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1、济源职业技术学院毕 业 设 计题目电子日历设计系 别机电系专业电气自动化技术班级电气0601姓名孙浩杰学号06040111指导教师孟慧霞日期2008年11月设计任务书设计题目：电子日历设计设计要求：通过在图书馆和网上查找资料，整理和总结内容，独立的完成自己的设计内容。并且对所设计内容了解原理，能够发现在设计中出现的问题并一一解决。并完成以下几点要求：能够显示年、月、日和时间；电子日历的设计主芯片用单片机、走时用时钟芯片实现；用按键实现省电和正常显示之间切换。设计进度要求：第一周：选定毕业设计题目； 第二周：收集和查找相关资料；第三周：硬件的分析和设计；第四周：软件的分析和编译程序；第五周：上机
2、调试并验证结果；第六周：撰写毕业设计论文；第七周：定稿毕业设计论文；第八周：准备毕业答辩。指导教师（签名）：摘 要日历的功能可实现年、月、日、时、分、秒的显示。随着社会的发展日历的功能越来越强大，精确度越来越高。本次设计的日历采用DS12C887时钟芯片，该芯片精确度高，性能可靠。本设计总体分为硬件部分和软件部分。硬件部分可分为：时钟芯片DS12C887、AT89C51等。根据论文要求显示需要用到16个数码管，而且采用动态显示，需要对位码进行扩展。经过考虑采用74LS154作位码选择器。74LS154是一个4入16出的译码器，只需用单片机的I/O口就可以控制16个数码管的位码。为了达到省电的目
3、的可采用一个按键来控制数码管的亮灭。当按键按下后，数码管正常显示时间，不按的情况下数码管自动进入省电模式。本设计非常适合家庭使用。电源采用5V电压供电。走时精确，是现代家庭必备的设备之一。关键词：单片机,日历，DS12C887，时钟芯片，AT89C51。目录摘要II1 单片机的发展及应用21.1 单片机的发展21.2 单片机的应用领域32 设计思路及总体框图42.1 设计思路42.2 系统总体框图53 硬件的选择63.1 时钟电路63.2 AT89C51133.3 ULN2003A及74LS154174 软件设计204.1设计程序有：主程序、读取时间的子程序和显示刷新程序204.2 系统调试2
4、8致谢30参考文献31附录A321 单片机的发展及应用1.1 单片机的发展单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，其趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。自1976年9月Intel公司推出MCS-48单片机以来，有关公司都争相推出各自的单片机。如GI公司推出PIC1650系列单片机，Rockwell公司推出了与6502微处理器兼容的R6500系列单片机。1978
5、年下半年Motorola公司推出M6800系列单片机，1980年Intel公司在MCS-48系列基础上又推出了高性能的MCS-51系列单片机。这类单片机均带有串行I/O口，定时器/计数器为16位，片内存储容量（RAM，ROM）都相应增大，并有优先级中断处理功能，单片机的功能、寻址范围都比早期的扩大了，它们是当时单片机应用的主流产品。1982年Mostek公司和Intel公司先后又推出了性能更高的16位单片机MK68200和MCS-96系列，NS公司和NEC公司也分别在原有8位单片机的基础上推出了16位单片机HPC16040和PD783系列。1987年Intel公司又宣布了性能比8096高两倍的
6、CMOS型80C196，1988年推出带EPROM的87C196单片机。由于16位单片机推出的时间较迟、价格昂贵、开发设备有限等多种原因，至今还未得到广泛应用。而8位单片机已能满足大部分应用的需要，因此，在推出16位单片机的同时，高性能的新型8位单片机也不断问世。如：Motorola公司推出了带A/D和多功能I/O的68MC11系列。目前国际市场上8位、16位单片机系列已有很多，但是，在国内使用较多的系列是Intel公司的产品，其中又以MCS-51系列单片机应用尤为广泛，二十几年经久不衰，而且还在更进一步发展完善，价格越来越低，性能越来越好。1.2 单片机的应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家
7、用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用；单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2.在工业控制中的应用；用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系
8、统，与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用；可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用；现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从 ， 机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动 ，集群移动通信，无线电对讲机等。5.单片机在医用设备领域中的应用。单片机在医用设备中的用途亦相当广
9、泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的。比如说本次设计的电子万年历可用于千家万户，现已是每个家庭和个人不可缺少的一部分。2 设计思路及总体框图2.1 设计思路处理器程序用作非易失内存，在更新周期也可访问。RTC 实时时钟加RAM向处理器提供三个独立的，自动的中断源。定闹中断的发生率可编程，从每秒一次到每天一次，周期性中断的发生率可从500ms到122s选择。更新结束中断于向程序指示一个更新周期完成。中断控制和状态位在寄存器B和C中，本文的其它部分将详细描述每个中断发生条设计的题目是电子万年
10、历，根据设计要求所设计的日历要实现年、月、日、时、分、秒的正常显示。要想显示年、月、日、时、分、秒的正常显示必须有硬件和软件的结合。硬件主要涉及到：AT89C51、DS12C887等。软件通过框图编写出程序。AT89C51主要功能是存储程序、根据程序的内容对各个端口进行判断并做出相应的处理。DS12C887主要的功能是实现年、月、日、时、分、秒的显示效果。根据设计的要求日历要显示年、月、日、时、分、秒的显示就需要16个显示数码管。如（2005年01月01日即显示为20050101、12点30分30秒即显示为12-30-30），数码管采用7段共阴极数码管。因为数码管数量较多，需要采用动态显示。在
11、本设计中主要是实现时钟日历的正常显示。DS12C887时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能,将DS12C887记忆的时间送给AT89C51单片机进行存储经过处理之后从P0口把段码送给LED数码管显示；AT89C51的P1.0P1.3做位码输出给74LS154译码器,单片机每个端口有8根线，而要控制16个数码管的显示就需要单片机的16根线来做位码端口，所以用416译码器来扩展位码输出端口，这样只需要单片机的4根线就可以控制16个数码管。当送出第一个段码时，单片机输出的位码是0001，而经过416译码器后就是1111 1111 1111 1110，这时就选中了第一个数码管显示；当送出第十六个
12、段码时，单片机输出的位码是1111，416译码器输出0111 1111 1111 1111，这时就选中了第十六个数码管显示。因为发光二极管从导通到发光有一定的延时。导通时间太小，发光太弱人眼无法看清，所以在段码和位码每送出一次后，应保持2ms左右，这个时间也不能太大，如果太大数码管就会闪烁，而且占用CPU时间也越多。根据设计要求，用按键来实现省电和正常显示的切换。当按键按下时进入正常显示模式，否则进入省电模式。2.2 系统总体框图设计电路采用ATMEL的AT89C51芯片来做CPU，用AT89C51的内部EPROM作为程序存储器。显示部分位码的扩展采用74LS154，七段数码管的驱动采用ULN
13、2003A，控制部分采用普通独立按键。在确定系统的大体形式之后，画出本系统的总框图如图2.1所示。图2.1 系统总框图系统总框图包括：单片机、复位电路、控制电路、显示电路、电源部分单片机即AT89C51芯片的主要功能是：存储程序、对存储程序进行相应的处理从I/O口输出。复位电路：在单片机上有一输入复位引脚RST,在单片机外部用电容和电阻控制RST。控制电路：是用一个按键控制日历的省电和正常显示。显示电路：主要用以实现日历的显示结果。电源部分：采用5V的电源供电。3 硬件的选择本次设计的万年历中其硬件电路主要包括：时钟芯片、单片机、显示电路、译码器以及电源等几部分。1.时钟芯片选择：选用DS12
14、C887实时芯片。2.单片机的选择：选用AT89C8051单片机，配备11.0592MHz晶振。P1.0-P1.4作数码管的位选口，P0.0-P0.6作数码管的段选口。3.显示电路选择：采用软件译码动态显示，共阴极LED数码管。4.电源选择：采用直流5V电源供电。5.译码器的选择：采用4线16线译码器74LS154。3.1 时钟电路本次设计采用实时时钟芯片是DS12C887，这种实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。此外，事实上时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系
15、统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据。LED数码管电子时钟电路采用24小时记时方式，日期和时间用6位数码管显示，采用AT89C51单片机，5V电池供电，只要使用一个按键开关即可以进入省电（ 显示LED 数码管）和正常显示两种状态。显示范围：年份可走99年，如2001-2099；日、月正常显示，能识别闰年闰月；时间采用24小时制。显示格式：日期按照年、月、日排列，如2005年12月20日显示为：051220；时间按时、分、秒排列，如12点30分55秒显示为12-30-55。显示位数：6位七段LED数码管作正常和节电显示。时钟误差：24小时误差35秒。DS12C887时钟芯片采用CMOS技术制成，该芯片带有内部晶体振荡器并内置有锂电池，因此断电后仍可运行十年以上且不丢失数据。时间、日历和定闹具有二进制码和BCD码两种形式，并可设定12小时或24小时制式以及Motorola和Intel总线时序。DS12C887内含128字节RAM，其中有10个时钟寄存器、4个控制寄存器和114字节通用RAM，所有RAM单元都具有掉电保护功能，因此可被用作非易失性RAM。DS12C887内部具有定闹中断、周期性中断、时
