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1、衢州学院电气与信息工程学院本科毕业论文 本科毕业设计（论文）题目：基于SPI总线的数字电子万年历的仿真设计 作者： 屈晓斌 二级学院： 电子与信息工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化（2）班 指导教师： 陈卫君，朱秋琴 职称： 高工，讲师 2015 年 6 月 10 日摘要本次设计的课题主要内容是多功能数字电子万年历，由于当今社会的飞速发展，单一的电子时钟已经无法满足人们的日常生活。因此发明一种多功能数字电子万年历的是一种必然的走向。而本人设计的数字万年历是以AT89C51单片机为中心，通过DS1302时钟芯片等辅助芯片来实现在LCD上显示年份、月份、日期、星期、小时、分钟、秒，以及实时温
2、度的显示。该电子万年历通过4个按键来调节日期与时间，通过以软件编程的方式来完成以上各项功能。而这样设计的数字电子万年历具有成本低廉，使用简单，功能齐全，基本符合当代人的生活需求。关键词：电子时钟；AT89C51单片机；辅助芯片；软件编程ABSTRACTThe main subject of the contents of this design is versatile digital electronic calendar, due to the rapid development of todays society, a single electronic clock has been u
3、nable to meet peoples daily lives. Therefore, the emergence of multi-function digital electronic calendar is inevitable. And I designed the electronic calendar is based on AT89C51 microcontroller as the core, through the DS1302 clock chip and other auxiliary chip to achieve is displayed on the LCD t
4、he year, month, day, week, hour, minute, second, and real-time temperature display. The electronic calendar by four buttons to adjust the date and time, by way of software programming to accomplish the above functions. And this design of digital electronic calendar with low cost, easy to use, full-f
5、eatured, in line with the needs of contemporary life.Keywords: electronic clock; AT89C51 single chip; chip; software programming目录1. 绪论12. 系统概述22.1. 硬件简述22.2. 软件概述23. 系统方案选择及论证33.1. 各项模块的方案选择33.1.1. 单片机型号的选择及论证33.1.2. 时钟芯片的方案选择及论证33.1.3. 温度传感器的方案选择及论证43.1.4. 显示模块的方案选择及论证43.2. 总体方案的确定44. 系统硬件电路的设计54.
6、1. 系统硬件功能及原理介绍54.1.1. AT89C51单片机的功能及原理54.1.2. DS1302时钟芯片的功能及原理84.1.3. DS18B20温度传感器的功能及原理84.1.4. LCD1602液晶显示屏的功能及原理94.2. 主要模块电路设计94.2.1. 单片机主控制模块设计104.2.2. 时钟芯片模块的设计104.2.3. 温度传感器模块的设计114.2.4. 显示模块的设计114.2.5. 键盘模块的设计124.3. 系统电路的仿真125. 系统程序的设计145.1. LCD1602的程序设计155.2. DS1302程序设计165.3. DS18B20程序设计176.
7、软件和硬件的结合调试186.1. 硬件的调试186.2. 软件的调试186.3. 软件与硬件的结合调试19结论20致谢21参考文献22附录一：仿真图23附录二：程序源代码241. 绪论从古至今，人们为了记录时间，从观察天象到在器具上刻线，以及到后来出现的万年历，可谓是历史悠久。而在我国，相传万年历的出现是在1000多年以前的商朝，是一个叫做万年的人所创造的。后人为了纪念他，所以将这种历法成为“万年历”。实际上万年历是以一个特定的历法的推算法则为基础的，用来编排年、月、日、节气等信息，做为人们查阅的工具书，而且这个伟大的文化也因此成就了人类。如今随着世界上的现代科技的神速发展，尤其突出的是现代的
8、电子行业方面的的发展，给人们的生活带来了根本性的变化，从而在人们的生活中出现了很多的电子产品，而这些都是以单片机为基础的。万年历也从传统的纸质万年历升级为现在的数字电子万年历，所谓的电子万年历即是以计算机等电子产品的方式出现的万年历。数字电子万年历的出现极大的方便了人们的日常生活，并且飞速的被应用于车站、工厂、餐厅、学校、剧院等工作娱乐场所，并、而且越来越受人们的青睐。但是，伴随着电子行业的爆炸性发展，单一的电子日历已经不能再满足人们的日常生活需求了。并且使用电子万年历的人们希望该产品有一个多功能的集合，比如加上时钟、闹钟以及温度等来取得更为巨大的便利，而所有的这些，又全是以数字化的电子时钟为
9、基础的。因此，加强实际的电子日历及其扩展应用的研究，具有非常重要的意义，而且具有很大的实用价值。本次设计介绍的数字万年历是结合了程序和电路图来进行的。电路图的主要构成都有单片机AT89C51，时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20、闹钟电路以及控制电路等其他一些辅助电路，在LCD上不仅显示出公历的年份、月份、日期，而且能够显示星期、小时、分钟、秒数以及当时附近的温度。让此万年历能够及时的将这些信息反馈给用户，以便用户进行各项工作。而软件部分则是以C语言进行编程，通过单片机将指令发送到各项电路中去，以实现万年历功能的正常运行，并且使其具有自我调节功能。而且通过C语言进行编程的好处是可以随
10、时的根据不同需求对此万年历进行细微的调节，让此万年历具有显示其他的一些信息。并且C语言相对于汇编语言来说也具有编写简单，易于理解的优点，便于用户进行学习与改写。48衢州学院电气与信息工程学院本科毕业论文2. 系统概述2.1. 硬件简述本文设计的数字电子万年历是以AT89C51单片机作为CPU（Central Processing Unit，计算机中央处理器），构成了以单片机为核心来控制整个电路。并且结合了时钟芯片DS1302，使其不仅显示出公历的年份、月份、日期，而且能够显示星期、小时、分钟、秒数等信息，并且能够自我调节和具有去电保存功能。而且在此基础上另外加上一个温度传感器DS18B20，能
11、够监测到附近的实时温度，并且在LCD上显示出来。并且此系统通过4个按键对整个系统进行基本的调节，按键分别为控制键，加“1”键，减“1”键，退出键组成。总体方案图如图2-1所示。单片机控制模块AT89C51液晶显示模块LCD1602温度采集模块DS18B20时钟模块DS1302控制模块键盘控制图2-1 总体方案图2.2. 软件概述 该系统通过C语言的编写来实现以上各项功能，C语言具有撰写简单，易于修改的特点。在数字电子日历中，包括闹铃程序，时钟计时程序，液晶显示程序等。并且可以通过软件烧录进单片机之中，对时钟芯片DS1302、闹钟程序等进行指令的修正和改良，让其能够在LCD显示器中显示出年份、月
12、份、日期、小时、分钟、秒数、星期以及实时温度。 由于本次设计采用的是C语言编程，程序内容比较大，因此本次将采用先写主程序然后再在其中读写模块子程序的办法进行程序的编写。其中子程序部分包括时钟芯片模块，温度检测电路模块以及LCD显示屏模块，这些将在下文进行详细的介绍。3. 系统方案选择及论证3.1. 各项模块的方案选择3.1.1. 单片机型号的选择及论证 方案一：使用单片机AT89C51做为CPU(Central Processing Unit，计算机核心处理器)，AT89C51单片机是采用4kb可进行编写的闪存存储装置的低能耗的单片机，拥有32个I/O口线，两个16位定时/计数装置，并且与MC
13、S-51系列兼容。它的数据保存期限为十年，在静止状态时的工作范围为0Hz-24Hz，具有可编程的串行通道。对于单片机程序的烧录和调试都有很好的作用，并且该单片机具有高性能，成本低的特点，符合本次设计的要求。 方案二：采用单片机AT89S52做为系统的CPU。AT89S52单片机是采用8kb的可不停的读取1000次的一个只读程序存储器的单片机。它是AT89C51单片机的精简版，因此也具有51单片机的所有功能与特点，并且AT89S52单片机能够在3V的超低电压下工作，也是一种低能耗，高性能的单片机。但是AT89S52单片机相对来说入手的成本会比较高。 根据以上的那些描述，通过以上两个单片机的各方面
14、的比对可以得出，本次的数字万年历设计只需用AT89C51单片机便可。3.1.2. 时钟芯片的方案选择及论证 方案一：采用时钟芯片DS1302来进行时间的计数。DS1302是一种实时时钟芯片，它是由美国拉莱斯公司研发并且发售的。该时钟芯片具有低消耗，高性价比的特点，并且能够提供年份、月份、日期、小时、分钟、秒数、星期的计数，能够自动调节大小月，而且具有闰年补偿功能。而且该时钟芯片的静态RAM空间是31字节的，所以在掉电后计时还是非常精准的。并且该产品与单片机的连接仅仅只有3跟线，看起来非常的简洁。 方案二：直接使用单片机自带的内部定时计数器进行时间的计数，而后结合程序代码实现年份、月份、日期、星期、小时、分钟、秒等的计数。采用此种方案即便不再需要外加一个芯片了，少了一个电路模块的设计，降低制作成本，节约设计时间。可是，使用此方法实现的计数误差会在走时一段时间后变得越来大，而且非常占用单片机的内部存储空间。因此本次设计不采用此方案进行时间的排版。 通过以上的描述，选择时钟芯片DS1302会更加适合本次设计的数字电子万年历。3.1.3. 温度传感器的方案选择及论证方案一：采用DS18B20温度传感器进行实时的温度监测。温度传感器DS18B20是一种具有“一线便是所有”的温度传感器，该产品是由美国达拉斯公司首次推出的世界上面
