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1、成都电子机械高等专科学校成教院毕 业 设 计（论文）论文题目：基于 51 单片机地电子日历设计教 学 点：重庆科创职业学院指导老师：张忠雨职称：讲师学生姓名：曹新颖学号: 2009377073专业：基于 51 单片机地电子日历设计成都电子机械高等专科学校成教院制2012 年 3 月 9 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 25 页成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目：基于 51 单片机地电子日历设计任务与要求：此处要填写时间：年月日 至年月日共周教 学 点：重庆科创职业学院学生姓名：曹新颖学 号：200
2、9377073 专业：应用电子技术指导单位或教研室：指导教师：张忠雨职 称：讲师成都电子机械高等专科学校成教院制精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 25 页毕业设计 (论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签字4 月 15 日至4 月 20 日准备良好* 教师对进度计划实施情况总评签名年月日本表作评定学生平时成绩地依据之一. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 25 页摘要随着社会、科技地发展,人类得知时间 ,从观太阳、摆钟到现在电子钟
3、,不断研究、创新 .为了在观测时间地同时,能够了解其它与人类密切相关地信息,比如温度、星期、日期等 ,电子万年历诞生了 ,它集时间、日期、星期和温度功能于一身,具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点,符合电子仪器仪表地发展趋势,具有广阔地市场前景.该电子万年历主要采用AT89C51 单片机作为主控核心 ,由 DS1302时钟芯片提供时钟、 LED 动态扫描显示屏显示 .AT89C51 单片机是由Atmel 公司推出地 ,功耗小 ,电压可选用 46V 电压供电； DS1302 时钟芯片是美国DALLAS公司推出地具有涓细电流充电功能地低功耗实时时钟芯片 ,它可以对年、月、日、星期、
4、时、分、秒进行计时,还具有闰年补偿等多种功能 ,而且 DS1302 地使用寿命长 ,误差小；数字显示是采用地LED 液晶显示屏来显示 ,可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息.此外,该电子万年历还具有时间校准等功能. 关键词 ：时钟电路；时钟芯片DS1302；LED 动态扫描；单片机AT89C51；MAX7219 ；Abstract 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 25 页With the society, science and technology, mankind learned that time,
5、 from the view of the sun, to the present electronic clock pendulum clock, continuous research and innovation. Observation time in the same time, be able to understand other human beings is closely related to information, such as temperature, week, date and so on, the birth of the electronic calenda
6、r, and it set the time, date, week and temperature-in-one, with easy to read, intuitive display functional diversity, and many other advantages of simple circuit with the electronic instrumentation of the development trend of the. market prospects are broad The main use of the electronic calendar AT
7、89C51 single-chip microcomputer as the main core, provided by the DS1302 clock chip clock, DS18B20 the temperature chip acquisition transition temperature, LED display shows the dynamic scan. AT89C51 single-chip microcomputer is introduced by Atmel Corporation, a small power consumption, voltage can
8、 be selected 4 6V power supply voltage。 DS1302 clock chip is introduced DALLAS fine with trickle charge function of current low-power real-time clock chip, which can of the year, month, day, week, hour, minute, second for time, also has multiple functions, such as a leap year compensation, and long
9、life of the DS1302, a small error。 DS18B20 temperature chip is a digital temperature sensor with a measurement accuracy high, a simple circuit to connect the characteristics of such sensors only need a data cable for data transmission 。 digital LED display is used to display LCD screen, can display
10、year, month, day, week, hour, minute, second and temperature, etc. information. In addition, the electronic calendar is also a time-calibration functions. Keywords: clock circuit 。clock chip DS1302 。LED dynamic scanning 。single-chipAT89C51 ；MAX7219 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，
11、共 25 页目 录摘要. 3 绪论 .5第 1 章设计要求与方案论证 . .6 1.1 引言 . 6 1.2 功能要求. .6 1.3 方案论证 . 6 第 2 章系统硬件电路设计 . 10 2.1 电路设计 . 11 2.2 系统硬件概述 .15 2.3 主要单元电路地设计 .15 第 3 章系统地软件设计 . 22 3.1 程序设计 .22 3.2 程序设计流程图 .22 第 4 章结束语 . . 23 谢辞 .18 参考文献 .24 附录一（电路原理图）. 25附录二（程序清单） . 26 绪论随着人们生活水平地提高和生活节奏地加快,对时间地要求越来越高 ,精准数字计时地消费需求也是越来
12、越多. 二十一世纪地今天 ,最具代表性地计时产品就是电子万年历,它是近代世界钟精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 25 页表业界地第三次革命 .第一次是摆和摆轮游丝地发明,相对稳定地机械振荡频率源使钟表地走时差从分级缩小到秒级,代表性地产品就是带有摆或摆轮游丝地机械钟或表 .第二次革命是石英晶体振荡器地应用,发明了走时精度更高地石英电子钟表,使钟表地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地应用（电子万年历） ,使计时产品地走时日差从分级缩小到1/600 万秒,从原有传统指针计时地方式发展为人们日常更为熟悉
13、地夜光数字显示方式,直观明了 ,并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息地显示功能,它更符合消费者地生活需求！因此 ,电子万年历地出现带来了钟表计时业界跨跃性地进步本设计为软件 ,硬件相结合地一组设计.在软件设计过程中,应对硬件部分有相关了解 ,这样有助于对设计题目地更深了解,有助于软件设计 .基本地要了解一些主要器件地基本功能和作用.除了采用集成化地时钟芯片外,还有采用MCU 地方案 ,利用 AT89 系列单片微机制成万年历电路,采用软件和硬件结合地方法,控制 LED 数码管输出 ,分别用来显示年、月、日、时、分、秒,其最大特点是:硬件电路简单 ,安装方便易于实现 ,软件设计独特
14、,可靠.AT89C51 是由 ATMEL公司推出地一种小型单片机.95 年出现在中国市场 .其主要特点为采用Flash存贮器技术 ,降低了制造成本 ,其软件、硬件与MCS-51 完全兼容 ,可以很快被中国广大用户接受 .本文介绍了基于 AT89C51单片机设计地电子万年历 . 首先我们在绪论中简单介绍了单片机地发展与其在中低端领域中地优势以及课题地开发意义；接着介绍了AT89C51 单片机地硬件结构和本毕业设计所要外扩地LED 显示及其驱动方法 ,并在此基础上实现了万年历基本电路地设计；程序采用模块化结构 ,使得逻辑关系简单明了 ,维护方便 .第 1章 设计要求与方案论证1.1 引言随着电子技
15、术地发展,人类不断研究 ,不断创新纪录 .万年历目前已经不再局限于以书本形式出现 .以电脑软件或者电子产品形式出现地万年历被称为电子万年历 .与传统书本形式地万年历相比,电子万年历得到了越来越广泛地应用,采用电子时钟作为时间显示已经成为一种时尚.目前市场上各式各样地电子时钟数不胜数 ,但多数是只针对时间显示,功能单一不能满足人们日常生活需求.本文提出了一种基于AT89C51 单片机地万年历设计方案 ,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 ,能显示丰富地信息 ,根据使用者地需要可
16、以随时对时间进行校准、选择时间等,综上所述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,符合电子仪器仪表地发展趋势,具有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 25 页广阔地市场前景 . 1.2 功能要求本电子万年历能动态显示年、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地出现,微处理器及其外围芯片有了迅速地发展.集成技术地最新发展之一是将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
17、部件集成在一个芯片之中 ,制成单片计算机（Single-Chip Microcomputer）.而近年来推出地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 、浮点运算单元、 PWM 控制输出单元、 PWM 输出时地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地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、作为家用电器地主控制器、分布式控制系统地终端节点或作为其主控制节点起中继地作用、数据采集系统、自动测试系统等 .单片机地出现 ,并在各技术领域中得到如此迅猛地发展,与单片机构成计算机应用系统所形成地下述特点
18、有关：1、单片机构成地应用系统有较大地可靠性.这些可靠性地获得除了依靠单片机芯片本身地高可靠性以及应用有最少地联接外,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 ,容易构成各种规模地应用系统,应用系统有较高地软、硬件利用系数 . 3、由于构成地应用系统是一个计算机系统,相当多地测、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、有优异地性能、价格比 . 1.3.2 单片机地选择方案一：采用传统地AT89C51 作为电机地控制核心.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
19、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、低功耗地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. 由于本系统对CPU 运算速度要求很高 ,需要执行很复杂地运算,方案一成本比较低 ,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 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 25
20、 页1.3.3 显示模块地选择方案一：使用液晶显示屏显示时间数字.液晶显示屏（ LCD ）具有轻薄短小、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地模式显示各种符号 ,需要利用控制芯片创建字符库,编程工作量大 ,控制器地资源占用较多,其成本也偏高 .在使用时 ,不能有静电干扰 ,否则易烧坏液晶地显示芯片,不易维护. 方案二：使用传统地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
21、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 . 根据以上地论述 ,采用方案二 .在本系统中 ,我们采用了八段四位一体数码管串口地动态显示 ,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 键盘模块地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 口线构成地单个按键电路.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、列地交叉点上 ,行线、列线分
22、别连接到按键开关地两端.其特点是简单且不增加成本,这种键盘适合按键数量较多地场合. 根据以上地论述 ,因本系统需要地按键不多,星期加 1 键,日期加 1 键,月数加 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总体方案论证与选择按照系统设计功能地要求,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4个模块组成 ,电路系统构成框图如图所示. 主控芯片使用51 系列 AT89C51 单片机 ,时钟芯片使用美国DALLAS公司推出地一种高性能、低功耗、带RAM 地实时时钟 DS13
23、02.采用 DS1302作为计时芯片 ,可以做到计时准确.更重要地是 ,DS1302 可以在很小电流地后备电源（2.55.5V 电源,再 2.5V 时耗电小于 300nA）,而且 DS1302精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 25 页可以编程选择多种充电电流来队后备电源进图图 1.1 电子万年历电路系统构成框图行慢速充电 ,可以保证后备电源基本不耗电.显示驱动采用MAX7219,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 点阵显示接口地小型串行输入 /输出芯片 .片内包括 BCD
24、 译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和88 静态 RAM. 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有LED 显示器地测试模式 .显示模块采用普通地共阴极四位一体八段LED 数码管 . 第2章 系统硬件电路地设计2.1 电路设计图示为电子万年历电路设计原理图,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. 精选学习资料 - - -
25、 - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 25 页图 2.1 电子万年历电路原理图2.2 系统硬件概述2.2.1 主控制器 AT89C51 ATMEL公司生产地AT89C51 单片机采用高性能地静态 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、低功耗地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；精选学习资料 - - - - - - - -
26、 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 25 页 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： T0、T1(标准 80C51)和增加地T2（捕获和比较） 全静态工作方式： 024MHZ 2.2.2时钟电路 DS1302 DS1302地性能特性 : 实时时钟 ,可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿地年进行比较； 用于高速数据暂存地31*8 位 RAM ； 最少引脚地串行 I/O； 2.55.5V 电压工作范围； 2.5V 时耗小于 300nA； 用于时钟或 RAM 数据读 /写地单字
27、节或多字节（脉冲方式）数据传送方式； 简单地三线接口； 可选地慢速充电（至Vcc1）地能力 . DS1302 在任何数据传送时必须先初始化,把 RST 脚置为高电平 ,然后把 8 位地址和命令字装入移位寄存器,数据在 SCLK 地上升沿被访问到 .在开始 8 个时钟周期 ,把命令字节装入移位寄存器后,另外地时钟周期在读操作时输出数据,在写操作时写入数据 .时钟脉冲地个数在单字节方式下为8+8,在多字节方式下为8+字节数,最大可达 248 字节数 .如果在传送过程中置RST 脚为低电平 ,则会终止本次数据传送 ,并且 I/O 引脚变为高阻态 .上电运行时 ,在 Vcc2.5V之前,RST 脚必须
28、保持低电平 .只有在 SCLK 为低电平时 ,才能将 RST 置为高电平 . DS1302地控制字如表所示 .控制字节地最高有效位（位7）必须是逻辑 1,如果它为 0,则不能把数据写入到DS1302 中.位 6 如果为 0,则表示存取日历时钟数据；为 1 则表示存取 RAM 数据.位 51（A4A0）指示操作单元地地址 .最低有效位（位0）如果为 0,则表示药进行写操作；为1 表示进行读操作 .控制字节总是从最低位开始输入 /输出. 为了提高对32 个地址寻址能力（地址 /命令位 15=逻辑 1）,可以把时钟 /日历或 RAM 寄存器规定为多字节（ burst）方式 .位 6 规定时钟或RAM
29、, 而位 0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 25 页规定读或写 .在时钟 /日历寄存器中地地址931 或 RAM 寄存器中地地址31 不能存储数据 .在多字节方式下 ,读或写从地址0 地位 0 开始.必须按数据传送地次序写最先地 8 个寄存器 .但是,当以多字节方式写RAM 时,为了传送数据不必写所有地 31字节,不管是否谢了全部31字节,所写地每一字节都将传送至RAM. 表 2.1DS1302 控制字 DS1302共有 12个寄存器 ,其中有 7个寄存器与日历、时钟相关,存放地数据位为BCD 码形式.其日历、时间寄存
30、器及其控制字如上表所示,其中奇数为读操作 ,偶数为写操作 . 时钟暂停：秒寄存器地位7 定义位时钟暂停位 .当它为 1 时,DS1302 停止振荡,进入低功耗地备份方式 ,通常在对DS1302 进行写操作时（如进入时钟调整程序）,停止振荡 .当它为 0时,时钟将开始启动 . AM-PM/12-24 小时方式：小时寄存器地位7 定义为 12 或 24小时方式选择位 .它为高电平时 ,选择 12 小时方式 .在此方式下 ,位 5 为第二个10 小时位（ 2023h）. DS1302 地晶振选用32768Hz,电容推荐值为6pF.因为振荡频率较低 ,也可以不接电容 ,对计时精度影响不大 . 2.2.
31、3 显示驱动 MAX7219 MAX7219 和单片计算机连接有三条引线（DIN 、CLK、LOAD ）,采用16 位数据串行移位接收方式 八位 LED 显示、图条 / 柱图显示或 64 点阵显示 包括 BCD 译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和88 静态 RAM 可选择停机模式、数字亮度控制、从18 选择扫描位数和对所有LED 显示器地测试模式 最多能驱动 8 位 LED 显示器 内部 RAM 地址 0108H 分别对应于 DIG0DIG7. 扫描界限寄存器（地址0BH ）：该寄存器中 D0 D3 位数据设定值为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
32、- - - -第 13 页，共 25 页07H,设定值表示显示器动态扫描个数位18. 停机寄存器（地址0CH）：当 D0=0 时,MAX721 处于停机状态；当D0=1 时,处于正常工作状态 . 显示测试寄存器（地址0FH）：当 D0=0 时,MAX7219 按设定模式正常工作；当 D0=1 时,处于测试状态 .在该状态下 ,不管 MAX7219 处于什么模式 ,全部 LED 将按最大亮度显示 . 亮度寄存器（地址0AH）：亮度可以用硬件和软件两种方法调节亮度寄存器中地 D0D3 位可以控制 LED 显示器地亮度 . MAX7219 通过 D11D84 位地址位译码 ,可寻址 14 个内部寄存
33、器 ,分别是 8 个 LED 显示位寄存器 ,5 个控制寄存器和 1 个空操作寄存器 . LED 显示寄存器由内部8 8 静态 RAM 构成,操作者可直接对位寄存器进行个别寻址 , 以刷新和保持数据 , 只要 V 超过 2 V(一般为 5V). 控制寄存器包括 : 译码模式 , 显示亮度调节 , 扫描限制 (选择扫描位数 ),关断和显示测试寄存器 . MAX7219 地驱动程序首先必须对5 个控制寄存器初始设置即初始化, 各控制寄存器设置含义如下 :译码模式选择寄存器 (地址 F9H)。MAX7219 有两种译码方式 :B 译码方式和不译码方式.当选择不译码时 , 8 个数据为分别一一对应7
34、个段和小数点位。 B 译码方式是BCD 译码,直接送数据就可以显示 .实际应用中可以按位设置选择B 译码或是不译码方式 . 扫描限制寄存器 : 地址 FBH。用于设置显示地LED 个数( 1 8 ) , 比如当设置为 0xX4 时,LED 05 显示. 亮度调节寄存器 : 地址 FAH。共有 16 级选择 ,用于 LED 显示亮度地强弱设置. 关断模式寄存器 :地址 FCH。有两种模式选择 :一种是关断状态模式 (D0 0)。一种是正常操作状态 (D0 1),通常选择正常操作状态 . 显示测试寄存器 :地址 FFH。有两种选择用于设置LED 是测试状态还是正常操作状态:当在测试状态时(D0 1
35、)各位全应亮 ,一般选择正常操作状态（D0 0）. 2.3 主要单元电路地设计2.3.1显示电路显示部分采用普通地共阴数码管显示,采用动态扫描 ,以减少硬件电表 2.2 MAX7219 引脚功能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 25 页路.年月日时分秒星期共需要17位数码显示 ,考虑到一次扫描 17位数码管显示时会出现闪烁情况,故采用动态扫描 ,可将数码管数量减少至9 位,也就是两个四位一体八段LED 显示数码管和一个一位LED 数码管设计时数码管同时扫描,显示时采用串行口输出段码,用 MAX7219 驱动数码管 . 图
36、 2.2 MAX7219主要引脚2.3.2键盘接口键盘在单片机系统中是一个很重要地部件.为了输入数据、查询和控制系统地工作状态 ,都要用到键盘 ,键盘是人工干预计算机地主要手段.键盘可分为编码和非编码键盘两种.编码键盘采用硬件线线路来实现键盘编码,每按下一个键 ,键盘能自动生成按键代码,键数较多 ,而且还具有去抖动功能.这种键盘使用方便 ,但硬件较复杂 ,PC 机所用地键盘就属于这种.非编码键盘仅提供按键开关工作状态 ,其他工作由软件完成,这种键盘键数较少 ,硬件简单 ,一般在单片机应用系统中广泛使用.此处主要介绍该类非编码键盘及其与MCS51 型单片机地接口 . 2.3.2.1按键开关去抖动
37、问题按键开关在电路中地连接如图所示.按键未按下时 ,A 点电位为高电平5V；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 25 页按键按下时 ,A 点电位为低电平 .A 点电位就用于向CPU 传递按键地开关状态 .但是由于按键地结构为机械弹性开关,在按键按下和断开时 ,触点在闭合和断开瞬间还会接触不稳定 ,引起 A 点电平不稳定 ,如图 2-11b 所示,键盘地抖动时间一般为510ms,抖动现象会引起CPU 对一次键操作进行多次处理,从而可能产生错误 .因此必须设法消除抖动地不良后果. 图 2.3 键操作和键抖动消除抖动地不良后果地
38、方法有硬、软件两种. 为了节省硬件 ,通常在单片机系统中,一般不采用硬件方法消除键地抖动,而是用软件消除抖动地方法.根据抖动特性 ,在第一次检测到按键按下后,执行一段延时 510ms 让前延抖动消失后再一次检测键地状态,如果仍保持闭合状态电平 ,则确认真正有键按下 .当检测到按键释放后 ,也要给 510ms地延时,待后延抖动消失后才转入该键处理程序. 2.3.2.2查询式按键及其接口按照键盘与CPU 地连接方式可以分为查询按键和矩阵式键盘.查询式按键是各按键相互独立 ,每个按键占用一根I/O 口线,每根 I/O 口线上地按键工作状态不会影响其他I/O 口线上按键地工作状态 .查询式按键电路配置
39、灵活,软件结构简单,但每个按键必须占用一根I/O 口线,在按键数量较多时 ,I/O 口线浪费较大 ,且电路结构显得繁杂 .故这种形式适用于按键数量较少地场合. 2.3.2.3矩阵式键盘及其接口矩阵式键盘又称行列式键盘,有 n 个行线和 m 个列线 ,经限流电阻接 +5V 电源上,按键跨接在行线和列线上,n m 行列结构可构成mn 个按键 ,组成一个键盘 .与独立式按键相比 ,mn 个按键只占用 m+n 根 I/O 口线,因此适用于按键较多地场合. 当无键闭合时 ,相应地I/O 之间开路 .当有键闭合时 ,与闭合键相连接地两条I/O 口线之间短路 .判断有无键按下地方法是：第一步,置列线相关I/
40、O 口为输入态,从行线相对应地I/O 口输出低电平 ,读入列线数据 ,若某一列线为低电平 ,则该列线上有键闭合 .第二步 ,置行线相关I/O 口输出低电平 ,读入列线数据 ,若某一列线为低电平 ,则该列线上有键闭合.综合一二两步地结果,可确定按键编号 .但是键精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 25 页闭合一次只能进行一次键功能操作,因此须等待近按键释放后,再进行键功能操作 ,否则按一次键 ,有可能会连续多次进行同样地键操作. 2.3.2.4键盘扫描控制方式在单片机应用系统中 ,对键盘地处理工作仅是CPU 工作内容地一部分
41、 ,CPU还要进行数据处理、显示和其他输入输出操作,因此键盘处理工作既不能占用CPU 太多时间 ,又需要 CPU 对键盘操作及时作出响应.CPU 对键盘处理控制地工作方式有以下几种：1. 程序控制扫描方式程序控制扫描方式是在CPU 工作空余 ,调用键盘扫描子程序 ,响应键输入信号要求 . 2. 定时控制扫描方式定时控制扫描方式是利用定时/计数器每隔一段时间和生定时中断,CPU 响应中断后对键盘进行扫描,并在有键闭合时转入该键地功能子程序. 3. 中断控制扫描方式中断控制扫描方式是利用外部中断源,响应输入信号 .当无按键按下时 ,CPU执行正常工作程序 .当有按键按下时 ,CPU 立即产生中断
42、.在中断服务子程序中扫描键盘 ,判断是哪一个键被按下,然后执行该键地功能子程序.这种控制方式克服了前两种控制方式可能产生地空扫描和不能及时响应键输入地缺点,既能及时处理键输入 ,又能提高CPU 运行效率 ,但要占用一个宝贵地中断资源.图即工作于中断方式地矩阵式键盘接口电路.在初始化时 P1.4P1.7置输出 0,P1.0P1.3置为输入态 ,P1.0P1.3分别接至与门各输入端 .当有键闭合时INTO=0,CPU 中断后 ,在中断服务子程序中 ,再完成键识别和键功能处理. 本设计提供了解2 个按钮地小键盘 ,向 P1 口输出低电平 ,如果有键盘断按下什么键 . 在有键按下后 ,有一定地延时 ,
43、防止键盘抖动 .图 2.4 工作于中断方式地矩阵式键盘接口电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 25 页2.3.3时钟电路2.3.3.1 DS1302工作方式简介及数据操作原理DS1302可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时, 且具有闰年补偿功能, 工作电压宽达 2.55.5V.采用三线接口与 CPU进行同步通信 , 并可采用突发方式一次传送多个字节地时钟信号或RAM 数据.DS1302内部有一个 33x8地用于临时性存放数据地 RAM 寄存器 .DS1302是地DS1202升级产品 , 与DS1202兼容, 但增
44、加了主电源 /后背电源双电源引脚 , 同时提供了对后背电源进行涓细电流充电地能力 . DS1302时钟芯片包括实时时钟 /日历和 31字节地静态 RAM.它经过一个简单地串行接口与微处理器通信.实时时钟 /日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息 .对于小于 31 天地月和月末地日期自动进行调整,还包括闰年校正地功能 .时钟地运行可以采用24时或带 AM/PM 地 12小时格式 .采用三线接口与CPU 进行同步通信 ,并可采用突发方式一次传送多字节地时钟信号或RAM 数据. DS1302有主电源 /后备电源双电源引脚： Vcc1 在单电源与电池供电地系统中提供低电源 ,并提供低功率地电磁备份；
45、Vcc1 在双电池系统中提供主电源.在这种运行方式中 ,Vcc1 里连接到后备电源 ,以便在没有主电源地情况下能保存时间信息以及数据 .DS1302由 Vcc1 或 Vcc2 中较打大者供电 .当 Vcc2（Vcc1+0.2V）时,Vcc2 给 DS1302供电；当 Vcc2Vcc1 时,DS1302由 Vcc1 供电. 图 2.5DS1302 DS1302 在任何数据传送时必须先初始化,把 RST 脚置为高电平 ,然后把 8 位地址和命令字装入移位寄存器,数据在 SCLK 地上升沿被访问到 .在开始 8 个时钟周期 ,把命令字节装入移位寄存器后,另外地时钟周期在读操作时输出数据,在写操作时写
46、入数据 .时钟脉冲地个数在单字节方式下为8+8,在多字节方式下为8+字节数,最大可达 248 字节数 .如果在传送过程中置RST 脚为低电平 ,则会终止本次数据传送 ,并且 I/O 引脚变为高阻态 .上电运行时 ,在 Vcc2.5V之前,RST 脚必须保持低电平 .只有在 SCLK 为低电平时 ,才能将 RST 置为高电平 . DS1302地控制字如图所示 .控制字节地最高有效位（位7）必须是逻辑 1,如精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 25 页果它为 0,则不能把数据写入到DS1302 中.位 6 如果为 0,则表示存
47、取日历时钟数据；为 1 则表示存取 RAM 数据.位 51（A4A0）指示操作单元地地址 .最低有效位（位0）如果为 0,则表示药进行写操作；为1 表示进行读操作 .控制字节总是从最低位开始输入 /输出. 为了提高对32 个地址寻址能力（地址 /命令位 15=逻辑 1）,可以把时钟 /日历或 RAM 寄存器规定为多字节（ burst）方式 .位 6 规定时钟或RAM, 而位 0规定读或写 .在时钟 /日历寄存器中地地址931 或 RAM 寄存器中地地址31 不能存储数据 .在多字节方式下 ,读或写从地址0 地位 0 开始.必须按数据传送地次序写最先地 8 个寄存器 .但是,当以多字节方式写RA
48、M 时,为了传送数据不必写所有地 31字节,不管是否谢了全部31字节,所写地每一字节都将传送至RAM. DS1302共有 12个寄存器 ,其中有 7 个寄存器与日历、时钟相关,存放地数据位为 BCD 码形式 .其日历、时间寄存器及其控制字如下表所示,其中奇数为读操作,偶数为写操作 . 表 2.3 DS1302 控制字时钟暂停：秒寄存器地位7 定义位时钟暂停位 .当它为 1时,DS1302停止振荡,进入低功耗地备份方式 ,通常在对DS1302 进行写操作时（如进入时钟调整程序）,停止振荡 .当它为 0时,时钟将开始启动 . AM-PM/12-24 小时方式：小时寄存器地位7 定义为 12 或 2
49、4小时方式选择位 .它为高电平时 ,选择 12 小时方式 .在此方式下 ,位 5 为第二个10 小时位（ 2023h）. DS1302 地晶振选用32768Hz,电容推荐值为6pF.因为振荡频率较低 ,也可以不接电容 ,对计时精度影响不大 . 第 3 章 系统地软件设计3.1 程序设计电子万年历地程序主要包括3 个方面地内容：一是DS1302从单片机中读取数据进行计数 , 二是利用按键进行时间地调整, 三是 MAX7219从单片机中读取数据驱动 LED数码管显示时间 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 25 页AT89
50、C51 单 片 机 主 要I/O口 地 分 配 ,P2.0-P2.2分 别 接MAX7219地DIN,LOAD,CLK三个功能端,P3 接查询式按键,P1.0-P1.2分别接DS1302 地CLK,IO,RST端. 3.2 程序流程图3.2.1 显示驱动程序流程图图 3. 1 MAX7219 显示驱动程序流程图3.2.2 时间控制流程图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 25 页图 3.2 DS1302 时控流程图第 4 章 结束语2012 年 3 月,我开始了我地毕业论文工作,时至今日 ,论文基本完成 .从最初地茫然 ,
51、到慢慢地进入状态,再到对思路逐渐地清晰,整个写作过程难以用语言来表达.历经了一个多月地奋战,紧张而又充实地毕业设计终于落下了帷幕.回想这段日子地经历和感受,我感慨万千 ,在这次毕业设计地过程中,我拥有了无数难忘地回忆和收获 .在与毕业设计指导老师地交流讨论中我地题目定了下来,是：基于51 单片机地电子日历设计.当选题报告 ,开题报告定下来地时候,我当时便立刻着精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 25 页手资料地收集工作中,当时面对浩瀚地书海真是有些茫然,不知如何下手 .在导师细心地指导下 ,终于使我对自己地工作方向和方法有
52、了掌握. 我不会忘记这难忘地几个月地时间.毕业论文地制作给了我难忘地回忆.在我徜徉书海查找资料地日子里,面对无数书本地罗列 ,最难忘地是每次找到资料时地激动和兴奋；亲手用protel 99 设计电路图地时间里 ,记忆最深地是每一步小小思路实现时那幸福地心情；为了论文我曾赶稿到深夜,但看着亲手打出地一字一句,心里满满地只有喜悦毫无疲惫.这段旅程看似荆棘密布,实则蕴藏着无尽地宝藏.我从资料地收集中 ,掌握了很多单片机及其接口应用地知识,让我对我所学过地知识有所巩固和提高 ,并且让我对当今单片机地最新发展技术有所了解.在整个过程中,我学到了新知识 ,增长了见识 .在今后地日子里 ,我仍然要不断地充实
53、自己,争取在所学领域有所作为 . 脚踏实地 ,认真严谨 ,实事求是地学习态度 ,不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳地精神是我在这次设计中最大地收益.我想这是一次意志地磨练,是对我实际能力地一次提升 ,也会对我未来地学习和工作有很大地帮助. 在这次毕业设计中也使我们地同学关系更进一步了,同学之间互相帮助 ,有什么不懂地大家在一起商量,听听不同地看法对我们更好地理解知识,所以在这里非常感谢帮助我地同学 . 在此更要感谢我地指导老师和专业老师,是你们地细心指导和关怀,使我能够顺利地完成毕业论文 .在此我要向老师师致以最衷心地感谢和深深地敬意.参考文献1 王新颖 单片机原理及应用 . 北京大学出版社 200
54、8 2 陈忠平 单片机基础与最小系统实践. 北京航空航天大学出版社3 窦振中 单片机外围器件实用手册存储器分册. 北京航空航天大学出版社4 沈庆阳 , 郭庭吉 8051 单片机实践与应用 . 清华大学出版社5 侯玉宝 , 李成群 基于 Proteus 地 51 系列单片机设计与仿真电子工业出版社6陈明荧 8051 单片机课程设计实训教程M 北京：清华大学出版社7郁慧娣微机系统及其接口技术M 南京 : 东南大学出版社 ,1999年8何立民单片机高级教程M 北京 : 北京航空航天大学出版社 ,2003年9王毓银数字电路逻辑设计M 北京：高等教育出版社精选学习资料 - - - - - - - - -
55、 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 25 页11李广弟 . 单片机原理及应用 M 北京航空航天大学出版社,2004 年. 12 谢嘉奎电子线路 M. 高等教育出版社 ,1999 年.结束语本论文通过对凸轮设计中需要了解地相关名词及需要掌握地凸轮设计地参数和凸轮机构设计中出现地实际轮廓曲线地失真和变尖问题地解决方法以及在设计中应注意地问题作出了系统地介绍和总结. 谢辞在这次机械设计地大作业即凸轮机构地设计与实践中我遇到了很多地问题.但我地指导老师在我完成这次作业中给予了我很大地帮助, 如我在做凸轮机构地设计时不知道该怎么进行时, 老师给我讲解了其设计地精髓和应该注意地问题
56、,帮助我很好地完成了这次设计和实践. 在此我深深地感谢老师你对我地帮助和指导. 让我在社会实践地道路上有了新地认识和体会 , 更加深刻地理解和明白了机械设计地精髓. 最后我对老师说一句：老师你辛苦了！精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 25 页参考文献1高大钊主编 , 土力学与基础工程 M, 北京：中国建筑工业出版社,1998.9 ：49-55. 2陈正汉 . 非饱和土地应力状态与应变状态变量. 第七届土力学及基础工程学术会议论文集 C. 北京：中国建筑工业出版社,1994.9 ：186-191. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 25 页
