基于单片机的电子万年历的设计与实现毕业论文

保密类别编号毕业论文基于单片机的电子万年历的设计与实现不要加页眉一号宋体加粗页边距2.3cm页边距3.0cm页边距2.3cm摘要电子万年历是一种非常广泛日常计时工具，对现代社会越来越流行。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89S52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。本设计是基于51系列的单片机进行的电子万年历设计，可以显示年月日时分秒及周信息，具有可调整日期和时间功能。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。在编写程序过程中发现以现有的相关知识要独自完成编写任务困难重重，在老师和同学的帮助下才完成了程序部分的编写。关键词：单片机万年历DS1302STC89C52空格隔开小四号黑体页边距2.6cm小二号黑体居中，单倍行距之间空两格第1章绪论...........................................................11.1课题研究的背景...................................................11.2国内外关于该论题的研究现状和发展趋势............................11.3本课题研究的目的................................................1第2章系统基本方案选择和论证.................................12.1单片机芯片的选择.................................................12.2显示模块选择方案和论证...........................................12.3时钟芯片的选择方案和论证.........................................12.4温度传感器的选择方案与论证.......................................2第3章系统的硬件设计与实现...................................33.1电路设计框图.....................................................33.2主要单元电路的设计...............................................43.3单片机中断系统...................................................53.4温度采集模块设计.................................................83.5显示模块的设计...................................................93.6系统的软件设计..................................................10结论1.硬件测试..........................................................122.软件测试..........................................................12参考文献..............................................................13附录.................................................................14后记.................................................................161第1章绪论1.1课题研究的背景随着微电子技术和超大规模集成电路技术的不断发展家用电子产品不但种类日益丰富而且变得更加经济实用。单片微型计算机体积小、性价比高、功能强、可靠性高等独有的特点在各个领域得到了广泛的应用。电子万年历是一种应用非常广泛的日常计时工具。数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用。1.2国内外关于该论题的研究现状和发展趋势电子万年历是一种非常广泛日常计时工具它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时。万年历设计是采用数字电路实现基于51系列单片机为核心显示部分采用LCD液晶显示可以同时显示阳历年、月、日、时、秒、闹钟、星期、温度等信息。并具有可调整日期和时间功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，但是所有这些都是以钟表数字化为基础的。因此研究万年历及扩大其应用有着非常现实的意义。1.3本课题研究的目的LCD液晶显示的日历钟显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视并且还可以扩展出多种功能。功能也越来越齐全，除了公历年月日、时分秒、星期显示及闹铃。但通过我们对各种电子钟表、历的不断观察总结发现目前市场的钟、历都存在一些不足之处比如时钟不精确、产品成本太高、无环境温度显示等这都给人们的使用带来了某些不便。为此设计了一种功能全面、计时准确、成本低廉的基于51单片机的万年历。1.4本课题研究的内容论文立足于一个具体的制作实例，即以单片机为控制核心的电子万年历的设计与制作。具体做法是以单片机及其最小系统为核心，C51作为主控制系统，集时钟芯片，液晶显示，按键电路，复位电路等为一体，通过对单片机进行C语言设计，设计一个电子万年历。开始加页眉：五号仿宋页眉距上边距1.5cm二级标题黑体四号1第2章系统基本方案选择和论证2.1单片机芯片的选择本设计采用AT89S51芯片作为硬件核心，该芯片采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间,相对于本设计而言程序空间完全够用。能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,而且运用于电路设计中时具备ISP在线编程技术,当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，避免芯片的多次拔插对芯片造成的损坏。2.2显示模块选择方案和论证方案一：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.方案二：采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格虽适中,对于显示数字也最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。但是由于数码管动态扫描需要借助74LS164移位寄存器进行移位，该芯片在电路调试时往往会有很多障碍，所以不采用LED数码管作为显示。方案三：采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,对于电子万年历而言，一个1602的液晶屏即可，价格也还能接受,需要的接口线较多,但会给调试带来诸多方便，所以此设计中采用LCD1602液晶显示屏作为显示模块.2.3时钟芯片的选择方案和论证方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然可以减少时钟芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二：采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒2进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。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的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/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的能力。主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz晶振。因此，本设计中采用DS1302提供时钟。2.4温度传感器的选择方案与论证方案一：使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D转换。此设计方案需用A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。方案二：采用数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以避免A/D模数转换模块，降低硬件成本，简化系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。因此，本设计DS18B20温度传感器作为温度采集模块。电路设计最终方案决定综上各模块的选择方案与论证，确定最后的主要硬件资源如下：采用AT89S51作为主控制系统；DS1302提供时钟；DS18B20作为数字式温度传感器；LCD1602液晶屏作为显示。3第3章系统的硬件设计与实现3.1电路设计框图本系统的电路系统框图如图1所示。AT89S51单片机对DS1302和DS18B20写入控制字并读取相应的数据，继而控制LCM1602作出对应的显示。图1系统硬件框图系统硬件概述本电路是由AT89S51单片机作为控制核心，能在3V超低压工作，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。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的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生年、月、日、周、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温度的采集由DS18B20完成，它具有独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃，支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温，工作电源:3～5V/DC，在使用中不需要任何外围元件；显示部份由LCD1602液晶显示器完成，该显示器为工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。键盘控制模块温度采集模块AT89S51主控模块LCD1602液晶显示模块DS1302时钟模块43.2主要单元电路的设计AT89S52单片机主控制模块的设计AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技