基于單片機設(shè)計的萬年歷

1、遼東學院信息技術(shù)學院單片機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計報告電子萬年歷的設(shè)計學生姓名： 學 號： 班 級： B1106班 專 業(yè)： 電子信息工程 指導教師： 2014年07月【摘要】隨著時代的進步，越來越多的電子廠品趨向于低成本，高性能，耐用性好的方向發(fā)展。特別是趨向于自動化控制的方向走。89C51作為控制芯片具有強大的功能，并且簡單易于操作，安全性與穩(wěn)定性較高，價格便宜，適合中小型電子廠品開發(fā)中的控制器。這款課程設(shè)計的萬年歷由89C51，BUTTON，液晶屏等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天。1

2、602做為顯示電路不僅操作上簡單許多，而且使用1602能在很大程度上是電路圖盡量簡化，便于操作與錯誤的檢修?；?9c51萬年歷的設(shè)計，利用了單片機內(nèi)部的一個自帶定時/計數(shù)器來實現(xiàn)定時功能，并通過內(nèi)部程序，實現(xiàn)對時分秒，年月日這幾個輸出數(shù)值的自增，并且通過編寫程序，實現(xiàn)通過鍵盤控制時分秒，年月日大小的調(diào)整，這是必要的功能。最后通過1602液晶顯示電路將日期、時間顯示在其上。這樣的萬年歷比較精準，其主要誤差來源與晶振的誤差，即使是這樣，他的誤差也只是微妙級別，對于日常生活中的時間計數(shù)是足夠的。關(guān)鍵詞：單片機、 萬年歷 、鍵盤控制目錄緒論11系統(tǒng)工作原理11.1 功能說明11.2基本原理11.3電

3、路總體原理框圖21.4實現(xiàn)時鐘計時的基本方法31.5 總體方案32系統(tǒng)硬件設(shè)計52.1 硬件電路設(shè)計原則62.2 單片機的最小系統(tǒng)62.3 LCD1602顯示模塊設(shè)計72.4 時鐘顯示校正電路83 系統(tǒng)軟件設(shè)計83.1軟件設(shè)計分析93.2 中斷程序114系統(tǒng)的調(diào)試115 結(jié)論12參考文獻12附錄A 源程序13附錄B 系統(tǒng)原理圖27緒論 20世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,至從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電

4、子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄?，F(xiàn)在的萬年歷不僅可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，可以同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒等信息，還具有時間校準等功能。該電路采用STC89C51單片機作為核心，功耗小，能在5V的低壓工作，電壓可選用35V電壓供電。綜上所述此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。本電路為實現(xiàn)電子萬年歷的功能,采用單片機STC89C51,輔助以必要的外圍電路,用C語言編寫程序,并進行模塊化設(shè)計而成的電子萬年歷系統(tǒng)，有功能穩(wěn)定,精確度高和可調(diào)的特點。1系統(tǒng)工作原理1

5、.1 功能說明1、計時功能：準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。2、日期功能：年以12個月計時形成，月以28（或29或30或31）日計時形成，日以24小時計時形式，分秒計時為60進位。 3、校正時間功能：能隨意設(shè)定走時時間。4、鬧鐘功能：一旦走時到該時間，能以聲形式告警提示。 5、秒表功能：按鍵控制啟動、暫停、清零。 1.2基本原理它是利用單片機的內(nèi)部的定時/計數(shù)器工作與定時方式，對機器周期計數(shù)形成基準時間（如10ms）然后用另外一個計數(shù)器或軟件計數(shù)的形式對基準時間進行計數(shù)形成秒（如對10ms計數(shù)100次），“秒”計數(shù)60次“分”，“分”計數(shù)60次形成“時”，“時”計數(shù)24次形成“日”，

6、“日”計數(shù)為28（或29或30或31）次形成“月”，“月”計數(shù)12次形成“年”，年計數(shù)999次就清零，然后通過譯碼器，數(shù)碼管把他們的內(nèi)容在相應(yīng)的位置顯示出來。在具體的設(shè)計時定時器采用中斷方式工作，對時鐘的形成在終中斷序中實現(xiàn)，在主程序只是對定時/計數(shù)器的定義初始化，調(diào)用顯示程序和控制程序的初始化。另外為了使用的方便，也設(shè)計了按鍵，可以通過按鍵對時分秒進行調(diào)整，這樣程序就加了按鍵程序。1.3電路總體原理框圖本次設(shè)計時鐘電路，使用了ATC89C51單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省去了很多復雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時鐘的年、月、日、時、分、秒，同時使用匯編語言程

7、序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過三個模塊：鍵盤、芯片、LCD液晶屏顯示即可滿足設(shè)計要求。總設(shè)計原理框圖如下圖所示：1.4實現(xiàn)時鐘計時的基本方法利用STC系列單片機的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)時鐘計數(shù)。(1) 計數(shù)初值計算:把定時器設(shè)為工作方式1，定時時間為50ms，則計數(shù)溢出20次即得時鐘計時最小單位秒，而100次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。假設(shè)使用T/C0，方式1，50ms定時，fosc=12MHz。則初值X滿足（216-X）×1/12MHz×12s =50000sX=155363CB0H(2) 采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計,計滿20次為秒計時（1秒）

8、；(3) 從秒到分、從分到時、從時到日、從日到月、從月到年的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)。1.5總體方案計時方案利用STC89C51單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷時，配合軟件延時實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計方面得到鍛煉與提高，對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而對學好單片機技術(shù)這門課程起到一定的作用。1.5.2控制方案STC89C51的P0口和P1口外接由八個LED數(shù)碼管(LED8LED1)構(gòu)成的顯示器，用P0口作LED的段碼輸出口，P1口作八個LED數(shù)碼管的位控輸出線，P3口外接五個按鍵A、B、C、D、E構(gòu)成鍵盤電

9、路。STC89C51 是一種低功耗，高性能的CMOS 8位微型計算機。它帶有8K Flash 可編程和擦除的只讀存儲器（EPROM），該器件采用ATMEL的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)上標準的80C51和80C52的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)Flash 集成在一個芯片上，可用與解決復雜的問題，且成本較低。簡易電子鐘的功能不復雜，采用其現(xiàn)有的I/O便可完成，所以本設(shè)計中采用此的設(shè)計方案。2 設(shè)計2.1 硬件電路設(shè)計原則在性價比滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求的情況下，選擇更可靠，更熟悉的單片機縮短研制周期。盡可能選擇自己較為熟悉的應(yīng)用電路，以提高系統(tǒng)的可靠性。單片機內(nèi)部的資源與外部的擴展資源應(yīng)在滿足系統(tǒng)設(shè)

10、計的基礎(chǔ)上留有余地，為進一步的升級和擴展提供方便。應(yīng)充分的結(jié)合軟件方案考慮硬件的結(jié)構(gòu)，通常硬件功能較完善，其相應(yīng)的軟件程序就簡單，但硬件的成本較高，而功能較低，其相應(yīng)的軟件就復雜，其實際常用軟件代替硬件來降低成本。整個系統(tǒng)相關(guān)的器件盡可能的做到性能相匹配。充分的考慮系統(tǒng)的抗干擾性，如具有抗干擾的單片機并充分的帥選芯片與器件，在電路中采取隔離或屏蔽的措施等。2.2 單片機的最小系統(tǒng)2.2 .1芯片介紹MCS-51單片機是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片，其各引腳功能如下：VCC：+5V電源。VSS：接地。RST：復位信號。當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用完成單片機的

11、復位初始化操作。XTAL1和XTAL2：外接晶體引線端。當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，當作輸出口使用時，必須接上拉電阻才能有高電平輸出；當作輸入口使用時，必須先向電路中的鎖存器寫入“1”，使FET截止，以避免鎖存器為“0”狀態(tài)時對引腳讀入的干擾。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，它不再需要多路轉(zhuǎn)接電路MUX；因此它作為輸出口使用時，無需再外接上拉電阻，當作為輸入口使用時，同樣也需先向其鎖存器寫“1”，使輸出驅(qū)動電路的FET截止。P2口：P2口電路比P1口電

12、路多了一個多路轉(zhuǎn)接電路MUX，這又正好與P0口一樣。P2口可以作為通用的I/O口使用，這時多路轉(zhuǎn)接電路開關(guān)倒向鎖豐存器Q端。P3口：P3口特點在于，為適應(yīng)引腳信號第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯。當作為I/O口使用時，第二功能信號引線應(yīng)保持高電平，與非門開通，以維持從鎖存器到輸出端數(shù)據(jù)輸出通路的暢通。當輸出第二功能信號時，該位應(yīng)應(yīng)置“1”，使與非門對第二功能信號的輸出是暢通的，從而實現(xiàn)第二功能信號的輸出，具體第二功能如表1所示。表1 P3端口引腳兼用功能表P3引腳兼用功能P3.0串行通訊輸入（RXD）P3.1串行通訊輸出（TXD）P3.2外部中斷0（ INT0）P3.3外部中斷1（INT

13、1）P3.4定時器0輸入(T0)P3.5定時器1輸入(T1)P3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通WRP3.7外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通RD2.2 .1晶振電路下圖所示為時鐘電路原理圖，在51單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。而在芯片內(nèi)部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。2.2 .2復位電路下圖所示為復位電路原理圖，任何單片機在工作之前都要進行復位的過程。只要在單片機的RST引腳上加上高電平（或低電平）持續(xù)大概5ms，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)

14、定后，撤銷復位信號。2.3LCD1602顯示模塊設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)顯示容量:16×2 個字符 芯片工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 引腳功能說明1602LCD 采用標準的 14腳（無背光）或 16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下表2所示: 編號符號引腳說明 編號 符號 引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù) 15BLA背

15、光源正極8 D1 數(shù)據(jù)16BLK背光源負極2.4時鐘顯示校正電路本設(shè)計利用按鍵開關(guān)來校正時鐘顯示的數(shù)字。當按鈕按下時，將在相應(yīng)的端口輸入一個低電平，通過相應(yīng)的程序來改變時鐘顯示。其中菜單按鍵開關(guān)用來選擇要修改的數(shù)字；下調(diào)按鍵用來增加所選數(shù)字的數(shù)值；上調(diào)按鍵用來減小所選數(shù)字的數(shù)值；退出按鍵是退出校正電路。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 軟件設(shè)計分析在編程上，首先進行了初始化，定義程序的的入口地址以及中斷的入口地址，在主程序開始定義了一組固定單元用來儲存計數(shù)的時.分.秒，在顯示初值之后，進入主循環(huán)。在主程序中，對不同的按鍵進行掃描，實現(xiàn)秒表，時間調(diào)整，復位清零等功能，系統(tǒng)總流程圖如下圖：3.2 中斷程序定

16、時器中斷時是先檢測1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1；如果沒到，就檢測1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒到，就檢測1小時是否到，1小時如果到，時單元就加1，如果沒到，就顯示時間。中斷流程圖如下：4系統(tǒng)的調(diào)試首先用萬用表對已經(jīng)焊接好的電路進行測試，以確定電路沒有斷路或者短路的情況。在檢查的過程中，因為焊接技術(shù)不夠好，導致出現(xiàn)了斷路的問題，重新焊接斷路的地方，再用萬用表測試，問題得到了解決。接下來使用Keil軟件對程序進行測試，發(fā)現(xiàn)程序沒有錯誤。將程序拷入芯片中，出現(xiàn)預期現(xiàn)象。5 結(jié)論兩周的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，我有很多的心得體會。關(guān)于單片機，我的理論知識掌握的不夠好，再加上已經(jīng)很久

17、沒有復習了，剛拿到題目時，不知道從哪里入手，后來通過對書本的回顧，加深了對單片機知識的記憶。因為課堂的教學考慮到大多數(shù)同學的需求，主要強調(diào)“基本”基本知識、基本理論、基本方法、基本技能。而這次設(shè)計正是為我們提供了一個深入學習、探索的機會，成為課堂教學的有益補充。我們正面臨就業(yè)問題，這次課設(shè)給了我們一個機會去試驗。單片機理論的學習是為課程的設(shè)計作準備的，但有時學習的理論也解決不了實踐中的問題。實踐中獲得的知識能讓我對單片機的知識有更好的認識和理解。雖然這次的課程設(shè)計我參考了一些文獻資料，沒有做到創(chuàng)新，但在對程序的讀寫過程中我明白了許多。這次課程設(shè)計的最大收獲是只有把理論用到實踐中我們才能真正掌握

18、好所學知識。參考文獻1 謝自美電子線路設(shè)計·實驗·測試M武漢：華中理工大學出版社，1992.2 何立民單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M北京：北京航空航天大學出版社，1993.3 樓然笛單片機開發(fā)M北京：人民郵電出版社，1994. 4 付家才單片機控制工程實踐技術(shù)M北京：化學工業(yè)出版社 2004.3. 5 李光才單片機課程設(shè)計實例指導M北京：北京航空航天大學出版社 2004.6 朱定華單片機原理及接口技術(shù)實驗M北京：北方交通大學出版社2002.11.7 劉湘濤江世明單片機原理與應(yīng)用M. 北京:電子工業(yè)出版社,2006.附錄A 源程序#include <reg51.h>#def

19、ine uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longuchar code table="2014:06:19 000"uchar code table1=" 22:22:10 21:48"uchar code table2="0123456789"sbit lcd_rs =P25;/定義LCD端口sbit lcd_rw=P26;sbit lcd_en=P27;sbit S1=P34;/菜單鍵sbit S2=P35;/加鍵sbit S3=P

20、36;/減鍵sbit S4=P37;/退出菜單鍵sbit ss=P33;/秒表鍵，第一次啟動，第二次暫停，第三次清零sbit FMQ=P20;void yue31();/31天的月份函數(shù) void yue30();/30天的月份函數(shù)void yue29();/29天的月份函數(shù)void yue28();/28天的月份函數(shù)void Timing(); /鬧鐘設(shè)置void miaobiao();/秒表函數(shù)uchar count, k1num;/聲明秒的變量char shi,fen,miao;/聲明時分秒uint nian, yue,ri,ji=0,mm=0;/聲明年月日，秒表計數(shù)，和秒表按鍵次數(shù)uc

21、har f,s;/定時器/void delay(uchar z)/延時函數(shù) uchar x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)/lcd寫指令 lcd_rs=0; lcd_rw=0; lcd_en=0; P0=com; delay(5); lcd_en=1; delay(5); lcd_en=0;void write_data(uchar date)/lcd寫數(shù)據(jù) lcd_rs=1; lcd_rw=0; lcd_en=0; P0=date; delay(5); lcd_en=1; delay(5

22、); lcd_en=0;void miaobiao(char kk)/秒表函數(shù) uchar biao_bai,biao_shi,biao_ge; biao_bai=kk/100;biao_shi=kk%100/10;biao_ge=kk%100%10;write_com(0x80+13); write_data(table2biao_bai);write_com(0x80+14);write_data(table2biao_shi);write_com(0x80+15);write_data(table2biao_ge);write_com(0x0c);void write_fsm(uchar

23、 add,uchar date)/計算時分秒位 uchar shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; write_com(0x80+0x40+add); write_data(0x30+shi); write_data(0x30+ge);void write_nyr(uchar add,uchar date)/計算月日位 uint shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; write_com(0x80+0x00+add); write_data(0x30+shi); write_data(0x30+ge);void write_nian(ucha

24、r add,uchar date)/計算年位，年是百位 uint bai,shi,ge; bai=date/100%10; shi=date/10; ge=date%10; write_com(0x80+0x00+add); write_data(0x30+bai); write_data(0x30+shi); write_data(0x30+ge);void jiaxian()/設(shè)置鍵盤加顯 if(k1num!=0) if(S2=0) delay(10); if(S2=0) while(!S2);/松手檢測if(k1num=1) miao+; if(miao=60) miao=0; writ

25、e_fsm(8,miao);/write_com(0x0e); write_com(0x80+0x40+8); if(k1num=2) fen+; if(fen=60) fen=0; write_fsm(5,fen); write_com(0x80+0x40+5); if(k1num=3) shi+; if(shi=24) shi=0; write_fsm(2,shi); write_com(0x80+0x40+2); if(k1num=4) ri+; if(ri=31) ri=1; write_nyr(8,ri); write_com(0x80+0x00+8); if(k1num=5) yu

26、e+; if(yue>12) yue=1; write_nyr(5,yue); write_com(0x80+0x00+5); if(k1num=6) nian+; if(nian=90) nian=0; write_nian(1,nian); write_com(0x80+0x00+1); if(k1num=7) s+; if(s=24)s=0; write_fsm(11,s); write_com(0x80+0x40+11); if(k1num=8) f+; if(f=59)f=0; write_fsm(14,f); write_com(0x80+0x40+14); void jia

27、nxian()/設(shè)置鍵盤減顯 if(k1num!=0) if(S3=0)/K3設(shè)置 delay(10); if(S3=0) while(!S3); if(k1num=1) miao-; if(miao=-1) miao=59; write_fsm(8,miao); write_com(0x80+0x40+8); if(k1num=2) delay(5); fen-; if(fen=-1) fen=59; write_fsm(5,fen); write_com(0x80+0x40+5); if(k1num=3) shi-; if(shi=-1) shi=23; write_fsm(2,shi);

28、 write_com(0x80+0x40+2); if(k1num=4) ri-; if(ri<1) ri=31; write_nyr(8,ri); write_com(0x80+0x00+8); if(k1num=5) yue-; if(yue<1) yue=12; write_nyr(5,yue); write_com(0x80+0x00+5);if(k1num=6) nian-; if(nian=0) nian=90; write_nian(1,nian); write_com(0x80+0x00+1); if(k1num=7) s-; if(s=0)s=23; write_

29、fsm(11,s); write_com(0x80+0x40+11); if(k1num=8) f-; if(f=-1) f=59; write_fsm(14,f); write_com(0x80+0x40+14); void keyk4()/S4是退出菜單鍵 if(S4=0) delay(5); if(S4=0) TR0=1; while(!S4); k1num=0; write_com(0x0c);/開顯示，不顯示光標，光標不閃爍 void keyk1()/菜單光標設(shè)置if(S1=0) delay(10); if(S1=0) while(!S1); k1num+; TR0=0; /關(guān)定時中

30、斷 if(k1num=1) write_com(0x80+0x40+8);write_com(0x0f);/開顯示，顯示光標，光標閃爍 if(k1num=2) write_com(0x80+0x40+5);write_com(0x0f); if(k1num=3) write_com(0x80+0x40+2); write_com(0x0f); if(k1num=4) write_com(0x80+0x00+8);write_com(0x0f); if(k1num=5) write_com(0x80+0x00+5);write_com(0x0f); if(k1num=6) write_com(0

31、x80+0x00+1);write_com(0x0f); if(k1num=7) write_com(0x80+0x40+11); write_com(0x0f); if(k1num=8) write_com(0x80+0x40+14); write_com(0x0f); jiaxian(); jianxian(); keyk4();void init()/啟動 LCD初始化數(shù)據(jù) uchar num; lcd_rs=0; lcd_en=0; shi=0; fen=0; miao=0; nian=0000; yue=7; ri=1; s=21; f=48; write_com(0x38);/不監(jiān)

32、察忙信號 write_com(0x0f);/顯示開光標設(shè)置 write_com(0x06);/顯示光標移動設(shè)置 write_com(0x01);/顯示清屏 write_com(0x80);/數(shù)據(jù)指針 write_com(0x80+0x00);for(num=0;num<16;num+)/延時15ms write_data(tablenum);/年月日的數(shù)據(jù)延時 delay(5); write_com(0x80+0x40); for(num=0;num<16;num+) write_data(table1num);/時的延時 delay(5); TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256