《单片机课程设计(论文）-电子万年历》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计(论文）-电子万年历（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1摘要本设计是电子万年历。具备两个功能：能显示年月日时分秒及星期信息，并具有可调整日期和时间功能。我选用的是单片机(8051)来实现电子万年历的功能。该电子万年历能够成功实现时钟运行、调整、显示年月日时分秒信息。该电子万年历使用 DS1302 与单片机 8051 相连接,通过软件编程的方法实现了以 24 小时为一个周期同时显示小时,分钟和秒的要求。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用点阵字符型液晶显示模块动态扫描显示单片机内部处理的数据。同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。本电子万年历采用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通
2、过软件编程来完成,这就降低了硬件电路的复杂性,也降低了成本。在该设计与制作中我选用了单片机 8051,它是低功耗、高性能的 CMOS 型 8 位单片机。片内带有 4KB 的存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外 , 8051 片内有 128B 的 RAM、32 条 I/O 口线、2 个 16 位定时计数器、5 个中断源、一个全双工串行口等。因此，采用 8051 原理制作的电子万年历，不仅仅在原理上能够成功实现计时等功能，也更经济，更适用，更符合我们实际生活的需要。2目录1 设计的意义及主要功能 .31.1 意义 .31.2 主要功能 .32 方案论证 .32.1 显示模块方案选择和论证
3、 .32.2 时钟芯片方案选择和论证 .32.3 最终电路设计方案 .33 硬件电路的设计 .44 总结 .65 参考文献 .6附录 .731 设计的意义及主要功能1.1 意义电子万年历作为电子类小设计不仅是市场上的宠儿，也是是单片机实验中一个很常用的题目。因为它有很好的开放性和可发挥性，因此对作者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。而且在操作的设计上要力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。所以，电子万年历无论作为竞赛题目还是毕业设计题目都是很有价值。1.2 主要功能设计一台电子万年历，主控芯片采用 8051 单片机，日历时钟芯片采用美国 DALLAS
4、公司推出的高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟 DS1302，显示器采用点阵字符型液晶显示模块，分 2 行显示，第 1 行显示日、月、年，第 2 行显示时、分、秒。2 方案论证2.1 显示模块方案选择和论证方案一：采用 LED 数码管动态扫描,LED 数码管价格适中,对于显示数字合适,采用动态扫描法与单片机连接时,虽然占用的单片机口线少，但连线还需要花费一点时间，所以也不用此种作为显示。方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。方案三：采用 LCD 液晶显示屏,液晶显示屏
5、的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见2.2 时钟芯片方案选择和论证方案一：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、年进行计数，而且精度高,位的 RAM 做为数据暂存区，工作电压2.5V5.5V。2.3 最终电路设计方案对此次作品的方案选定: 采用 8051 作为主控制系统; DS1302 提供时钟;LCD 液晶显示屏作为显示。 （
6、注：在这学期的专业课中主要学习了 8051 单片机，对 8051 单片机的功能有了较为全面的认识，故本次设计采用 8051 单片机）43 硬件电路的设计图 1 所示为电子万年历的硬件电路图，主要包括 8051 单片机、日历时钟芯片DS1302、点阵字符型液晶显示模块。日历时钟芯片 DS1302 是一种串行接口的实时时钟，芯片内部具有可编程日历时钟和 31 个字节的静态 RAM，日历时钟可自动进行闰年补偿，计时准确，接口简单，使用方便，工作电压范围宽（2.5V5.5V） ，功耗低，芯片自身还具有对备份电池进行涓流充电功能，可有效延长备份电池的寿命。XTAL218XTAL119ALE30EA31P
7、SEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD63P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.2/ECI3P1.3/CEX04P1.4/CEX15P1.5/CEX26P1.6/CEX37P1.7/CEX48P3.0/RXD10P3.1/TXD1P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A92P2.2/A1023P2.3/A1 24P2.4/A1225P
8、2.5/A1326P2.6/A1427U18051D714D613D512D41D310D29D18D07 E6RW5RS4 VS1VD2VE3LCD1LM016L1 2U2:A74HC0412 3U4:A74HC0D03 Q02D14 Q15D27 Q26D38 Q39D413 Q412D514 Q515D617 Q616D718 Q719OE1LE1U574HC373GNDVDC110uR110k2p X1CRYSTAL2p12 3U3:A74HC034U2:B74HC04RST5SCLK7I/O6X12X23VC18VC21U6DS1302图 1图 2DS1302 采用 8 脚 DIP
9、封装，其引脚排列如图 2 所示，各引脚功能如下。 Vcc1,Vcc2：电源输入。 GND：地。 X1，X2：外接 32.768KHz 石英晶振输入。 RST：复位 /通信允许。 I/O：数据输入/输出端。5 SCLK：串行时钟输入。 8051 单片机与 DS1302 之间采用 3 线串行通信方式。复位/通信允许信号 RST 接到单片机的 P1.5 引脚， RST=1 允许通信，RST=0 禁止通信；串行时钟信号 SCLK 接到单片机的 P1.6 引脚；数据输入 /输出信号 I/O 接到单片机的 P1.7 引脚。8051 作为主机通过控制RST、SCLK 和 I/O 信号实现两芯片间的数据传送。
10、DS1302 芯片的 X1 和 X2 端外接 32.768KHz 的石英晶振， Vcc1 和 Vcc2 是电源引脚，单电源供电时接 Vcc1 脚，双电源供电时主电源接 Vcc2，备份电池接 Vcc1，如果采用可充电镍镉电池，可启用内部涓流充电器在主电压正常时向电池充电，以延长电池使用时间。备份电池也可用 1F 以上的超容量电容代替，需要注意备份电池电压应略低于主电源工作电压。数据传送是以 8051 单片机为主控芯片进行的，每次传送时由 8051 向 DS1302 写入一个命令字节开始。命令字节的格式如下：命令字节的最高位必须为 1。RAM/CK 位为 DS1302 片内 RAM/时钟选择位，R
11、AM/CK=1 选择 RAM 操作， RAM/CK=0 选择时钟操作。RD/W 位为读写控制位，RD/W=1 为读操作，表示 DS1302 接受完命令字节后，按指定的选择对象及寄存器（或RAM）地址，读取数据并通过 I/O 线传送给单片机 8051.RD/W=0 为写操作，表示DS1302 接受完命令字节后，紧跟着再接收来自单片机 8051 的数据字节，并写入到DS1302 相应的寄存器或 RAM 单元中。A4A0 为片内日历时钟寄存器或 RAM 的地址选择位。DS1302 与 8051 之间通过 I/O 线进行同步串行数据传送，SCLK 为串行通信时的位同步时钟，一个 SCLK 脉冲传送一位
12、数据。每次数据传送时都以字节为单位，低位在前，高位在后，传送一个字节需要 8 个脉冲。数据传送可以单字节方式或多字节突发方式进行。数据单字节方式传送时序如图 3 所示，在 RST=1 期间，8051 单片机先向 DS1302 发送一个命令字节，紧接发送一个字节的数据，DS1302 在接收的命令字节后自动将数据写入指定的片内地址或从该地址读取数据。图 3数据多字节突发方式传送时序如图 4 所示。RST=1 期间，若 8051 单片机向 DS1302发送的命令字节中 A0A4 全为 1，则 DS1302 在接收到这个命令字节后可以一次进行 8个字节日历时钟数据或是 31 个片内 RAM 单元数据的
13、读写操作。6图 4从以上时序可知，单字节方式传送一次数据需要 16 个 SCLK 脉冲，多字节传送方式传送一次数据在对日历时钟进行读写时需要 72 个 SCLK 脉冲，而在对片内 RAM 单元读写时则最多需要 256 个 SCLK 脉冲。单字节操作方式可保证数据传送时的安全性和可靠性，多字节操作方式则可提高数据传送速度，两种方式可视需要灵活选用。另外 DS1302的外接晶振推荐采用 32.768KHz，电容推荐 6pF，由于晶振频率较低，也可以不接电容，对计时精度影响不大。DS1302 共有 12 个寄存器，其中 7 个寄存器与日历时钟有关，存放的数据为 BCD 码格式，日历、时钟寄存器地址及
14、其内容如图 5 所示。秒寄存器的第 7 位为时钟暂停控制位，该位为 1 时暂停时钟振荡器，DS1302 进入低功耗状态，该位为 0 时启动时钟。时寄存器的第 7 位为 12 或 24 小时方式选择，该位为 1 时选择 12 小时方式，该位为 0 时选择24 小时方式。在 12 小时方式下，时寄存器的第 5 位为 AM/PM 选择，该位为 1 时选择PM，该位为 0 时选择 AM，在 24 小时方式下，时寄存器的第 5 位为第 2 个小时位（2023）。图 5电子万年历的显示部分采用点阵字符型液晶显示模块，以直接方式与 8051 单片机进行接口。将单片机的 P2.7 通过适当逻辑门电路组合接到液晶显示模块的 E 端，P0 口通过外部锁存器得到的最低 2 位地址线 A0 和 A
