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1、 单片机技术课程设计说明书摘 要本设计是基于 51 系列的单片机设计的电子万年历 ，可以显示年月日时分秒及星期等功能。设计过程中不但对单片机的理论基础而且外围扩展知识都进行了比较全面的准备。具备三个功能：（1） 显示年月日时分秒及星期（2） 具有可调整日期和时间功能（3） 具有闹钟设置功能关键词 单片机；AT89S52 芯片；矩阵式键盘Abstract The design is based on 51 series of microcontrollers designed electronic calendar, you can show date and time every second
2、 week, and other functions. The design process, not only the theoretical basis for microcontroller and peripheral expansion of knowledge and have conducted a more comprehensive preparation. Has three functions: (A) shows the date when the minutes and seconds, and weeks (2) The date and time function
3、s with adjustable (3) has set the alarm clock function Key words：SCM; AT89S52 chip; Matrix Keyboard 目 录1 设计任务及方案11.1 设计课题任务11.2 功能要求11.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明11.3.1 总体方案介绍11.3.2 工作原理说明12 万年历硬件系统的设计22.1 万年历硬件系统各模块功能简要介绍22.1.1 系统原理框图22.1.2 单片机最小系统22.1.3 显示电路22.1.4 行列式键盘32.2 万年历电路原理图、PCB 图、元器件布局图32.3 设计元器件
4、清单33 万年历软件系统的设计43.1 万年历使用单片机资源的情况43.2 万年历软件系统各模块功能简要介绍43.2.1 显示模块43.3 设计课题软件系统程序流程框图53.4 万年历程序清单74 仿真、万年历说明、误差分析及总结84.1 设计结论及万年历使用说明84.1.1 时间设置84.2 PROTEUS 软件仿真84.3 误差分析及调整84.4 设计体会84.5 教学建议8参考文献9致谢10附录1111 设计任务及方案1.1 设计课题任务设计一个具有日期.时间.星期功能的电子钟，并可以调整时间和设置闹钟等功能。1.2 功能要求正确显示时间和日期，具备准确的计时功能，并且有启动和暂停功能。
5、使用行列式键盘来控制它的启动、暂停和修改日期和时间，以达到准确无误地计时和显示日期和时间的目的。用 FYD128640402 液晶模块的自带字库实现，显示方便，大小适宜，显示程序简单等特点。1.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明1.3.1 总体方案介绍这次设计选用的是单片机(AT89S52)来实现电子万年历的功能。共具备两个功能:（1）显示年月日及分秒信息（2）具有可调整日期和时间功能。该电子万年历能够成功实现时钟运行，调整功能，且精确度经调试一天的误差在 2S 内。1.3.2 工作原理说明将 AT89S52 芯片作为内核，运用单片机定时器功能，当所设定时间截止，执行中断程序，实现时钟的调
6、整。通过 P0 口输送数据到液晶显示模块使它同步显示时钟的变化。判键执行子程序，通过矩阵式键盘调节时间和设置闹钟。当闹钟设定时间等于同步时间，蜂鸣器持续响 60 秒。通过反复测试有 24 小时的时间误差，每天 12 点自动调整误差，从而达到精准计时的目的。22 万年历硬件系统的设计2.1 万年历硬件系统各模块功能简要介绍2.1.1 硬件系统原理框图如图 2.1 所示：图 2.1 系统原理框图2.1.2 单片机最小系统AT89S52 是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片，有 4 个 I/O 口分别为 P0,P1,P2,P3。MCS-51 单片机共有 4 个 8 位的 I/O 口分别为P0、
7、P1、P2、P3，每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入。2.1.3 显示电路接口信号说明如表 2 所示：表 2.1 接 口 信 号序号 符号 引脚说明 型号符号 引脚说明1 VSS 电源地 DB5 12 DataI/O2 VDD 电源正极 DB6 13 DataI/O3 VO 液晶显示偏压输入 DB7 14 DataI/O4 RS 数据/命令选择端 CS1 15 片选 IC1 信号5 R/W 读写控制信号 CS2 16 片选 IC2 信号6 E 使能端 RST 17 复位端7 DB0 DataI/O VEE 18 负电源输出8 DB1 DataI/O NC 19 空脚9 DB2 DataI
8、/O NC 20 空脚10 DB3 DataI/O BLA 21 背光电源正极11 DB4 DataI/O BLK 22 背光电源负极32.1.4 行列式键盘在键盘中按键数量较多时，为了减少 I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，在这次设计中一共采用 16 个按键，直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显。2.2 万年历原理图.PCB 图.元器件布局图原理图、PCB 图及元器件布局图见附录 1，2，32.3 元器件清单元器件清单见附录 443 万年历软件系统的设计3.1 万年历使用单片机资源的情况本设计将 P1 口作为行列式键盘与单片机之间的接口，用 P0 口作为液晶显示
9、的数据传送口，用定时计数器 1 作为定时中断。3.2 万年历软件系统各模块功能简要介绍3.2.1 显示模块基本显示模块设计的重点是由显示代码取得相应的段码、显示段码数据的串行发送。FYD128640402 显示模块的时序图（读操作时序和写操作时序）如图3.1，3.2 所示：图 3.1 显示模块读操作时序图图 3.2 显示模块写操作时序图53.2.2 行列式键盘行列式键盘的按键识别方法称为行扫描法，行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法。判断键盘中有无键按下，检查方法：将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平置为低，则表示键盘中有键按下，且闭合的键位于低
10、电平与 4 根行线相交叉的 4 按键位置。若所有列线均为高电平，则可证明无键按下。判断闭合键所在的位置有无键按下，即可确定具体闭合键。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线均为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列显示为低电平，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键即为闭合的按键。3.3 软件系统程序流程框图系统程序流程框图包括主程序流程框图，时间调整流程图和行列式键盘流程图，分别如图 3.3，3.4，3.5 所示：6图 3.3 主程序流程图7图 3.4 时间调整程序框图8图 3.5 行列式键盘程序流程框图3.4 程序清单见附录 59
11、4 设计结论、仿真结果、误差分析、教学建议4.1 设计结论及使用说明本次设计万年历在经过反复测试后，功能基本完成。4.1.1 时间设置开机按 C 键时钟开始计时，按 D 键停止；按年加一；按 1 则年份减一；按2 月份数加一；按 3 则月份减一；按 4 天数加一；按 5 则天数减一；按 6 小时数加一；按 7 则小时数减一；按 8 分钟加一；按 9 分钟减一；按 A 星期加一；按 B 星期减一。按 C 则复位重新开始计时。4.2 Proteus 仿真结果对程序进行编译，在软件的帮助下检查其中的错误并进行反复修改，显示结果准确无误，仿真结果非常成功。4.3 误差分析该电子万年历能够成功实现时钟运
12、行，调整功能，且精确度经调试一天的误差在 2S 内。4.4 设计体会通过这两周的课程设计，我学到了不少的知识。加深了我对于单片机和数字电路的认识，相信在以后的学习和工作中碰到这些基础的元器件我会更加得心应手。本课程设计的重要在于原理图的设计、PCB 的生成和硬件的调试，和程序的编写。设计过程中，我很认真地对待每一个细节，希望自己能做得更好。希望今后还有这样的机会，能够让我学到更多的知识。4.5 教学建议经过上学期的单片机课程学习，我学到了很多以前未接触过的新知识，根据个人学习情况，对单片机的教学提出两点建议：一、单片机课程的指令繁多，容易混淆，建议王老师在讲解指令系统时，指出这些指令的区别和注
13、意事项，发一些资料给我们参考与学习，多举实例，进一步激发我们学习这门课程的兴趣。二、上课时要多提问，给予每位同学同等的机会回答，学到更多的知识。10参考文献李广弟，朱月秀，冷祖祁.单片机基础.北京：北京航空航天大学版社，2008.12Li guangdi,Zhu yuexiu,Len zhuqi. Microcontroller based.Beijing: Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press,2008.12(in Chinese)2马忠梅.单片机的 C 语言应用程序设计.北京：北京航空航天大学版社，2008.2Ma
14、 zhongmei.SCM C-Language Application Programming.Beijing: Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press,2008.2(in Chinese)3B2B99.矩阵式键盘的结构及工作原理EB/OLhttp:/ qiaoyuan.SCM Principle and Application.Beijing: Electronic industry Press，1997.7（in Chinese）11致 谢大学三年已经进行过 3 次课程设计，经过老师的指导和自己的设计，对这次单片机课程设计万年历充
