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1、天津电子信息职业技术学院课程设计电子万年历的设计与制作通信S11-1班电子技术系课题名称 班级 专业 所在系通信技术电子万年历的设计与制作摘要单片机就是微控制器，是面向应用对象设计、突出控制功能的芯片。单片机接上晶振、 复位电路和相应的接口电路，装载软件后就可以构成单片机应用系统。将它嵌入到形形色 色的应用系统中，就构成了众多产品、设备的智能化核心。本设计就是应用单片机强大的 控制功能制作而成的电子万年历 关键词：单片机；时钟电路；动态扫描；目录一、设计要求与方案论证 61. 设计要求： 62. 系统基本方案选择: 6(1) 单片机芯片的选择方案和论证： 6(2) 显示模块选择方案和论证： 7
2、(3) 显示器的结构 73. 键盘模块的选择: 84. 方案论证: 8(1)技术可行性: 8二、系统的硬件设计与实现 91. 电路设计框图： 92. 系统硬件概述： 9(1)控制模块 9(2)结构 93. 脚定义及功能 10(1)源及时钟引脚 10(2)控制引脚 10(3)I/O 口引脚 103片外总线结构 104. 要单元电路的设计: 11(1)控制模块的设计： 11（2）模块器件 12（3）电路模块的设计 13（4）电路原理及说明 14（5）数据的输出与输入（I/O） 15（6）DS1302 的寄存器 155. 显示模块的设计 16三、系统的软件设计 171. 程序流程框图: 172. 子
3、程序的设计： 20（1）键盘子程序的实现: 20（2）.读写 DS1302 子程序 203. 系统硬件电路设计： 224. 系统硬件PROTEUS仿真原理图：235主要单元电路的设计： 23（ 1）显示 4.1 显示部分设计 23（ 2）键盘接口： 24（ 3）按键开关去抖动问题： 24（ 4）查询式按键及其接口： 25（ 5）矩阵式键盘及其接口 25（ 6）键盘扫描控制方式： 25四、测试结果分析与结果 261. 测试结果分析 26（1）在测试中遇到 LEDLCD16824 不显示 26（2）按键调整时,不是按单位递增和递减27五、系统评价 27六、系统程序清单 27七、谢辞 30八、参考文
4、献 30绪论随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计时 的消费需求也是越来越多。二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是电子时钟，它是近代世界钟表业界的 第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差 从分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革命是石 英晶体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩 小到秒级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用，使计时产品的走时日差从分级缩 小到 1/600万秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方 式，直
5、观明了，并增加了全自动日期、星期的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因 此，电子时钟的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步本设计采用的是AT89S52单片机，该单片机采用的MCU51内核，因此具有很好的兼容 性，内部带有8KB的ROM,能够存储大量的程序，最突出特点是具有ISP在系统烧写功能, 使得烧写程序更加方便。计时芯片采用DALLAS公司的涓细充电时钟芯片DS1302,该芯片通过简单的串行通信 与单片机进行通信，时钟/日历电路能够实时提供年、月、日、时分、秒信息，采用双电 源供电，当外部电源掉电时能够利用后备电池准确计时。通过此次设计能够更加牢固的掌握单片机的应用技术，增强动手能力、硬件
6、设计能力 以及软件设计能力。一、设计要求与方案论证1.设计要求：本电子时钟能动态显示分钟、秒2.系统基本方案选择:1）单片机芯片的选择方案和论证：采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM存储空间，能于 3V 的超低压工作,而且与 MCS-51 系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具 备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能 需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二:采用AT89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51 系列单片机完全该芯
7、片内部存储器为8KB ROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有 在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能 需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用AT89S52作为主控制系统.方案三：DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31 字 节静态RAM,采用SPI三线接口与CPU进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的 时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.55.5V。
8、采用双电源供电(主 电源和备用电源)，可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能 力。利用单片机强大的控制功能就可实现实时计时的功能，而且消耗的系统资源少，程序 简单。2) 显示模块选择方案和论证：方案一：采用 LED 液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样, 清晰可见,但是价格昂贵，需要的接口线多，所以在此设计中不采用LED液晶显示屏.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.采用LED数码管动态扫描,LED数码管价
9、格适中，对于显示数字最合适,而且采用动态扫 描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。LED 显示数码管常见的LED显示具有清晰明亮的特点。是显示接口也是绝大多数单片机应用系统必备 的部件之一。发光二极管组成的显示器是单片机应用产品中最常用的廉价输出设备。它由若干个发 光二极管按一定的规律排列而成。当某一个发光二极管导通时，相应的一个点或一笔画被 点亮，控制不同组合的二极管导通，就能显出各种字符。所以采用了 LED数码管作为显示。(3) 显示器的结构常用的7段显示器的结构如图所示，发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器， 阴极连在一起的成为共阴显示器。 1 位显示器由8个发光二极管组成，其中
10、 7个发光二极 管 ag 控制 7 个笔画的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画的七段显示 器能显示的字符较少，字符的形状有些失真，但失控简单，使用方便。0 (LLLL? 0a b c d e f a共阴共阳3.键盘模块的选择:在对日期和时间进行切换，对日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 口线构成的单个按键电路。 独立式按键电路配置灵活，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。其特点是简单且不增加成本，这种
11、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，日期加 1 键，月数加 1 键，年数加 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。4.方案论证:(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I/O 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
12、/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： 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。 系统扩展
13、、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、硬件利用系数。 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。有优异的性能、价格比。综上各方案所述，对此次作品的方案选定：采用C52作为主控制系统；LED数码管动态 扫描作为显示。二、系统的硬件设计与实现1. 电路设计框图：2. 系统硬件概述：(1)控制模块AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O 口 PO,P1,P2,P3, MCS-51单片机 共有4个8位的I/O 口(PO、Pl、P2、P3)，每一条I/O线都能独立地作输出
14、或输入。如 图所示。(2)结构按功能分为8部分：CUP，程序存储器，数据存储器，时钟电路，串行口，并行I/O口，中断系统，定时/计数器。3. 脚定义及功能(1) 源及时钟引脚Vcc：接+5V电源Vss :接地XTAL1和XTAL2:时钟引脚，外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此两引脚端 用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。(2) 控制引脚RST/Vpq： RST是复位信号输入端，Vpd是备用电源输入端。当RST输入端保持2个机 器周期以上高电平时，单片机完成复位初始化操作。当主电源Vcc发生故障而突然下降到一定低电压或断电时，第2功能Vpd将为片内RAM
15、提供电源以保护片内 RAM 中的信息不丢失。ALE/PROG：地址锁存允许信号输入端。在存取外存储器时，用于锁存低8位地址信号。 当单片机正常工作后，ALE端就周期性地以时钟振荡频率的1/6固定频率向外输出正脉冲 信号。此引脚的第2功能PROG是对片内带有4K字节EPROM的8751固外程序时，作为编 程脉冲输入端。PSEN：程序存储器允许输出端。当片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。CPU 从外部程序存储器取指令时，PSEN信号会自动产生负脉冲，作为外部程序存储器的选通信 号。EA/Vpp：程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时，CPU执行片内程序存储器指 令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令；当EA为低电平 时， CPU 只执行片外程序存储器指令。(3)I/O 口引脚P0.
