基于單片機(jī)控制的電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì).doc

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第I頁(yè)基于單片機(jī)控制的電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)摘要單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。在本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)AT89C52作為控制器來(lái)控制電路。本設(shè)計(jì)分別對(duì)硬、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明。硬件包括制器AT89C52、時(shí)鐘電路DS1302、顯示電路及鍵盤(pán)掃描電路組成，比如DS1302時(shí)鐘芯片包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。它經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。軟件部分給出了部分程序流程圖的設(shè)計(jì)，包括陽(yáng)歷程序、時(shí)間調(diào)整程序和陰歷程序。陽(yáng)歷程序是從DS1302各個(gè)寄存器中讀出年、周、月、日、時(shí)、分、秒等數(shù)據(jù)。時(shí)間調(diào)整程序時(shí)用來(lái)正確的執(zhí)行調(diào)整時(shí)間的功能。陰歷程序的是要靠陽(yáng)歷日期來(lái)推算的。推算方法是，根據(jù)陽(yáng)歷當(dāng)前日期在一年中的天數(shù)來(lái)計(jì)算陰歷日期。軟件編程采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，因?yàn)槠浜?jiǎn)潔、使用方便靈活、容易實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和結(jié)構(gòu)化。關(guān)鍵詞：AT89C52芯片；DS1302芯片；匯編語(yǔ)言；陽(yáng)歷程序；陰歷程序本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第II頁(yè)DesignofelectroniccalendarbasedonsinglechipmicrocomputercontrolAbstractMicrocomputerapplicationtechnologyrapiddevelopment,throughoutwenowallspheresoflife,frommissilenavigationdevices,totheaircraftvariouskindsofinstrumentcontrol,fromthecomputernetworkcommunicationanddatatransmission,toindustrialautomationprocessreal-timecontrolanddataprocessing,aswellasourlifeiswidelyusedinallkindsofintelligentICcard,theseareinseparablefrommicrocontroller.InthisdesignUSESthemonolithicAT89C52ascontrollertocontrolcircuit.Thedesignofhardwareandsoftwarerespectivelydesignexplains.HardwareincludingmakingmachinesAT89C52single,clockingcircuitDS1302,displaycircuitandkeypadscanningcircuitcomponent,suchasDS1302clockchipincludingreal-timeclock/calendarand31bytesofstaticRAM.Itpassesthroughasimpleserialinterfaceandmicroprocessorcommunications.Real-timeclock/calendarprovidesseconds,points,when,day,week,monthandyearandotherinformation.Softwarepartgivespartoftheprogramflowchartdesign,includingtheGregoriancalendarprocedure,timeadjustmentproceduresandlunarprogram.TheGregoriancalendarprogramDS1302registerreadfromeachyear,week,month,day,whendatasuchas,minutesandseconds.Timetoadjusttothecorrectimplementationprogramadjustingtimefunctions.LunarprogramistorelyontheGregoriancalendardateofextrapolate.Computativemethodis,accordingtothesolarcalendardaysoftheyearthecurrentdatetocalculatethelunarcalendardate.Softwareprogrammingusingassemblylanguage,becauseitissimpleandeasytouseagileandeasytoimplementproceduresofmodularandstructured.KeyWords:AT89C52singlechip；DS1302chip；Assemblylanguage；Gregoriancalendarprogram；Lunarprogram本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第III頁(yè)目錄摘要.IAbstract.II1緒論.11.1單片機(jī)的介紹.11.2本設(shè)計(jì)的要求.21.2.1功能要求.21.2.2方案論證.21.3本設(shè)計(jì)的內(nèi)容.31.3.1硬件.31.3.2軟件.32系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì).42.1主控制器的設(shè)計(jì).42.1.1AT89C52主要性能特點(diǎn).42.1.2AT89C52引腳圖與引腳功能.42.1.3主控制器的連線圖.72.2時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì).82.2.1芯片介紹.82.2.2DS1302數(shù)據(jù)操作原理.82.2.3時(shí)鐘電路的連線圖.112.3顯示電路的設(shè)計(jì).123系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì).153.1陽(yáng)歷程序.153.2時(shí)間調(diào)整程序.153.3陰歷程序.163.4顯示程序.20本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第IV頁(yè)總結(jié).21致謝.22參考文獻(xiàn).23附錄A控制程序清單.24附錄B電路圖.34本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁(yè)1緒論1.1單片機(jī)的介紹單片機(jī)的全稱是單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicro-computer）。為了使用方便，它把組成計(jì)算機(jī)的主要功能部件：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM、EPTOM、E2PROM或FLASH）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成了一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。與通用的計(jì)算機(jī)不同，單片機(jī)的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，因此它又被稱為微控制器（Microcontroller）。單片機(jī)具有體積小、重量輕、耗能省、價(jià)格低、可靠性高和通用靈活等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來(lái)，單片機(jī)的發(fā)展更為迅速，它已滲透到諸多學(xué)科的領(lǐng)域，以及人們生活的各個(gè)方面，如今單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在智能儀器儀表、機(jī)電設(shè)備過(guò)程控制、自動(dòng)檢測(cè)、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個(gè)方面。單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，它的產(chǎn)生于發(fā)展與微處理器的產(chǎn)生于發(fā)展大體上同步，也經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一個(gè)階段：20世紀(jì)70年代為單片機(jī)的初級(jí)階段。這個(gè)階段以Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)為典型代表。因受工藝和集成度限制，單片機(jī)中的CPU功能低、存貯器容量小、IO接口的種類和數(shù)量少，只能用在簡(jiǎn)單場(chǎng)合。第二個(gè)階段：20世紀(jì)80年代為單片機(jī)的成熟階段。這個(gè)階段以Intel的MCS-51、MCS-96系列單片機(jī)為典型代表。出現(xiàn)了性能較高的8位和16位單片機(jī)。提高了CPU的功能、擴(kuò)大了存貯器的容量、增加了IO接口種類和數(shù)量，單片機(jī)內(nèi)包括了異步串行口、A/D、多功能定時(shí)器等特殊IO電路。單片機(jī)應(yīng)用也得到了推廣。第三個(gè)階段：20世紀(jì)90年代至今為單片機(jī)高速發(fā)展階段。世界上著名半導(dǎo)體廠商不斷推出各種新型的8位、16位和32位單片機(jī)，單片機(jī)的性能不斷完善，品種大量增加，在功能、功耗、體積、價(jià)格等方面能滿足各種復(fù)雜的或簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合需求，單片機(jī)應(yīng)用深入到各行業(yè)和消費(fèi)類的電子產(chǎn)品中1。單片機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)控制功能而設(shè)計(jì)的一種微型計(jì)算機(jī)，它的應(yīng)用首先是控制功能，即實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)控制技術(shù)制藥研究本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2頁(yè)如何控制計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)報(bào)時(shí)控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)日益廣泛，如在冶金、化工、電力、自動(dòng)化機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人控制、柔韌制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等工業(yè)測(cè)控方面，已經(jīng)取得了令人矚目的研究與應(yīng)用成果，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。報(bào)時(shí)系統(tǒng)在現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用很廣泛，大到大型的企業(yè)集團(tuán)，小到一個(gè)學(xué)校的定時(shí)系統(tǒng)以及家用的具有智能性的鬧鐘等。報(bào)時(shí)系統(tǒng)最重要的一個(gè)特性就是體現(xiàn)出其控制時(shí)間的準(zhǔn)確性、精確性。本設(shè)計(jì)任務(wù)正是以時(shí)間為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)控制的報(bào)時(shí)系統(tǒng)。我所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的自動(dòng)報(bào)時(shí)系統(tǒng)，它不僅能實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子時(shí)鐘的各種功能，如具有較時(shí)、調(diào)時(shí)、定時(shí)、鬧鐘等功能，而且還能實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，本設(shè)計(jì)具有簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，使用維護(hù)方便，軟件功能強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)2。1.2本設(shè)計(jì)的要求1.2.1功能要求電子萬(wàn)年歷能顯示陽(yáng)歷年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和陰歷月、日，在顯示農(nóng)歷時(shí)間時(shí),能表明是否為閏年。1.2.2方案論證按照系統(tǒng)審計(jì)功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊和鍵盤(pán)接口模塊共4個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1.1所示。主控芯片使用51系列AT89C52單片機(jī)，時(shí)鐘芯片使用美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302。采用DS1302作為計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備電源（2.55.5V電源，在2.5V時(shí)耗點(diǎn)小于300nA）下繼續(xù)計(jì)時(shí)，而且DS1302可以編程選擇多種充電電流來(lái)對(duì)后備電源進(jìn)行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示模塊采用普通模塊采用普通的共陽(yáng)LED數(shù)碼管，鍵輸出采用查詢法實(shí)現(xiàn)功能調(diào)整3。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁(yè)圖1.1電子萬(wàn)年歷電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖1.3本設(shè)計(jì)的內(nèi)容1.3.1硬件根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)的組成框圖如圖1.1所示，主要由主控制器AT89C52、時(shí)鐘電路DS1302、顯示電路及鍵掃描電路組成。對(duì)于電子萬(wàn)年歷來(lái)說(shuō)，硬件系統(tǒng)是它的最基本的框架，是系統(tǒng)的所有功能的基礎(chǔ)。硬件的選擇和所選硬件的性能對(duì)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)的精度都有直接的影響，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功與否很大程度上取決于硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.3.2軟件本設(shè)計(jì)主要采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，同時(shí)利用Protel99SE進(jìn)行電路圖的繪制。本設(shè)計(jì)主要分為3部分，分別是陽(yáng)歷程序、時(shí)間調(diào)整程序和陰歷程序。陽(yáng)歷程序是從DS1302各個(gè)寄存器中讀出年、周、月、日、時(shí)、分、秒等數(shù)據(jù)。時(shí)間調(diào)整程序時(shí)用來(lái)正確的執(zhí)行調(diào)整時(shí)間的功能。陰歷程序的是要靠陽(yáng)歷日期來(lái)推算的。推算方法是，根據(jù)陽(yáng)歷當(dāng)前日期在一年中的天數(shù)來(lái)計(jì)算陰歷日期。時(shí)鐘電路（DS1302）主控模塊（89C52）鍵掃描電路LED顯示電路本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4頁(yè)2系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)附錄B所示為電子萬(wàn)年歷電路設(shè)計(jì)原理圖，系統(tǒng)由主控制器AT89C52、時(shí)鐘電路DS1302、顯示電路及鍵掃描電路組成。2.1主控制器的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用了芯片AT89C52作為核心控制器。AT89C52是ATMEL公司產(chǎn)生的一款性能穩(wěn)定的8位單片機(jī)。AT89C52具有1KB的Flash程序存儲(chǔ)器，1個(gè)512字節(jié)的RAM，4個(gè)8位的雙向可位尋址I/O端口，3個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器及1個(gè)串行口和6個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。2.1.1AT89C52主要性能特點(diǎn)AT89C52的性能特性如下4：1.8KBFlashROM，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。2.256字節(jié)內(nèi)部RAM。3.電源控制模式：1)時(shí)鐘可停止和恢復(fù)；2)空閑模式；3)掉電模式。4.6個(gè)中斷源。5.4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。6.4個(gè)8位I/O口。7.全雙工增強(qiáng)型UART。8.3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器：T0、T1（標(biāo)準(zhǔn)80C51）和增加的T2（捕獲和比較）。9.全靜態(tài)工作方式：024MHz。2.1.2AT89C52引腳圖與引腳功能AT89C52的引腳排列如圖2.1所示。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第5頁(yè)圖2.1AT89C52的引腳AT89C52的引腳功能介紹如下5：1.RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。2.ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存底8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情