基于51单片机的数码管万年历

宜宾学院物理与电子工程学院课题论文单片机（期末）课程设计题目：基于51单片机的数码管万年历院（系）：物理与电子工程学院专业年级：2012级硕勋励志班指导老师：文良华姓名：陈志凤学号：1203030252014年6月单片机（期末）课程设计第1页共21页目录摘要..............................................................2第一章绪论.........................................................31、1万年历的背景...............................................31、2万年历的应用...............................................4第二章设计原理.....................................................5第三章实现过程.....................................................63、1方案选择...................................................63、2系统框图...................................................63、3说明.......................................................63、4电路模块说明...............................................73、5软件设计模块...............................................83、5、1万年历的算法.........................................83、5、2时间处理.............................................93、5、3日期处理............................................10第四章最终结果....................................................11第五章收获与体会..................................................135、1设计过程中遇到的问题及解决方法............................135、2收获与体会................................................13致谢...............................................................14参考文献...........................................................15单片机（期末）课程设计第2页共21页摘要随着人们时间观念的增强，万年历被广泛应用于生活中的各种场合。现在所使用的万年历，即：包括若干年或适用于若干年的历书。万年只是一种象征，表示时间跨度大。本次课程设计中制作的“基于51单片机的数字万年历”便是以电子产品为载体的基于AT89C51单片机在数码管上显示（公历）年月日、时分秒功能的简易万年历。利用AT89C51单片机内部定时/计数器T0的模式2（8位自动重装初值）产生一个时间为250us的信号，再计数4000次产生1S的时间后发出中断，再由单片机进行数据处理后，送人数码管（共阴极数码管）显示（动态显示）。关键字：51单片机、万年历、数码管、动态显示、定时/计数T0单片机（期末）课程设计第3页共21页第一章绪论1、1万年历的背景万年历是我国古代传说中最古老的一部太阳历。为纪念历法编撰者万年功绩，便将这部历法命名为“万年历”。相传，在很久以前，有个名叫万年的青年，看到当时节令很乱，想把节令定准。一天，他上山砍柴，坐在树阴下休息，树影的移动启发了他，他设计了一个测日影计天时的晷仪。可是，天阴雨雾，影响测量。后来，山崖上的滴泉引起了他的兴趣，他又动手做了一个五层漏壶。天长日久，他发现每隔三百六十多天，天时的长短就会重复一遍。当时的国君叫祖乙，天气风云的不测，使他很苦恼。一个名叫阿衡的大臣，为讨好皇上，奏称要设天台敬祭天神。祖乙认为有理，便带领百官去祭天，却无济于事。万年知道后，忍不住就带着日晷和漏壶去见皇上，对祖乙讲清了日月运行的道理。祖乙听后龙颜大悦，感到有道理。于是把万年留下，在天坛前修建日月阁，筑起日晷台和漏壶亭。并派了十二个童子服侍万年。祖乙对万年说：希望你能测准日月规律，推算出准确的晨夕时间，创建历法，为天下的黎民百姓造福。有一次，祖乙传旨要阿衡去了解万年测试历法的进展情况。当他登上日月坛时，看见天坛边的石壁上刻着：日出日落三百六，周而复始从头来。草木枯荣分四时，一岁月有十二圆。阿衡见此，知道万年的历法已研究成功，心中忐忑不安。他万分惧怕万年因创建历法而得宠，国君会怪罪自己提出祭祀天神的主意。于是，他阴谋策划，派了一个刺客去除掉万年。刺客攀上日月阁，见万年正在阁上观察星斗，便张弓搭箭，准备射死他。谁知，刺客被卫士发现，被当场缉拿。祖乙知后，惩处了阿衡，亲自登上日月阁看望万年。万年指着天象，对祖乙说：“现在正是十二个月满，旧岁已完，新春复始，祈请国君定个节吧。”祖乙说：“春为岁首，就叫春节吧。”冬去春来，年复一年。后来，万年经过长期观察，精心推算，制定出了准确的太阳历。当他把太阳历呈奉给继任的国君时，已是满面银须。国君深为感动，为纪念万年的功绩，便将太阳历命名为“万年历”，封万年为日月寿星。而现在所使用的万年历，即：包括若干年或适用于若干年的历书。万年只是一种象征，表示时间跨度大。我在本次课程设计中制作的“基于51单片机的数字万年历”便是以电子产品为载体的基于AT89C51单片机在数码管上显示（公历）年月日、时分秒功能的简易万年历。单片机（期末）课程设计第4页共21页1、2万年历的应用随着人们时间观念的增强，万年历被广泛应用于生活中的各种场合。比如黄历的出版、挂历、电子表、手机万年历软件、电脑万年历软件等等。随着科技的发展，现代的万年历能同时显示公历、农历和干支历等多套历法，更能包含黄历相关吉凶宜忌、节假日、提醒等多种功能信息；而其载体更包括历书出版物、电子产品、电脑软件和手机应用等非常丰富，极为方便人们查询使用。阳历，可能是我们的祖先最早使用的历法，它根据太阳运行规律制定。古人以为太阳绕地球运行，转动一周为一年——今日我们知道是地球绕太阳公转的周期，但古人的认识却相反。据学者考证，战国时还有太阳历，一年十个月，以天干为名，每月三十六日，分三旬，旬以地支为名，如此十个月三百六十日，加上五至六天不入干支的“废日”，一年就是三百六十五日或三百六十六日。在那种情况下，节气的安排首先有“夏至”、“冬至”，继而又有“春分”、“秋分”，季节上的回归年先分春秋二季，后来再分出春夏秋冬四季，以至二十四节气。古代文献《管子》中有这种历法的痕迹，彝族和西南少数民族的火把节与之有关。岭南民间至今还流传“冬至大过年”的说法，就是民间对这种历法的记忆残留。古人确实曾经以“一阳更始”的冬至作为元旦。阴历是按月亮的盈亏变化来制定的。一个朔望月的周期是二十九或三十天，年的长短只是月的整倍数，与回归年无关。月也与四季寒暑无关。希腊历和回历都属于这种历法。它的一年中，也不可能出现“双春”、“盲年”。单片机（期末）课程设计第5页共21页第二章设计原理一年365天，分成12个月，这12个月里有7个月是31天，4个月是30天，1个月是28天或29天。将这样的算法用软件编程语言描述出来，再用硬件电路实现功能并显示，便设计出了一个简单的电子万年历。本次设计的原理非常简单，即利用AT89C51单片机内部定时/计数器T0的模式2（8位自动重装初值）产生一个时间为250us的信号，再计数4000次产生1S的时间后发出中断，再由单片机进行数据处理后，送人数码管（共阴极数码管）显示（动态显示）。并增加时间调整功能（调整位选择、根据具体要求加或者减调整）其原理就是向单片机P口送人一个识别信号，由单片机软件对信号进行处理，并实现功能。本次设计采用的是14位共阴极数码管，由P0口作段选（P0.0-A,P0.1-B,...,P0.7-DP)、P1口和P2口部分位作位选的动态显示。显示的时候只需向数码管送入相应段码，并选通相应的位，利用余辉效应和视觉停留效应便可实现显示。单片机（期末）课程设计第6页共21页第三章实现过程3、1方案选择方案一：采用日历时钟芯片DS1302来产生时间，数据经单片开机处理后送到数码管显示。方案二：采用纯单片机制作，利用AT89C51单片机内部的定时/计数器和中断产生时间，经单片机处理后送数码管显示。方案一虽然定时准确，软件部分设计简单，但电路复杂成本高不适合初学者。所以本次设计采用方案二。3、2系统框图如图3-1所示：图3-1系统框图3、3说明系统由51系列单片机AT89C51、按键、数码显示三个模块构成。单片机包括时钟电路、复位电路；按键部分能实现对时间的调整，三个独立按键的功能分别是：调整选位、加、减。显示部分采用的是14位共阴极数码管，由P0口作段选、P1口和P2口部分位作位选的动态显示。按键单片机（定时/计数、中断、数据处理）显示单片机（期末）课程设计第7页共21页3、4电路模块说明3、4、1复位、时钟电路（如图3-4-1所示）图3-4-1复位、时钟电路如图3-4-1，本次设计的晶振采用12MHZ的晶振（机器周期为1us)，复位电路为按键复位。3、4、2显示电路（如图3-4-2所示）图3-4-2显示电路如图3-4-2所示，本次设计的显示模块采用的是用14位共阴极数码管动态显示。其中，P0口作段选（P0.0-A,P0.1-B,...,P0.7-DP)、P1口和P2口部分位作位选（P1.2-秒低位，P1.3-秒高位，P1.4-分低位，P1.5-分高位，P1.6-时低位，P1.7-时高位，P2.0-日低位，P2.1-日高位，P2.2-月低位，P2.3-月高位，P2.4、P2.5-年低位P2.6、P2.7-年高位）。单片机（期末）课程设计第8页共21页3、4、3按键调整电路（如图3-4-3所示）图3-4-3按键调整电路如图3-4-3，系统外接三个独立按键，分别接入P3.0、P3.1、P3.2作用分别是调整选位、加、减（均为低电平有效）。3、4、4完整的硬件电路图（如图3-4-4所示）图3-4-4完整的硬件电路图3、5软件设计模块3、5、1万年历的算法万年历的算法主要包括时间处理和日期处理，其软件大概框图如图3-5-1所示：单片机（期末）课程设计第9页共21页图3-5-1软件算法流程图图3-5-2时间处理流程图3、5、2时间处理本次设计的时间处理十分简单，总结起来就一句话：定时计数满往前加一清零。流程图见图3-5-2所示，具体程序如下所示：单片机（期末）课程设计第10页共21页3、5、3日期处理图3-5-3（a）闰年算法图3-5-3（b）闰年及大小月算法流程图日期处理主要包括大小月处理，及闰年（二月）处理，处理方法见图3-5-3（a\b)，具体程序如下：单片机（期末）课程设计第11页共21页第四章最终结果本次设计采用在Proteus中仿真来验证结果，具体仿真电路图及结果见图4-1、4-2、4-3、4-4所示：图4-1仿真电路图图4-2仿真初始化显示单片机（期末）课程设计第12页共21页图4-3重设初值仿真图4-4调整选位仿真单片机（期末）课程设计第13页共21页第五章收获与体会5、1设计过程中遇到的问题及解决方法设计过程中遇到很多问题，具体问题及解决方法如下：问题一：程序编译的时候170多个错误。解决办法：检查问题时发现，很多问题都是出在