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1、毕业设计报告（论文）报告（论文）题目：基于AT89C51的时钟设计作者所在系部: 作者所在专业：作者所在班级:电子工程系应用电子技术07211作者姓名，作者学号：20073021103指导教师姓名：王达伟完成时间：2010年6月5日北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院电子工程系毕业设计（论文）任务书姓名：专北：应用电子技术班级：07211 学号：20073021103指导教师：王达伟职称：讲师完成时间：2009年6月5曰毕业设计（论文题目：基于AT89C51的时钟设计设计目标：利用51单片机的的理论知识，设计实现能够实现LED上显示年、月、日、 星期、时、分、秒，还具有时间校准等功能。技术
2、要求：1.对年、月、日、时、分、秒、星期进行计时 2.具有时间校准功能所需仪器设备：计算机一台成果验收形式：原理图、仿真结果参考文献：MCS51单片机应用教程、51单片机C语言程序设计快速入门时间安排15周6周立题论证39周-13周仿真调试27周-一8周方案设计414周一16周成果验收随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对吋间的要求越来越高，精准数字计吋的消 费需求也是越来越多。单片机自20世纪70年代问世以來，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注， 应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、 可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，
3、在我国，单片机已广泛地应用 在工业自动化控制、自动检测、裨能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等 各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过 对它的学习、应用，以AT89C51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个电子日历时钟, 从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力！本文介绍了基于AT89C51单片机的多功能电子万年历的硬件结构和软硬件设计方法。系统 以AT89C51单片机为控制器，以串行时钟日历芯片DS1302记录口历和时间，它可以对年、 月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。万年历采用直观的数字显示， 可以在上显示年、月、日、
4、星期、吋、分、秒，还具有时间校准等功能。此万年历具 有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，具有广阔的市场前 景。关键词AT89C51；电子口历；DS1302第1章设计要求与方案论证31. 1引言31.2功能要求31.3方案论证31.3. 1技术可行性31.3.2单片机的选择 41.3.3显示模块的选择41. 3. 4键盘的选择41.3. 5总体方案论证与选择5 第2章系统硬件电路的设计72. 1电路设计72. 2系统硬件概述82. 2. 1 主控制器 AT89C5182. 2. 2时钟电路DS1302 8 2. 3主要单元电路的设计 11 2. 3. 1显不电路11 2
5、.3.2 MAX7219的工作原理132. 3. 2键盘接门14 第3章系统的软件设计 16 3.1显示驱动程序流程图16 3.2日历程序 16 致 谢 26 参考文献 27第1章设计要求与方案论证 1.1引言随着电子技术的发展，人类不断研究，不断创新纪录。本文提出了一种基于AT89C51单片机的FI历设计方案，本方案以AT89C51单片机作为主控 核心，与时钟芯片DS1302、按键、LED显示等模块组成硬件系统。在硬件系统中设有独立 按键和LED显示器，能显示丰富的信息，根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选 择时间等，综上所述此电子日历历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本
6、低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，只有广阔的市场前景。1.2功能要求本电子日历能动态显示年、月、日、星期、小时、分钟、秒。1.3方案论证1.3.1技术可行性随着国内超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。集成技术 的最新发展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器、数据存储器、并行1/0 口、串行 I/O 口、定时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算 机（Single-Chip Microcomputer）。而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊 功能单元，如A/D、D/A转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单
7、元、 PWM控制输出单元、PWM输出时的死区可编程控制功能等。因此，只要外加一些扩展电路 及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，如工业流水线控制系统、作为家用电 器的主控制器、分布式控制系统的终端节点或作为其主控制节点起中继的作用、数据采集系统、自动测试系统等。单片机的出现，并在各技术领域中得到如此迅猛的发展，与单片机构成计算机应用系 统所形成的下述特点有关：1）单片机构成的应用系统有较大的可靠性。这些可靠性的获得除了依靠单片机芯片 本身的高可靠性以及应用有最少的联接外，还可以方便地采用软、硬件技术。2）系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统，应用系统有较高的软、硬
8、件利用系数。3）由于构成的应用系统是一个计算机系统，相当多的测、控功能由软件实现，故具有柔性特征，不须改变硬件系统就能适当地改变系统功能。4）有优异的性能、价格比。1.3.2单片机的选择方案一：采用传统的AT89C51作为电机的控制核心。单片机算术运算功能强，软件编程灵 活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。方案二：采用FTC10F04单片机，还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如K: 8KB Flash ROM,可以擦除1000次以上，
9、数据保存10年。由于木系统对CPU运算速度要求很高，需要执行很复杂的运算，方案一成木比较低，适合 做设计，方案二运算速度高，性能好，所以两种方案都有可取之处。选用方案一作为主方案，方案二作为备用方案。1.3.3显示模块的选择方案一：使用液晶显示屏显示时间数字。液晶显示屏（LCD）只有轻薄短小、低耗电量、无辐射 危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高， 抗干扰能力强等特点。但由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用按制芯片创建 字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片，不易维护。方案二：
10、使用传统的LED数码管显示。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、 防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高， 称重轻，精确可靠，操作简单。数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。根据以上的论述，采用方案二。在木系统中，我们采用了八段四位一体数码管串口的动态 显示，由于显示位数较多，故应使用显示驱动，在本设计中采用MAX7219显示驱动芯片。1.3.4键盘的选择在对tl期和吋间进行切换，对H期和时间进行调节校准过程中，系统需要产生激励电流,因此需要用按键。方案一：使用独立式键盘。独立式键盘是指直接用I/O门线构成的单个按键电路。
11、独立式按键电路配罝灵活，软件结构简单。方案二：使用矩阵式键盘。矩阵式键盘是由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。其特点是简单II不增加成本，这种键盘适合按键数量较多的场合。根据以上的论述，因本系统需要的按键不多，星期加1键，日期加1键，/数加1键，年数加1键，秒数加1键，分数加1键，时数加1键，时间/日期切换键，要求简单。所以采用方案一独立式键盘。1.3.5总体力案论证与选择按照系统设计功能的要求，初步确定系统由主控模块、时控模块、显示驱动及显示模块和键盘接口模块共5个模块组成，电路系统构成框图如图1. 1所示。图1.1电子万年历电路系统构成框图主控芯
12、片使用51系列AT89C51单片机，时钟芯片使用美国DALLAS公司推出的一种高性 能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。采用DS1302作为计时芯片，可以做到计时准 确。更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2. 55. 5V电源，再2. 5V时耗 电小于300nA）,而且DS1302可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电， 可以保证后备电源基本不耗电。显示驱动采用N1AX7219, MAX7219是微处理器和共阴极 八段八位LED数码管显示、图条/柱图显示或64点阵显示接口的小型芈行输入/输出芯片。片内包括BCD译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8X8静态R
13、AM。外部只需要 一个电阻设置所有LED显示器字段电流。MAX7219和微处理器只需三根导线连接，每 位显示数字有一个地址由微处理器写入。允许使用者选择每位是BCD译码或不译码。 使用者还可选择停机模式、数字亮度控制、从18选择扫描位数和对所冇LED显示器的测试模式。显示模块采用普通的共阴极四位一体八段LED数码管。第2章系统硬件电路的设计2.1电路没计图2. 1日历电路原理图图2. 1示为电子口历电路设计原理图，系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、显示 驱动MAX7219电路，显示电路及键扫描电路组成。2.2系统硬件概述2.2.1主控制器AT89C51ATMEL公司生产的AT
14、89C51单片机采用高性能的静态80C51设计，并采用先进工艺制造， 还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下：8KB Flash ROM,可以擦除1000次以上，数据保存10年。256字节内部RAM;电源控制模式；时钟可停止和恢复；空闲模式；掉电模式；6个中断源；4个中断优先级；4 个 8 位 I/O 口；全双工增强型TUAR;3个16位定时/计数器：TO、T1 （标准80C51）和增加的T2 （捕获和比较）；全静态工作方式：024MHZ。2.2.2时钟电路DS13021. DSI302d的性能特性实吋吋钟，可对秒、分、吋、日、周、月以及带闰年补偿的年进行比较；用于高速数据暂存的31相位RAM；最少引脚的串行1/0;2. 55. 5V电压工作范围；2. 5V时耗小于300nA；用于吋钟或RAM数据读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式；简单的三线接口；可选的慢速充电（至Vccl）的能力。DS1302时钟芯片包括实时时钟/口历和31字节的静态RAM。它经过一个简单的串行接门与VCC118Z3VCC2XI匚27ZD SCLKX2C36I/OgkdCZ45ZJ RST微处理器通信。实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。对于小于31
