行输入口）；P3.1 TXD（串行输出口）；P3.2 /INT0（外部中断0）；P3.3 /INT1（外部中断1）；P3.4 T0（记时器0外部输入）； P3.5 T1（记时器1外部输入）； P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）；P3.7 /RD（外部数

12、据存储器读选通）；P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微

13、处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。.XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.1.2 振荡器电路的设计89

14、系列单片机的内部振荡器电路如图3.3所示，由一个单级反相器组成。XTAL1为反相器的输入，XTAL2为反相器的输出。可以利用它内部的振荡器产生时钟，只要在XTAL1和XTAL2引脚上外接一个晶体及电容组成的并联谐振电路，便构成一个完整的振荡信号发生器，如图3.5示，此方法称为内部方式。XTAL2XTAL1内部定时/PD400D1D2Q1RfQ2VCCQ3Q4图3.3 AT89C51单片机内部振荡器电路另一种使用方法如图3.4示，由外部时钟源提供一个时钟信号到XTAL1端输入，而XTAL2端浮空。在组成一个单片机应用系统时，多数采用图3.5所示的方法，这种方式的结构紧凑，成本低廉，可靠性高。振荡器的等效电路如图3.5上部所示。在图中给出了外接元件，即外接晶体及电容C1，C2，并组成并联谐振电路。在电路中，对电容C1和C2的值要求不是很严格，如果用高质的晶振，则不管频率为多少，C1，C2通常都选择30pF。有时，在某些应用场合，为了降低成本，晶体振荡器可用陶瓷振荡器代替。如果使用陶瓷振荡器，则电容C1，C2的值取47pF。XTAL2XTAL1GNDNCCMOS门外部振荡信号图3.4 外部时钟接法 XTAL1XTAL289系列单片机GND内部定时VCC/PDRf石英晶体或陶瓷振荡器C1C2图3.5 片内振荡器等效电路通常，在单