基于單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)原83360

1、基于單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)原.txt45想洗澡嗎？不要到外面等待下雨；想成功嗎？不要空等機(jī)遇的到來。摘下的一瓣花能美麗多久？一時(shí)的放縱又能快樂多久？有志者要為一生的目標(biāo)孜孜以求。少年自有少年狂，藐昆侖，笑呂梁；磨劍數(shù)年，今將試鋒芒。自命不凡不可取，妄自菲薄更不宜。 本文由rockman6x貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 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,

2、電子 寵物等,這些都離不開單片機(jī).單片機(jī)是集 CPU ,RAM ,ROM ,定時(shí),計(jì)數(shù)和多 種接口于一體的微控制器.它體積小,成本低,功能強(qiáng),廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和 工業(yè)自動(dòng)化上.而 51 系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種. 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過對(duì)它的學(xué)習(xí),應(yīng)用,從而達(dá)到學(xué)習(xí),設(shè)計(jì),開發(fā)軟,硬的能力. 本文通過對(duì)一個(gè)基于單片機(jī)的能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷功能電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì),從而達(dá) 到學(xué)習(xí),了解單片機(jī)相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用.系統(tǒng)由主控制器 AT89C51,時(shí) 鐘電路 DS1302,顯示電路,按鍵電路,和復(fù)位電路等部分構(gòu)成,能實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘日 歷顯示的功能,能進(jìn)行時(shí),分,秒的顯示. 關(guān)鍵詞 : 單片機(jī), 農(nóng)

3、歷查詢, 萬(wàn)年歷 25 Abstract SCM application technology develop rapidly, looking around us now in all spheres of life, from missiles, navigation equipment, to the various instruments on the aircraft control from a computer network communications and data transmission, industrial automation to real-time proc

4、ess control and data processing, and our lives extensive use of the smart card, electronic pets, which is inseparable from the microcontroller. Monolithic single-chip is the set of CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. Its small size, low cost, high

5、performance, which are widely used in smart industries, and industrial automation. And 51 Series SCM is the most typical and the most representative one. The graduation design Through the study, and thereby achieve the study, design, development hardware and software capabilities. Based on a microco

6、ntroller based on the will to achieve calendar of a multi-functional electronic clock design,Thereby achieve studying and understanding the relevant directives SCM in all aspects of the application. By main control AT89C51,clock circuit DS1302,display circuit,keystroke circuit and restore circuit co

7、mponented, to achieve clock calendar display function can be carried out, hours seconds of the show and real-time temperature display. Keywords : Monolithic single-chip,lunar calendar demand, perpetual calendars 25 目錄 第一章 引 言 3 4 第二章 設(shè)計(jì)方案論證 2.1 方案論證與設(shè)計(jì) 4 2.1.1 控制部分的方案選擇 4 2.1.2 顯示部分的方案選擇4 2.1.3 系統(tǒng)基本

8、方案選擇和論證 4 2.2 單片機(jī)原理 5 2.3 LED 顯示數(shù)碼管 5 6 第三章 計(jì)算部分 3.1 主要單元電路的器件 6 3.1.1 單片機(jī)主控制模塊 6 3.1.2 時(shí)鐘電路模塊 7 3.2 其他模塊器件 8 3.2.1 74LS164 8 3.2.2 CON8 9 3.2.3 其他元器件 9 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 10 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 4.1 顯示部分設(shè)計(jì) 10 4.1.1 萬(wàn)年歷優(yōu)化算法 11 4.2 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘,日歷顯示設(shè)計(jì) 12 4.2.1 DS1302 的寄存器 12 4.2.2 DS1302 實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的軟硬件 12 4.2.3 DS1302 與 CPU 的連接 12 4.

9、3 整體設(shè)計(jì) 13 4.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14 4.4.1 程序流程框圖 14 18 第五章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分 5.1 硬件測(cè)試 18 5.2 軟件測(cè)試18 5.3 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論 18 5.3.1 測(cè)試結(jié)果分析 18 5.3.2 測(cè)試結(jié)論 19 20 第六章 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 20 附錄一:系統(tǒng)程序清單 附錄一:系統(tǒng)程序清單 21 第七章 謝辭 25 25 第一章 引言 隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展, 單片機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的個(gè)人領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn) 用.單片機(jī)以體積小,功能全,性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)控制,家用電器, 通信設(shè)備,信息處理,尖端武器等各種測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭,單片機(jī)開發(fā) 技術(shù)已成為電

10、子信息,電氣,通信,自動(dòng)化,機(jī)電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌 握的技術(shù). 而電子萬(wàn)年歷作為電子類小設(shè)計(jì)不僅是市場(chǎng)上的寵兒, 也是是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中一個(gè) 很常用的題目. 因?yàn)樗挠泻芎玫拈_放性和可發(fā)揮性, 因此對(duì)作者的要求比較高, 不僅考察了對(duì)單片機(jī)的掌握能力更加強(qiáng)調(diào)了對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用. 而且在操作的 設(shè)計(jì)上要力求簡(jiǎn)潔,功能上盡量齊全,顯示界面也要出色.數(shù)字顯示的日歷鐘已 經(jīng)越來越流行,特別是適合在家庭居室,辦公室,大廳,會(huì)議室,車站和廣場(chǎng)等 使用,壁掛式LED數(shù)碼管顯示的日歷鐘逐漸受到人們的歡迎.LED數(shù)字顯示的日歷 鐘顯示清晰直觀,走時(shí)準(zhǔn)確,可以進(jìn)行夜視,并且還可以擴(kuò)展出多種功能. 所 以,電子

11、萬(wàn)年歷無論作為比賽題目還是練習(xí)題目都是很有價(jià)值. 25 第二章 設(shè)計(jì)方案論證 2.1 方案論證與設(shè)計(jì) 2.1.1. 2.1.1.控制部分的方案選擇 a)用可編程邏輯器件設(shè)計(jì).可采用 ALTERA 公司的 FLEX10K 系列 PLD 器件.設(shè)計(jì)起來結(jié)構(gòu) 清晰,各個(gè)模塊,從硬件上設(shè)計(jì)起來相對(duì)簡(jiǎn)單,控制與顯示的模塊間的連接也會(huì)比較方便.但 是考慮到本設(shè)計(jì)的特點(diǎn),EDA 在功能擴(kuò)展上比較受局限,而且 EDA 占用的資源也相對(duì)多一些. 從成本上來講,用可編程邏輯器件來設(shè)計(jì)也沒有什么優(yōu)勢(shì). b)用凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)設(shè)計(jì).凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)有豐富的中斷源和時(shí)基,方便本實(shí)驗(yàn)的設(shè) 計(jì). 它的準(zhǔn)確度相當(dāng)高,

12、 并且 C 語(yǔ)言和匯編兼容的編程環(huán)境也很方便來實(shí)現(xiàn)一些遞歸調(diào)用. I/O 口功能也比較強(qiáng)大,方便使用.用凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)做控制器最有特色的就是它的可編程音頻 處理,可完成語(yǔ)音的錄制播放和識(shí)別.這些都方便對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)展,使設(shè)計(jì)更加完善.成本也 相對(duì)低一些. 2.1 2.1.2 顯示部分的方案選擇 a)液晶顯示方式.液晶顯示效果出眾,可以運(yùn)用菜單項(xiàng)來方便操作,但是在顯示時(shí),特別是使 用秒表功能時(shí)掃描速度跟不上,屏幕會(huì)有明顯的閃爍.而且由于 61 板的存儲(chǔ)空間有限,液晶 顯示就不能與語(yǔ)音播抱程序同時(shí)實(shí)現(xiàn).這些大大影響了電子萬(wàn)年歷的性能. b)相比液晶顯示,采用 8 段數(shù)碼管既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,在效果上也

13、可以加入語(yǔ)音報(bào)時(shí)功能,操作比較 液晶顯示來說雖然略顯繁瑣,但總體也還可以做到比較人性化.所以,最后選擇 LED 數(shù)碼管顯 示方案. 2.1 2.1.3 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 1.單片機(jī)芯片的選擇方案和論證: 方案一: 采用 89C51 芯片作為硬件核心,采用 Flash ROM,內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲(chǔ)空間,能于 3V 的超低壓工作,而且與 MCS-51 系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備 ISP 在線編程技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí), 由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤?序時(shí),對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞. 方案二: 采用 AT89S52,片內(nèi)

14、 ROM 全都采用 Flash ROM;能以 3V 的超底壓工作;同時(shí)也與 MCS-51 系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)空間,同樣具有 89C51 的功能,且具有在 線編程可擦除技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí), 由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰?入程序時(shí),不需要對(duì)芯片多次拔插,所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞. 所以選擇采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng). 2. 顯示模塊選擇方案和論證: 方案一: 采用 LED 液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示 多樣,清晰可見,但是價(jià)格昂貴,需要的接口線多,所以在此設(shè)計(jì)中不采用 LED 液晶顯示屏. 方案

15、二:采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示,點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成,對(duì)于顯 示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價(jià)格也相對(duì)較高,所以也不用此種作為顯 示. 方案三:采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED 數(shù)碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字最合適,而且采用 動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),占用的單片機(jī)口線少. 25 所以采用了 LED 數(shù)碼管作為顯示. 3.時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證: 方案一:直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào),使用程序?qū)崿F(xiàn)年,月,日,星期,時(shí), 分,秒計(jì)數(shù).采用此種方案雖然減少芯片的使用,節(jié)約成本,但是,實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大.所 以不采用此方案. 方案二:采用 DS1302 時(shí)鐘芯片

16、實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘,DS1302 芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片,可自動(dòng) 對(duì)秒,分,時(shí),日,周,月,年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù),而且精度高,位的 RAM 做為數(shù)據(jù) 暫存區(qū),工作電壓 2.5V5.5V 范圍內(nèi),2.5V 時(shí)耗電小于 300nA. 4. 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng); DS1302 提供時(shí) 鐘;數(shù)字式溫度傳感器;LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描作為顯示. 2.2 單片機(jī)原理 單片機(jī)就是簡(jiǎn)化的微型計(jì)算機(jī).CPU 中本身自帶存儲(chǔ)器 ROM 和 RAM.CPU 片內(nèi)也有總線. IC(集成電路)技術(shù)是將電路通過特殊工藝做在一塊硅基片上封裝成芯片

17、,比如 CPU,片外存 儲(chǔ)器等等. 將單片機(jī) CPU(比如 51 系列),晶振,存儲(chǔ)器,地址鎖存器,邏輯門,七段譯碼器(顯示器), 按鈕(類似鍵盤),擴(kuò)展芯片,接口等通過 PCB 工藝(比如 SMT 貼片,或者插裝)做在環(huán)氧樹 脂板上.這樣才是一個(gè)完整的單片(做在一塊 PCB 板上)的微型計(jì)算機(jī). 2.3 2.3 LED 顯示數(shù)碼管 常見的 LED 顯示具有清晰明亮的特點(diǎn). 是顯示接口也是絕大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)必備的部 件之一. 發(fā)光二極管組成的顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的廉價(jià)輸出設(shè)備. 它由若干個(gè)發(fā)光二 極管按一定的規(guī)律排列而成.當(dāng)某一個(gè)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí),相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一筆畫被點(diǎn)亮,控

18、制不同組合的二極管導(dǎo)通,就能顯出各種字符. 1. 顯示器的結(jié)構(gòu) 常用的 7 段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖所示, 發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器, 陰 極連在一起的成為共陰顯示器. 位顯示器由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成, 1 其中 7 個(gè)發(fā)光二極管 ag 控制 7 個(gè)筆畫的亮或暗, 另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗, 這種筆畫的七段顯示器能顯示的字 符較少,字符的形狀有些失真,但失控簡(jiǎn)單,使用方便. 25 第三章計(jì)算部分 3.1 主要單元電路的器件 主要單元電路的器件 3.1.1 3.1.1 單片機(jī)主控制模塊 AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3

19、, MCS-51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口(P0,P1,P2,P3),每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入.如圖所示. 1.內(nèi)部結(jié)構(gòu) 按功能分為 8 部分:CUP,程序存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,時(shí)鐘電路,串行口,并行 I/O 口, 中斷系統(tǒng),定時(shí)/計(jì)數(shù)器. 2.引腳定義及功能 1).電源及時(shí)鐘引腳 Vcc:接+5V 電源 Vss:接地 XTAL1 和 XTAL2:時(shí)鐘引腳,外接晶體引線端.當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),此兩引腳端用于 外接石英晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí),用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào). 2).控制引腳 RST/Vpq:RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端,Vpd 是備用電源輸入端.當(dāng)

20、RST 輸入端保持 2 個(gè)機(jī)器周 期以上高電平時(shí),單片機(jī)完成復(fù)位初始化操作. 當(dāng)主電源 Vcc 發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時(shí),第 2 功能 Vpd 將為片內(nèi) RAM 提供電源以保護(hù)片內(nèi) RAM 中的信息不丟失. ALE/PROG:地址鎖存允許信號(hào)輸入端.在存取外存儲(chǔ)器時(shí),用于鎖存低 8 位地址信號(hào).當(dāng) 單片機(jī)正常工作后,ALE 端就周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 固定頻率向外輸出正脈沖信號(hào). 此引腳的第 2 功能 PROG 是對(duì)片內(nèi)帶有 4K 字節(jié) EPROM 的 8751 固外程序時(shí),作為編程脈沖輸入 端. PSEN:程序存儲(chǔ)器允許輸出端.當(dāng)片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),低電平有效

21、.CPU 從外 部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí),PSEN 信號(hào)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)脈沖,作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào). EA/Vpp:程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端.當(dāng) EA 為高電平時(shí),CPU 執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令, 但當(dāng) PC 中的值超過 0FFFH 時(shí),將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令;當(dāng) EA 為低電平時(shí),CPU 只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令. 3).I/O 口引腳 P0.0P0.7:P0 口 8 位雙向 I/O 口; P1.0P1.7:P1 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口; P2.0P2.7:P2 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口; P3.0P3.7:P3 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口. 3.片外總線結(jié)構(gòu) 分為三部

22、分:數(shù)據(jù)總線 Data Bus(DB),地址總線 Address Bus (AB),控制總線 Control Bus(CB). 25 AT89S52 3.1.2 3.1.2 時(shí)鐘電路模塊 1. DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能, 低功耗, RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路, 帶 它可以對(duì)年, 月,日,周日,時(shí),分,秒進(jìn)行計(jì)時(shí),具有閏年補(bǔ)償功能,工作電壓為 2.5V5.5V.采用三 線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信,并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù). DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31×8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM

23、 寄存器. DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品, 與 DS1202 兼容, 但增加了主電源/后背電源雙電源引腳, 同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流 充電的能力. 2. 引腳功能及結(jié)構(gòu) 圖 1 所示出 DS1302 的引腳排列,其中 Vcc1 為后備電源,VCC2 為主電源.在主電源關(guān)閉的情 況下,也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行.DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電.當(dāng) Vcc2 大 于 Vcc1+0.2V 時(shí), Vcc2 給 DS1302 供電. Vcc2 小于 Vcc1 時(shí), 當(dāng) DS1302 由 Vcc1 供電. 和 X1 X2 是振蕩源,外接 32.768kHz

24、晶振.RST 是復(fù)位/片選線,通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來 啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送.RST 輸入有兩種功能:首先,RST 接通控制邏輯,允許地址/命令序列 送入移位寄存器;其次,RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段.當(dāng) RST 為高電平時(shí), 所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化,允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作.如果在傳送過程中 RST 置為低電平,則 會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送,I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài).上電運(yùn)行時(shí),在 Vcc2.5V 之前,RST 必須保 持低電平. 只有在 SCLK 為低電平時(shí), 才能將 RST 置為高電平. I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙 向),后面有詳細(xì)說明.SCLK 始終是輸入端

25、. 25 3. 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí), 數(shù)據(jù)被寫入 DS1302, 數(shù)據(jù)輸入從低位即 位 0 開始. 同樣, 在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù) 據(jù),讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7. 其他模塊 模塊器件 3.2 其他模塊器件 3.2.1 74LS LS164 3.2.1 74LS164 它是個(gè)串入并出的 8 位移位寄存器, 它常用于單片機(jī)系統(tǒng)中, 下面結(jié)束一下這個(gè)元件的基本知 識(shí): 74LS164 引腳圖 74LS164_內(nèi)部功能圖 25 74LS164_邏輯符合表 串行輸入帶鎖存 時(shí)

26、鐘輸入,串行輸入帶緩沖 異步清除 最高時(shí)鐘頻率可高達(dá) 36Mhz 功耗:10mW/bit 74 系列工作溫度: 0°C to 70°C Vcc 最高電壓:7V 輸入最高電壓:7V 高電平:-0.4mA 低電平:8mA 3.2.2 3.2.2 CON8 它是一個(gè)排插符號(hào) , 也就是一個(gè)插座, 可以通過一個(gè)插頭將 89C51 的 P0 口引到外面的有 關(guān)電路作擴(kuò)展用,也可以作為備用. 3.2.3 3.2.3 其他元器件 電阻,電容,發(fā)光二極管,三極管若干. 25 第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 4.1 顯示部分設(shè)計(jì) 基本顯示原理:時(shí)鐘開始顯示為 0 時(shí) 0 分 0 秒,也就是數(shù)碼管顯示

27、000000,然后每秒秒 位加 1 ,到 9 后,10 秒位加 1,秒位回 0.10 秒位到 5 后,即 59 秒 ,分鐘加 1,10 秒位回 0. 依次類推,時(shí)鐘最大的顯示值為 23 小時(shí) 59 分 59 秒.這里只要確定了 1 秒的定時(shí)時(shí)間, 其他 位均以此為基準(zhǔn)往上累加. 同時(shí)時(shí)鐘達(dá)到最大值的時(shí)候天數(shù)也增加一位,知道顯示了 7 后再 變?yōu)?1,同時(shí)陰歷和陽(yáng)歷的天數(shù)也加 1,根據(jù)不同的月份顯示的天數(shù)陽(yáng)歷有 28,29,30,31 天,陰歷就要經(jīng)過計(jì)算得到,到了 12 個(gè)月后,年數(shù)自動(dòng)增加 1,以此類推,顯示萬(wàn)年歷的現(xiàn) 實(shí). 另外,連接方式總電路圖上可以看到,這里就不做說明了,下圖為顯示部分

28、的電路圖. 顯示部分電路圖 25 4.1.1 萬(wàn)年歷優(yōu)化算法 1.陽(yáng)歷算法 陽(yáng)歷的算法比較簡(jiǎn)單,每十月的總的天數(shù)相對(duì)來說是固定的.只有 2 月份,在閏年是 29 天, 在非閏年是 28 天. 每個(gè)月的日歷排法. 主要是確定每個(gè)月第一天是星期幾. 我們知道 1901 年 1 月 1 日是星期二, 星期的變化是 7 天一個(gè)周期, 比如說要計(jì)算 1901 年 2 月 1 日是星期幾, 可以這樣推算: 1901 年 1 月 1 日到 1901 年 2 月 1 日總共經(jīng)過了 31 天(從表 1 可 看出), 從 31 對(duì) 7 取模是 3:i901 年 1 月 1 日是星期二,加三后,是星期五.因此 19

29、01 年 2 月 1 日是星期 五.同理,可以推算出從 19012100 年任何一天是星期幾. 表1 月份 閏年 非閏年 1 31 31 2 29 28 3 31 31 4 30 30 5 31 31 6 30 30 7 31 31 8 31 31 9 30 30 10 31 31 11 30 30 12 31 31 2.陰歷算法 陰歷的算法比較復(fù)雜,它包含兩個(gè)部分.一部分是陽(yáng)歷日和陰歷日的對(duì)應(yīng)關(guān)系;另一部分 則是陽(yáng)歷日和農(nóng)歷節(jié)氣的對(duì)應(yīng)關(guān)系.下面只介紹與設(shè)計(jì)有關(guān)的陰歷和陽(yáng)歷的關(guān)系. 表2 比特?cái)?shù) 數(shù)據(jù) 25 0 ! 1 ! 2 ! 3 ! 4 ! 5 1 6 ! 7 ! 8 ! 9 1 10

30、! 11 1 12 x 13 x 14 x 15 x 我們先要做一個(gè)數(shù)據(jù)表, 這個(gè)數(shù)據(jù)表里面每 2 個(gè)字節(jié), 表示 T 一個(gè)陰所年彝個(gè)月份的天教 2 個(gè)字節(jié)(共 16bit)的具體意義如表 2. 其中"!(0/1)中"0"表示 30 天,"1"表示 29 天."x x x x(4 個(gè)比特可表示數(shù)值范 圍 015)"表示該年中是否有閏月,數(shù)值"0"表示無閏月," 112" 表示某一個(gè)閏月. 閏月一般是 29 天;在 200 年中(19012100 年),閏月是 30 天的,可用一個(gè)特殊語(yǔ)

31、句來解決. 這里 2OO 年需要 200 x 2=400 個(gè)字節(jié),構(gòu)成陰歷壓縮數(shù)據(jù)表. 有了陰歷的數(shù)據(jù)表后,主要是要確定陽(yáng)歷日和胡歷日的對(duì)應(yīng)關(guān)系.我們知道陽(yáng)歷年 1901 年 1 月 1 日,對(duì)應(yīng)的陰歷年是對(duì)應(yīng)的陰歷日,可用以下算法: (1)從陽(yáng)歷年 1901 年 1 月 1 日到 1901 年 2 月 1 日,計(jì)算出經(jīng)過了 31 天; (2)根據(jù)陰歷數(shù)據(jù)表知道陰歷年 1900 年 11 月有 29 天,因此 3129=2 天.原來陽(yáng)歷年 1901 年 1 月 1 日對(duì)應(yīng)的陰歷日是 11 日,則有 11+1=13; (3)因?yàn)殛帤v 1901 年 12 月份有 30 天,而 13<=30,

32、所以陽(yáng)歷年 1901 年 2 月 1 日對(duì)應(yīng)的陰歷 年是 1900 年 12 月 13 日.如果上一步相加得出的散大于當(dāng)前陰歷月的總的天敢,別應(yīng)該繼續(xù) 減去當(dāng)前陰歷月的總的天數(shù),直到符合條件. 對(duì)于月份增加時(shí),還要通過數(shù)據(jù)表查看是否要 經(jīng)過閏月. 對(duì)于其他任何一個(gè)陽(yáng)歷日和陰歷日的對(duì)應(yīng)關(guān)系,都可以通過以上算法求得結(jié)果. 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘, 4.2 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘,日歷顯示設(shè)計(jì) DS1302 可以對(duì)年,月,日,周日,時(shí),分,秒進(jìn)行計(jì)時(shí),且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能. 4.2.1 DS1302 的寄存器 DS1302 有 12 個(gè)寄存器,其中有 7 個(gè)寄存器與日歷,時(shí)鐘相關(guān),存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼 形式,其日歷,

33、 時(shí)間寄存器及其控制字見表 1. 25 此外,DS1302 還有年份寄存器,控制寄存器,充電寄存器,時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相 關(guān)的寄存器等. 時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容.DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類:一類是單個(gè) RAM 單元,共 31 個(gè),每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8 位 的字節(jié),其命令控制字為 C0HFDH,其中奇數(shù)為讀操作,偶數(shù)為寫操作;另一類為突發(fā)方式 下的 RAM 寄存器,此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個(gè)字節(jié),命令控制字為 FEH(寫), FFH(讀). 4.2.2 DS1302 實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的軟硬件 DS1302 與

34、 CPU 的連接需要三條線,即 SCLK(7),I/O(6),RST(5).圖 3 示出 DS1302 與 89C2051 的連接圖,其中,時(shí)鐘的顯示用 LCD. 4.2.3 DS1302 與 CPU 的連接 實(shí)際上,在調(diào)試程序時(shí)可以不加電容器,只加一個(gè) 32.768kHz 的晶振即可.只是選擇晶 振時(shí),不同的晶振,誤差也較大.另外,還可以在上面的電路中加入 DS18B20,同時(shí)顯示實(shí)時(shí) 溫度.只要占用 CPU 一個(gè)口線即可. LCD 還可以換成 LED,還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展 有限公司生產(chǎn)的 10 位多功能 8 段液晶顯 示模塊 LCM101,內(nèi)含看門狗(WDT)/時(shí)鐘發(fā)生器及兩種頻率

35、的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路,并有內(nèi)置 顯示 RAM,可顯示任意字段筆劃,具有 3-4 線串行接口,可與任何單片機(jī),IC 接口.功耗低, 顯示狀態(tài)時(shí)電流為 2A(典型值), 省電模式時(shí)小于 1A, 工作電壓為 2.4V3.3V, 顯示清晰. 4.3 整體設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)過程:由串行的時(shí)鐘芯片 DS1302,送給單片機(jī),單片機(jī)處理后輸出.而 74LS164 將 串行信號(hào)變成并行信號(hào),每個(gè) 164 對(duì)應(yīng) LED 七段碼,三個(gè) 164 對(duì)應(yīng)三行 LED 數(shù)碼管.單片機(jī) 25 P2.6-P2.0 連接七個(gè)三極管作列驅(qū)動(dòng),共七列數(shù)碼管,(實(shí)際有兩行是六列)行列掃描共同形 成萬(wàn)年歷. 其整個(gè)過程,如原理圖所示. 4.4 系

36、統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 4.4.1 程序流程框圖 25 圖-C 時(shí)間調(diào)整程序流程圖 25 25 實(shí)驗(yàn)測(cè)試 測(cè)試部分 第五章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分 5.1 硬件測(cè)試 電子萬(wàn)年歷的電路系統(tǒng)較大, 對(duì)于焊接方面更是不可輕視, 龐大的電路系統(tǒng)中只要出于一 處的錯(cuò)誤,則會(huì)對(duì)檢測(cè)造成很大的不便,而且電路的交線較多,對(duì)于各種鋒利的引腳要注意處 理,否則會(huì)刺被帶有包皮的導(dǎo)線,則會(huì)對(duì)電路造成短路現(xiàn)象. 在本成電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問題. 回想這些問題只要認(rèn)真多思考都是可 以避免的,以下為主要的問題: (1)LED 數(shù)碼管的斷碼錯(cuò)亂,原因出于沒有認(rèn)真看清 a,b ,c 等引腳信息. 解決:重新排列 74LS47 的

37、輸出端,相應(yīng)接入 LED 數(shù)碼管,即可解決出現(xiàn)在的斷碼或亂碼. ( 2)對(duì)萬(wàn)年歷修改時(shí)間或日期時(shí),有時(shí) LED 數(shù)碼管被屏蔽掉,造成不亮現(xiàn)象. 解決: 根據(jù)儀器的測(cè)試, 發(fā)現(xiàn)電路的驅(qū)動(dòng)能力不足, 最后在 DS1302 時(shí)鐘芯片的/CS, SCLK, RET 端接入 5.1K 的上拉電阻后,電路的驅(qū)動(dòng)能力才能滿足,即可解決不亮現(xiàn)象. 5.2 軟件測(cè)試 電子成年歷是多功能的數(shù)字型,可以看當(dāng)前日期(陰,陽(yáng)歷),時(shí)間,還有溫度的儀器. 電子成年歷功能很多,所以對(duì)于它的程序也較為復(fù)雜,所以在編寫程序和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了相對(duì)較 多的問題.最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改,一步一步的完成,最終解決了軟件.在軟件的

38、調(diào)試過程中主要遇到的問題如下: 1.燒入程序后,LED 數(shù)碼管顯示閃動(dòng),而且亮度不均勻. 解決:首先對(duì)調(diào)用的延時(shí)進(jìn)行逐漸修改,可以解決顯示閃動(dòng)問題.其次,由于本作品使作 動(dòng)態(tài)掃描方式顯示的數(shù)字,動(dòng)態(tài)掃描很快,人的肉眼是無法看出,但是調(diào)用的顯示程序時(shí),如 果不在反回時(shí)屏蔽掉最后的附值,則會(huì)出現(xiàn)很亮的現(xiàn)象,所以在顯示的后面加了屏蔽子令,最 后解決了此問題. 2.修改時(shí)間,日期時(shí)沒有農(nóng)歷沒有自動(dòng)對(duì)應(yīng)上. 解決: 把不相關(guān)的程序暫時(shí)屏蔽, 地農(nóng)歷的子程序獨(dú)立調(diào)試, 發(fā)現(xiàn)在調(diào)用農(nóng)歷自動(dòng)更新時(shí), 對(duì)十進(jìn)制和十六進(jìn)制處理不好,所以會(huì)造成錯(cuò)亂.最后把相應(yīng)的十進(jìn)制進(jìn)行修改,使得可以與 十六進(jìn)制對(duì)應(yīng),最后解決了此

39、問題. 5.3 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論 5.3.1 測(cè)試結(jié)果分析 (1).在測(cè)試中遇到發(fā)光二極管,LED 數(shù)碼管為不顯示時(shí),首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè) 試,觀察是否存在漏焊,虛焊,或者元件損壞. (2).LED 數(shù)碼管顯示不正常,還有亮度不夠,首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試,觀察電 路是否存在短路現(xiàn)象.查看燒寫的程序是否正確無誤,對(duì)程序進(jìn)行認(rèn)真修改. (3).DS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí),首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié),命令 字節(jié)最高位 MSB(D7)必須為邏輯 1,如果 D7=0,則禁止寫 DS1302,即寫保護(hù);D6=0,指定時(shí)鐘 數(shù)據(jù),D6=1,指定 RAM 數(shù)據(jù);D5D1 指定輸

40、入或輸出的特定寄存器;最低位 LSB(D0)為邏輯 0,指定寫操作(輸入), D0=1,指定讀操作(輸出). 在 DS1302 的時(shí)鐘日歷或 RAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí),DS1302 必須首先發(fā)送命令字節(jié).若進(jìn)行 單字節(jié)傳送,8 位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后,在下 2 個(gè) SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié),或在 下 8 個(gè) SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié). DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類:一類是單個(gè) RAM 單元,共 31 個(gè),每個(gè)單元組態(tài) 25 為一個(gè) 8 位的字節(jié),其命令控制字為 C0HFDH,其中奇數(shù)為讀操作,偶數(shù)為寫操作;再一類 為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器,在此方式下可一

41、次性讀,寫所有的 RAM 的 31 個(gè)字節(jié). 要特別說明的是備用電源 B1,可以用電池或者超級(jí)電容器(0.1F 以上).雖然 DS1302 在 主電源掉電后的耗電很小,但是,如果要長(zhǎng)時(shí)間保證時(shí)鐘正常,最好選用小型充電電池.可以 用老式電腦主板上的 3.6V 充電電池.如果斷電時(shí)間較短(幾小時(shí)或幾天)時(shí),就可以用漏電較 小的普通電解電容器代替. 100 F 就可以保證 1 小時(shí)的正常走時(shí). DS1302 在第一次加電后, 必須進(jìn)行初始化操作.初始化后就可以按正常方法調(diào)整時(shí)間. 5.3.2 測(cè)試結(jié)論 經(jīng)過多次的反復(fù)測(cè)試與分析,可以對(duì)電路的原理及功能更加熟悉,同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與 及對(duì)電路的分析能力

42、.同時(shí)在軟件的編程方面得到更到的提高,對(duì)編程能力得到加強(qiáng).同時(shí)對(duì)所 學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固 25 第六章 結(jié)論 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性,自主學(xué)習(xí),學(xué)到了許多沒學(xué) 到的知識(shí),完成了對(duì)萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì),達(dá)到了預(yù)期的目的.程序編寫中,由于思路 不清晰,開始時(shí)遇到了很多的問題,經(jīng)過靜下心來思考,理清了思路,終于能夠 完成它.在此次設(shè)計(jì)中,知道了做凡事要有一顆平常的心,不要想著走捷徑,一 步一腳印.也練就了我們的耐心,做什么事都在有耐心.此次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多 很多東西,這是最重要的. 參考文獻(xiàn) 1 劉勇 編 數(shù)字電路 電子工業(yè)出版社 2004 2 陳正振 編 電子電路設(shè)計(jì)與制作 廣西

43、交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系 2007 3 楊子文 編 單片機(jī)原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版社 2006 4 王法能 編 單片機(jī)原理及應(yīng)用 科學(xué)出版社 2004 5 曹琳琳.單片機(jī)原理及接口技術(shù)【M】.北京:國(guó)防科技大學(xué)出版社,2000 年. 6 許惠民.單片微型計(jì)算機(jī)原理,接口及應(yīng)用 fM】. 北京:北京郵電大學(xué)出版社,2000 年. 7 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)【M】.北京:高等教育出版社,2001 年. 25 附錄: 附錄:系統(tǒng)程序清單 ;* ;* 萬(wàn)年歷程序 * ;* 67H(高兩位年)66H(低兩位年)65H(月)64H(星期);63H(日)62H(小時(shí))61H(分)60H(秒)57H(

44、農(nóng)歷月)56H(農(nóng)歷 日);顯示緩沖單元 7CH7BH(4CH4BH)年低位,7AH79H(4AH49H)月;78H(48H)星期,77H76H(47H46H)日, 75H74H(45H44H) 時(shí) ;73H72H(43H42H) 分 , 71H70H(41H40H) 秒 , 5EH5DH(55H54H) 農(nóng) 歷 年;5CH5BH(53H52H)農(nóng)歷月,5AH59H(51H50H)農(nóng)歷日 ;閏年標(biāo)志為 F0,定時(shí)器 T1 為調(diào)整時(shí)候閃爍用. SCLK EQU IO RST YEAR WEEK DAY HOUR SECOND EQU EQU P3.2 P3.3 P3.4 AJMP START O

45、RG 0003H RETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH LJMP INTT1 ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI DATA 66H DATA 64H DATA 63H DATA 62H DATA 60H MONTH DATA 65H MINTUE DATA 61H DS1302_ADDR DATA 32H DS1302_DATA DATA 31H ORG 0000H ;* 主程序 ;* START: SETB EA MOV SCON,#00H MOV TMOD,#10H MOV TL1,#00H MOV TH1,#00

46、H MOV DS1302_ADDR,#8EH MOV DS1302_DATA,#00H 25 ;允許寫 1302 ;串行輸出,方式 0 ;計(jì)數(shù)器 1,方式 1 LCALL WRITE MOV DS1302_ADDR,#90H MOV DS1302_DATA,#0A6H ;1302 充電,充電電流 1.1mA LCALL WRITE MAIN1: MOV DS1302_ADDR,#8DH LCALL READ ;READ OUT YEAR MOV YEAR,DS1302_DATA MOV DS1302_ADDR,#8BH LCALL READ MOV WEEK,DS1302_DATA MOV D

47、S1302_ADDR,#89H LCALL READ MOV MONTH,DS1302_DATA MOV DS1302_ADDR,#87H LCALL READ MOV DAY,DS1302_DATA MOV DS1302_ADDR,#85H LCALL READ MOV HOUR,DS1302_DATA MOV DS1302_ADDR,#83H LCALL READ MOV MINTUE,DS1302_DATA MOV DS1302_ADDR,#81H LCALL READ MOV SECOND,DS1302_DATA MOV R0,YEAR LCALL DIVIDE MOV 7BH,R1

48、MOV 4BH,R1 MOV 7CH,R2 MOV 4CH,R2 MOV 78H,WEEK MOV 48H,WEEK MOV R0,MONTH ;月分離,送顯示緩存 LCALL DIVIDE MOV 79H,R1 MOV 49H,R1 MOV 7AH,R2 MOV 4AH,R2 SSS: ;年分離,送顯示緩存 ;READ OUT SECOND ;READ OUT MINTUE ;READ OUT HOUR ;READ OUT DAY ;READ OUT MONTH ;READ OUT WEEK MOV R0,DAY LCALL DIVIDE MOV 76H,R1 MOV 46H,R1 MOV

49、77H,R2 MOV 47H,R2 MOV R0,HOUR LCALL DIVIDE MOV 74H,R1 MOV 44H,R1 MOV 75H,R2 MOV 45H,R2 MOV R0,MINTUE LCALL DIVIDE MOV 72H,R1 MOV 42H,R1 MOV 73H,R2 MOV 43H,R2 MOV R0,SECOND LCALL DIVIDE MOV 70H,R1 MOV 40H,R1 MOV 71H,R2 MOV 41H,R2 LCALL DISPLAY LCALL GENGXIN JNB P1.1,SETG JNB F0,SSS ;日分離,送顯示緩存 ;小時(shí)分離,送

50、顯示緩存 ;分分離,送顯示緩存 ;秒分離,送顯示緩存 ;更新農(nóng)歷程序 CLR P1.3 ; 閏月,則 p1.3 清 0,指示燈亮 LJMP MAIN1 SETB P1.3 ;非閏月,則 p1.3 置位,指示燈滅 LJMP MAIN1 ;* 公歷設(shè)置程序 ;* SETG: SETB TR1 SETB ET1 CLR 08H CLR 09H CLR 0AH CLR 0BH CLR 0CH CLR 0DH CLR 0EH CLR 0FH MOV DS1302_ADDR,#8EH MOV DS1302_DATA,#00H ;允許寫 1302 25 LCALL WRITE MOV DS1302_ADDR

51、,#80H MOV DS1302_DATA,#80H LCALL WRITE GWAIT: SETG1: LCALL DISPLAY JNB P1.1,GWAIT LCALL DISPLAY JNB P1.1,SETG2 JNB P1.2,GADDYEAR AJMP SETG1 GADDYEAR: MOV R7,66H LCALL ADD1 MOV 66H,A CJNE A,#51H,GADDYEAR1 MOV 66H,#01H GADDYEAR1: MOV DS1302_ADDR,#8CH MOV DS1302_DATA,66H LCALL WRITE MOV R0,66H LCALL DI

52、VIDE MOV 4BH,R1 MOV 7BH,R1 MOV 4CH,R2 MOV 7CH,R2 WAITT1: LCALL DISPLAY JNB P1.2,WAITT1 AJMP SETG1 SETG2: GWAIT2: SETG3: SETB 0AH LCALL DISPLAY JNB P1.1,GWAIT2 LCALL DISPLAY JNB P1.1,SETG4 JNB P1.2,GADDMONTH AJMP SETG3 GADDMONTH: MOV R7,65H LCALL ADD1 MOV 65H,A CJNE A,#13H,GADDMONTH1 MOV 65H,#01H GAD

53、DMONTH1:MOV DS1302_ADDR,#88H MOV DS1302_DATA,65H LCALL WRITE MOV R0,65H LCALL DIVIDE ;月分離送顯示緩沖 ;月值送 1302 ;月加 1 SETG7: SETG6: GWAIT6: ;調(diào)月時(shí)閃標(biāo)志 WAITT3: ;年分離送顯示緩沖 ;年值送 1302 ;年加 1 SETG5: SETG4: GWAIT4: WAITT2: ;1302 停止振蕩 MOV 79H,R1 MOV 49H,R1 MOV 7AH,R2 MOV 4AH,R2 LCALL DISPLAY JNB P1.2,WAITT2 AJMP SETG3 SETB 0BH LCALL DISPLAY JNB P1.1,GWAIT4 LCALL DISPLAY JNB P1.1,SETG6 JNB P1.2,GADDDAY AJMP SETG5 GADDDAY: MOV R7,63H LCALL ADD1 MOV 63H,A CJNE A,#32H,GADDDAY1 MOV 63H,#01H GADDDAY1: MOV DS1302_ADDR,#86H MOV DS1302_DATA,63H LCALL WRITE MOV R0,63H LCALL