《《基于51单片机的可调数码日历钟的设计与制作》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《基于51单片机的可调数码日历钟的设计与制作》-公开DOC·毕业论文（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专 科 毕 业 设 计（论文） 题目 基于51单片机的可调数码日历钟的设计与制作 院（系部） 电子与信息工程系 专业名称 电子信息技术 年级班级 学生姓名 指导教师 1河南理工大学毕业设计论文 摘 要 单片机以其体积小、编程灵活、控制功能强大、价格低廉等特点被广泛应用在各种电子电器产品中。单片机技术的出现和发展带来了电子技术和控制领域的一场革命。单片机课程作为职业院校电子信息类专业一门重要的基础课程，它既是一门很有实用价值、实践性很强且很有趣味性的课程，同时它又是一门集硬件电路设计与软件编程于一体的学科，既要求我们有较好的电工电子技术基础知识，又要求有一定的逻辑思维和软件开发（编程）能力。通过
2、近几年对单片机的学习，我已掌握单片机的基本知识，并具备了单片机应用系统的初步开发能力。即将毕业之际，我运用我所掌握的单片机知识设计和制作了一个基于51单片机的可调数码日历钟，这既是对我所学知识的总结与高度概括，同时也将自己所掌握的知识与实际应用结合起来，进一步提高工程实践能力。数码日历钟是实际生活中应用较多的一个电子计时装置，可供人们查询日期、星期及掌握时间。本文首先从数码日历钟的功能要求入手，对设计任务进行了分析，并将任务分解为若干个模块，提出在设计与制作过程中要用到的相关知识点，给出了本设计的硬件电路及软件流程，还给出了部分模块的源程序代码。本设计经过多次调试运行无误，最终提交出一个完整的
3、应用系统产品。本次毕业设计的数码日历钟能在12864液晶屏上显示出年月日时分秒以及星期几，还能显示当前环境温度，并能通过按键调整日期和时间，在调整日期的同时通过相应算法自动实现星期几的调整，而且无论是否闰年、任何月份，当日期调整时都保证不会出现非法日期。数码日历钟是一个非常实用的设计与制作，成本低廉，如能进一步完善，具有一定的推广使用价值。本设计任务比较复杂，要考虑的问题很多，C语言的模块化程序设计思想较好地解决了这个问题，故本设计任务采用C语言编程。关键词：51单片机，C语言，数码日历钟，毕业设计，制作III河南理工大学毕业设计论文目 录摘要1概述11.1 毕业设计的选题背景及制作意义11.
4、1.1毕业设计的选题背景11.1.2毕业设计的制作意义11.2 数码日历钟的功能要求11.3 本设计制作的主要内容22数码日历钟的设计与制作任务分析32.1数码日历钟的设计与制作任务分析与分解32.2设计方案的论证及选择33 相关知识链接63.1 51单片机简介63.1.1 51单片机简介63.1.2 51单片机引脚功能介绍83.2由已知日期推算星期几113.2.1如何判断一个年份是否闰年113.2.2由已知日期如何推算星期几113.3 12864图形液晶的使用133.3.1 液晶概述133.3.2 LCM引脚功能介绍143.3.3 LCD12864图形液晶显示模块指令集153.3.4 LCD
5、12864图形液晶显示模块与单片机的接口173.3.5 LCD12864图形液晶显示模块的基础函数173.4 51单片机中的中断与定时193.4.1 51单片机中的中断193.4.2 51单片机中的定时/计数器223.5数字温度传感器DS18B20的使用283.5.1 DS18B20概述283.5.2 DS18B20的内部结构293.5.3 DS18B20与单片机的接口电路323.5.4 DS18B20的操作命令323.5.5 DS18B20的时序333.6 矩阵式按键的检测364系统设计与调试444.1 硬件系统设计与调试444.1.1硬件系统设计原理图444.1.2硬件系统元器件清单444
6、.1.3硬件系统组装与调试454.2 软件系统设计与调试454.2.1软件系统设计454.2.2软件系统调试与仿真475结束语49参考文献50致 谢51-1-河南理工大学毕业设计论文 1 概述1、 概述1.1 毕业设计的选题背景及制作意义1.1.1毕业设计的选题背景单片机以其体积小、编程灵活、控制功能强大、价格低廉等特点被广泛地应用在各种电子电器产品中。单片机技术的出现和发展带来了电子技术和控制领域的一场革命。单片机课程作为职业院校电子信息类专业一门重要的基础课程，它既是一门很有实用价值、实践性很强且很有趣味性的课程，同时它又是一门集硬件电路设计与软件编程于一体的学科，既要求我们有较好的电工电
7、子技术基础知识，又要求有一定的逻辑思维和软件开发（编程）能力。通过近几年对单片机的学习，我已掌握单片机的基本知识，并具备了单片机应用系统的初步开发能力。即将毕业之际，为了将自己所掌握的知识与实际应用结合起来，进一步提高工程实践能力，同时也对自己所学知识作以总结及高度概括向老师汇报，我决定将我的毕业设计课题选作基于51单片机的可调数码日历钟的设计与制作，并以此向老师作毕业汇报。1.1.2毕业设计的制作意义数码日历钟是实际生活中应用较多的一个电子计时产品，广泛地应用在酒店、宾馆、车站、家庭及办公室中，可供人们查询日期、星期，掌握当前时间及环境温度。在上述背景下，需要我运用近几年在学校学到的单片机知
8、识及开发技巧设计和制作出一个功能完善的可调数码日历钟。通过这个设计的制作，必将进一步提高我的工程实践能力和单片机应用系统开发能力，将我所学到的理论知识与实际应用结合起来，做到理论与实践相结合，同时也能对我高职阶段所学知识作以梳理和总结。这是一个非常实用的设计与制作，成本低廉，若将它稍加改进安装在镜框或其它工艺品中，则更加实用。如能进一步完善其功能，具有一定的实际推广使用价值。1.2数码日历钟的功能要求 本设计制作出来的数码日历钟要求能在12864液晶显示屏上显示出年月日及对应的星期几，当前时间及环境。而且要求日期和时间可通过按键调整，当日期调整时，通过相应算法自动实现星期几的调整，无论是否闰年
9、、任何月份，当日期调整时都保证不会出现非法的日期。本设计制作出来的数码日历钟显示如图1-1所示。图1-1 毕业设计作品数码日历钟的显示效果图1.3 本设计制作的主要内容本设计制作需要完成的主要内容有：(1)对设计与制作任务进行分析、分解；(2)对设计与制作方案进行可行性论证，选择一种较为现实可行的方案；(3)根据所选方案列出所需硬件元器件、制作与调试工具（软硬件）清单；(4)准备制作与调试工具（软硬件），照单购买所需元器件并进行逐一测试，保证完好；(5)根据所选方案，画出硬件电路原理图；(6)逐一完成每个软件模块的编写与调试，最终编译生成目标程序；(7)整机联调。在Proteus中进行软件仿真
10、，直至实现所有预先设定的功能要求。(8)根据硬件电路原理图搭建电路，并进行电路焊接；(9)对硬件电路进行测试与调试，保证无虚焊、短路等故障，将目标程序写入单片机，再次整机联调（实物）；(10)完成毕业设计论文的撰写，提交完整的毕业设计作品，由指导老师审阅，完成毕业设计论文答辩。河南理工大学毕业设计论文 2 数码日历钟的设计与制作任务分析2、 数码日历钟的设计与制作任务分析2.1 数码日历钟的设计与制作任务的分析与分解本设计任务比较复杂，要考虑的问题很多，故需对设计与制作任务进行分析和分解，使分解后的每一个子任务都在能够容易解决的范围之内。为此，通过对本设计任务的分析，将其按硬件和软件两个方面各
11、分解为几个模块。它们分别是：(1) 硬件根据所选方案画出硬件电路原理图；根据所选方案，列出所需硬件元器件、制作与调试工具清单（软硬件）；准备制作与调试工具（软硬件）；照单购买所需元器件并进行逐一测试，保证完好；根据硬件电路原理图搭建电路，并进行电路焊接；对硬件电路进行测试与调试，保证无虚焊、短路等故障；(2) 软件12864液晶的显示，编写12864液晶的基础显示函数；根据已知日期推算出相应的星期几；利用实时时钟芯片DS1302提供日期和时间，从而实现电子钟功能；编写按键扫描程序，能够识别按键，并通过相应的按键调整年份、月份、日期、时、分；数字温度传感器18B20的使用；所测温度结果数据的处理
12、及显示。2.2设计方案的论证及选择(1) 硬件方面：l 主控模块：单片机芯片的选择：考虑到本程序较为复杂，目标程序可能占用存储空间较大，故应选择程序存储器容量稍大一些的单片机芯片较好，但又要顾及尽量降低成本，程序开发、调试、载入方便。综合考虑，决定选用目前占有较大市场份额、技术成熟、资料丰富的Atmel公司生产的AT89S52单片机。晶振的选择：由于本设计中读取时间和温度的时刻由定时/计数器控制，为便于计算定时/计数器的初值和定时时长，故采用稳定性较高的、固有振荡频率为12MHz的石英晶体振荡器。l 显示模块：显示模块既可采用数码管显示，也可采用液晶显示。数码管的优点是价格便宜，显示亮度高，但
13、它也有不少不足之处：当显示的信息量较大时，所用数码管较多，接口电路复杂，编程麻烦；而且其体积较大，不宜用于便携式产品，显示也不够美观；当其中某一段出现劣化而不能正常显示时，需整体更换。图形液晶显示模块的优点是价格适中，与单片机的接口电路简单，便于编程控制其显示，体积小、质量轻、功耗低（功率为10mW，5V电源供电、工作电流只有2mA）、寿命长、可靠性高、显示操作简单，显示美观，且显示的信息量大，特别适合用于便携式电子产品中作显示器件。故本设计中的显示模块决定采用12864点阵图形液晶显示器。l 实时时钟模块：我们固然可以利用单片机本身自带的定时/计数器提供秒信号实现电子日历钟，但这过于消耗单片
14、机资源，且由于中断响应影响到时钟的精度，而且一旦主机掉电后重新启动时系统的时间日期必将再次初始化，每次上电后必须重新调整日期和时间初始值。本设计决定采用美国Dallas半导体公司的DS1302实时时钟芯片实现日历钟功能。DS1302可以在主机掉电后由后备电源为其供电，从而保证日期和时间在主机掉电后依旧保持运行，不需每次上电调整。而且DS1302还提供了为后备电源涓流充电的功能。DS1302自身还有31个字节的RAM空间，可以存储其他数据，从而为系统功能进一步拓展提供了空间。l 温度测量模块：温度测量模块当然可以采用较为简单的热敏电阻，其阻值会随着周围环境温度的变化而变化。热敏电阻的优点是电路及其工作原理都较为简单，但其测量结果为模拟量，要让单片机去处理其测量结果，需通过ADC（模数转换器）电路，这样又增加了不少成本，且需熟悉ADC与单片机的接口电路及其编程，这就增加了开发的难度和时间，比较麻烦。当然也可采用模拟温度传感器，如LM35，它测得的结果同样是模拟量，也需通过A/D转换，单片机才能处理，既提高了开发成本，又增加了开发难度，故本设计放弃采用以上这两种方案，决定采用DALLAS 公司的“一线式”接口的数字化温度传感器DS18B20。相比热敏电阻，该传感器
