基于51单片机的万年历设计
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基于51单片机的万年历设计一、系统设计方案本万年历系统主要由 51 单片机、时钟芯片、液晶显示屏、按键等部分组成。
51 单片机作为核心控制器,负责整个系统的运行和数据处理。
时钟芯片用于提供精确的时间信息,液晶显示屏用于显示万年历的相关内容,按键则用于设置时间和功能切换。
二、硬件设计1、单片机选型选用常见的 51 单片机,如 STC89C52 单片机,它具有性能稳定、价格低廉、易于编程等优点。
2、时钟芯片选择 DS1302 时钟芯片,该芯片能够提供高精度的实时时钟,具有闰年补偿功能,并且可以通过串行接口与单片机进行通信。
3、液晶显示屏采用 1602 液晶显示屏,能够清晰地显示字符和数字,满足万年历的显示需求。
4、按键电路设计四个按键,分别用于时间设置、功能切换、加和减操作。
三、软件设计1、主程序流程系统上电后,首先进行初始化操作,包括单片机端口初始化、时钟芯片初始化、液晶显示屏初始化等。
然后读取时钟芯片中的时间数据,并在液晶显示屏上显示出来。
接着进入循环,不断检测按键状态,根据按键操作执行相应的功能,如时间设置、功能切换等。
2、时钟芯片驱动程序通过单片机的串行接口向 DS1302 发送命令和数据,实现对时钟芯片的读写操作,获取准确的时间信息。
3、液晶显示屏驱动程序编写相应的函数,实现对1602 液晶显示屏的字符和数字显示控制。
4、按键处理程序采用扫描方式检测按键状态,当检测到按键按下时,执行相应的按键处理函数,实现时间设置和功能切换等操作。
四、时间设置功能通过按键操作进入时间设置模式,可以分别设置年、月、日、时、分、秒等信息。
在设置过程中,液晶显示屏会显示当前设置的项目和数值,并通过加、减按键进行调整。
设置完成后,将新的时间数据保存到时钟芯片中。
五、显示功能万年历的显示内容包括年、月、日、星期、时、分、秒等信息。
通过合理的排版和显示控制,使这些信息在液晶显示屏上清晰、直观地呈现给用户。
六、系统调试在完成硬件和软件设计后,需要对系统进行调试。
基于51单片机的液晶显示万年历设计摘要随着社会的进步和发展,电子万年历作为日常计时工具被广泛地应用。
此电子万年历在硬件方面主要采用STC89C51单片机作为主控核心,由DS1302时钟芯片提供时钟及1602LCD液晶显示屏显示。
STC89C51单片机是由宏晶公司公司生产的,功耗小,电压可选用3.4v~5.5v电压供电;DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的低功耗实时时钟芯片,它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时,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,数字显示是采用的1602LCD液晶显示屏来显示,可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒、温度等信息。
此外,该电子万年历在软件方面主要包括日历程序、时间调整程序,显示程序等。
所有程序编写完成后,在Kei l软件中进行调试,确定没有问题后,烧写到单片机上进行测试。
本次课程设计主要由时钟芯片DS1302和温度传感器DS18B20采集数据到单片机进行处理再通过LCD1602显示出来,本设计主要研究了液晶显示器LCD及时钟芯片DS1302,温度传感器DS18B20与单片机之间的硬件互联及通信,对数种硬件连接方案进行了详尽的比较。
关键词:单片机;DS1302;DS18B20;LCD1602--ABSTRACTWith the social progress and development, Electronic calendar is widely used as a dailytiming tool. The electr oniccalendarinhardware using STC89C51microcon troller as themain controlcenter, provided by the DS1302 clock chipand 1602LCD LCD display.STC89C51mic rocontroller is produced by themacrocrystal company, small power consumption,the voltagecan bechoosen among 3.4V ~5.5V for power supply;DS1302clock chip is alowpower real-time clockchip produced by DALLAS, it canbe atimeofyears,months,days,weeks,hours,minute s,seconds, andDS1302 hasa longservicelife.The error issmall;forthe digital electronic calendarusi ngvisual digitaldisplay,1602LCDdigital display is used todisplay LCD screenthat candisplay years,mo nths, days, weeks, hours,minutes and seconds, temperat ureandother information. In addition,the electronic calendar mainly includescalendarprogram,time to adjus tprocedures,displayprogram etc insofeware. After the completionof all the procedures,in theKeil softwa redebugging, determine no problem after,and burning to themicrocontrollertest.--The curriculum design mainly bytheclock chip DS1302andtemperaturesensor DS18B20 collectingdata to the microcontrollerfor processing andthen through the LCD1602 display, thisdesign mainly studies the liquid crystal display LCD and theclockchip DS1302, thehardware connection and communication betweenthete mperature sensorDS18B20 and the MCU, a number of hardwareconnection scheme foradetailed comparison.Key words:SCM,DS1302,DS18B20,LCD1602--目录1-第一章绪论ﻩ-1.1 单片机的概述ﻩ-1-1.1.1 单片机的概念ﻩ-1-1.1.2单片机的特点 --------------------------------------------------------------------------------- -1-1.2 课题背景 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- -1-1.3 课题内容 ----------------------------------------------------------------------------------------------- -2- 第二章设计要求和方案 ----------------------------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
单片机课程实训SCM PRACTICAL TRAINING目录第一部分课程设计任务书 (1)一、课程设计题目 (1)二、课程设计时间 (1)三、实训提交方式 (1)四、设计要求 (1)第二部分课程设计报告 (2)一、单片机发展概况 (2)二、MCS-51单片机系统简介 (2)三、设计思想 (3)四、硬件电路设计 (3)1. 总体设计 (3)2. 晶振电路 (4)3. 复位电路 (4)4. DS1302时钟电路 (5)5. 温度采集系统电路 (5)6. 按键调整电路 (6)7. 闹钟提示电路 (6)五、软件设计框图 (7)六、程序源代码 (8)1. 主程序 (8)2. 温度控制程序 (11)3. 日历设置程序 (13)4. 时钟控制程序 (18)5. 显示设置程序 (20)七、结束语 (23)八、课程设计小组分工 (23)九、参考文献 (23)第一部分课程设计任务书一、课程设计题目用中小规模集成芯片设计制作万年历。
二、课程设计时间五天三、实训提交方式提交实训设计报告电子版与纸质版四、设计要求(1)显示年、月、日、时、分、秒和星期,并有相应的农历显示。
(2)可通过键盘自动调整时间。
(3)具有闹钟功能。
(4)能够显示环境温度,误差小于±1℃(5)计时精度:月误差小于20秒。
第二部分课程设计报告一、单片机发展概况单片机诞生于20世纪70年代末,它的发展史大致可分为三个阶段:第一阶段(1976-1978):初级单片机微处理阶段。
该时期的单片机具有 8 位CPU,并行 I/O 端口、8 位时序同步计数器,寻址范围 4KB,但是没有串行口。
第二阶段(1978-1982):高性能单片机微机处理阶段,该时期的单片机具有I/O 串行端口,有多级中断处理系统,15 位时序同步技术器,RAM、ROM 容量加大,寻址范围可达 64KB。
第三阶段(1982-至今)位单片机微处理改良型及 16 位单片机微处理阶段民用电子产品、计算机系统中的部件控制器、智能仪器仪表、工业测控、网络与通信的职能接口、军工领域、办公自动化、集散控制系统、并行多机处理系统和局域网络系统。
毕业设计(论文)-基于MCS-51的万年历设计1 引言1.1 万年历的背景与意义万年历作为一种常见的时间计数工具,被广泛应用于日常生活和工业生产中。
随着电子技术的飞速发展,电子万年历以其准确、方便、易操作等特点逐渐取代了传统的机械万年历。
基于MCS-51单片机的万年历设计,不仅满足了人们对时间精确计量的需求,同时也为单片机技术在时间测量领域的应用提供了新的思路。
1.2 MCS-51单片机的介绍MCS-51单片机是美国Intel公司推出的一种高性能的8位单片机,具有较高的性价比、丰富的指令集和灵活的I/O端口。
由于其结构简单、易于编程和扩展,MCS-51单片机被广泛应用于工业控制、家用电器、智能仪表等领域。
1.3 论文结构及内容安排本文主要分为七个章节,首先介绍万年历的背景与意义以及MCS-51单片机的基本情况;其次,阐述万年历的原理与设计要求,并提出基于MCS-51单片机的万年历设计方案;接着,详细介绍MCS-51单片机的硬件设计和软件设计;然后,进行系统调试与性能测试;在此基础上,探讨万年历的实际应用与拓展;最后,总结全文并指出创新与不足之处,展望未来的研究方向。
2. 万年历的原理与设计2.1 万年历的基本原理万年历是一种可以显示公历日期、时间,并且可以自动调整闰年和平年的日历。
它的核心是通过算法处理时间的流逝,计算出当前的日期。
基本原理涉及以下几个核心概念:•时间单位:秒、分、时、日、月、年•时间算法:通过累计秒数,进行时、日、月、年的进位处理•闰年规则:四年一闰,百年不闰,四百年再闰2.2 万年历的设计要求在设计万年历时,需要遵循以下要求:•准确性:确保时间显示准确无误•可靠性:系统稳定运行,适应不同的环境条件•易用性:用户界面友好,操作简便•经济性:在满足功能要求的前提下,尽可能降低成本2.3 基于MCS-51单片机的万年历设计方案基于MCS-51单片机的万年历设计主要包括以下几个部分:2.3.1 时间计算模块利用单片机内部的定时器,以秒为单位递增计数,通过编写中断服务程序来处理时间进位,实现时、分、秒的计算。
基于51单片机的万年历设计流程
基于51单片机的万年历设计流程可以分为以下几个步骤:
1. 确定需求:首先,你需要明确你的万年历需要有哪些功能。
例如,是否需要显示日期、时间、星期,是否需要闹钟功能,是否需要手动或自动校准等。
2. 选择硬件:选择合适的单片机作为主控制器。
常用的单片机有8051系列,如AT89C51、AT89S52等。
此外,还需要选择适当的显示模块、按键模块、实时时钟模块等。
3. 设计硬件电路:根据选择的硬件设备,设计电路原理图和PCB图。
需要
考虑单片机的引脚连接、电源供给、时钟源、外部扩展等问题。
4. 编写软件程序:根据硬件电路和需求,编写相应的软件程序。
这包括初始化程序、主程序、中断服务程序等。
5. 调试和测试:将编写好的程序下载到单片机中,进行实际测试。
根据测试结果,对程序进行调试和修改,直到满足设计要求。
6. 生产:完成调试后,就可以进行批量生产了。
在生产过程中,还需要对产品进行质量检测,确保每个产品都能正常工作。
7. 后期维护:在产品上市后,可能需要对产品进行维护或升级。
例如,如果用户在使用过程中发现了问题,或者有新的需求,就需要对产品进行改进或升级。
以上是基于51单片机的万年历设计的基本流程,但具体的步骤可能会根据具体的需求和硬件设备有所不同。
单片机课程设计--基于51单片机的万年历单片机课程设计基于 51 单片机的万年历一、引言在现代生活中,时间的准确记录和显示对于我们的日常生活和工作具有重要意义。
万年历作为一种能够同时显示年、月、日、星期、时、分、秒等信息的设备,给人们带来了极大的便利。
本次课程设计旨在利用 51 单片机实现一个简单实用的万年历系统。
二、系统设计方案(一)硬件设计1、单片机选型选择经典的 51 单片机,如 STC89C52 单片机,其具有性能稳定、价格低廉、资源丰富等优点,能够满足本设计的需求。
2、显示模块采用液晶显示屏(LCD1602)作为显示设备,能够清晰地显示数字和字符信息。
3、时钟芯片选用DS1302 时钟芯片,它可以提供精确的实时时钟数据,包括年、月、日、星期、时、分、秒等。
4、按键模块设置三个按键,分别用于调整时间、选择调整项(年、月、日、时、分、秒等)以及切换显示模式(正常显示和设置模式)。
(二)软件设计1、主程序流程系统初始化后,首先读取 DS1302 中的时间数据,并将其显示在LCD1602 上。
然后进入循环,不断检测按键状态,根据按键操作进行相应的时间调整和显示模式切换。
2、时间读取与显示程序通过与 DS1302 进行通信,读取实时时间数据,并将其转换为适合LCD1602 显示的格式进行显示。
3、按键处理程序检测按键的按下状态,根据不同的按键执行相应的操作,如调整时间、切换显示模式等。
三、硬件电路设计(一)单片机最小系统单片机最小系统包括单片机芯片、晶振电路和复位电路。
晶振电路为单片机提供时钟信号,复位电路用于系统初始化时将单片机的状态恢复到初始值。
(二)显示电路LCD1602 显示屏通过数据总线和控制总线与单片机相连。
数据总线用于传输要显示的数据,控制总线用于控制显示屏的读写操作和显示模式。
(三)时钟电路DS1302 时钟芯片通过串行通信接口与单片机进行通信。
单片机通过发送特定的指令和数据,对 DS1302 进行读写操作,获取或设置时间信息。
目录第一章绪论 (3)第二章设计要求及设计框图 (4)2.1 设计要求 (4)2.2 设计框图 (4)第三章知识要点 (4)3.1 LMO16L液晶模块 (4)3.1.1 LM016L引脚说明 (5)3.1.2 控制指令 (5)3.1.3 基于Proteus ISIS 7的液晶模块仿真 (6)3.2 单片机A T89C51 (8)3.2.1 主要特性 (8)3.2.2 管脚说明 (9)3.2.3 振荡器特性 (11)3.2.4 芯片擦除 (11)3.3 时钟芯片DS1302 (11)3.3.1 DS1302的控制字节 (12)3.3.2 数据输入输出(I/O) (12)3.3.3 DS1302的寄存器 (12)3.4 DS18B20数字温度传感器 (13)3.4.1技术性能描述 (13)3.4.2 DS18B20主要的数据部件 (14)3.4.3 DS18B20温度处理过程 (15)3.4.4 DS18B20的主要特性 (17)3.4.5 DS18B20的外形和内部结构 (17)3.4.6 DS18B20工作原理 (18)3.4.7 DS18B20的应用电路 (21)3.4.8 DS18B20使用中注意事项 (23)第四章硬件设计 (24)4.1 Proteus软件 (24)4.1.1 Proteus软件介绍 (24)4.1.2 功能特点 (24)4.1.3 革命性的特点 (24)4.1.4 基本操作 (25)4.1.5 选择要使用的元件 (25)4.1.6 功能模块 (26)4.2 基于89C51的万年历与温度显示器的硬件设计 (28)4.2.1 设计框图 (29)4.2.2 电路原理图 (29)4.3 元件清单 (30)第五章软件设计 (30)5.1 Keil软件 (30)5.1.1 Keil软件介绍 (30)5.1.2Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 (31)5.1.3 使用独立的Keil仿真器时的注意事项 (31)5.1.4 Keil的优点 (31)5.2 程序流程 (32)5.3 程序清单 (32)第六章系统仿真及调试 (38)第七章设计心得体会 (39)参考文献 (40)第一章绪论目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。
因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴:在智能仪器仪表上的应用在工业控制中的应用在家用电器中的应用在计算机网络和通信领域中的应用单片机在医用设备领域中的应用在各种大型电器中的模块化应用单片机在汽车设备领域中的应用基于单片机在现实生活中的广泛应用,及人们对于万年历、温度显示的需求度,现设计出一款基于89C51的万年历及温度显示系统。
此设计是数据采集及处理,显示系统及与单片机有效结合。
此设计是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识的综合应用。
本系统设计以单片机89C51为控制器,辅以时钟芯片Ds1302、温度传感器Ds18b20、液晶显示器LM016L 。
基于89C51的万年历及温度显示系统,主要由单片机89C51、时钟芯片Ds1302、温度传感器Ds18b20、液晶显示器LM016L 等构成,具有显示当前时间、年月日及温度的功能。
第二章 设计要求及设计框图2.1 设计要求① 具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能;② 具有温度显示功能;2.2 设计框图第三章 知识要点3.1 LMO16L 液晶模块LM016L 液晶模块采用HD44780控制器。
HD44780具有简单而功能较强的指令集,可以实现字符移动、闪烁等功能。
LM016L 与单片机 MCU (Microcontroller Unit )通讯可采用 8位或者 4位并行传输两种方式。
HD44780控制器由两个8位寄存器、指令寄存器(IR )和数据寄存器(DR )、忙标志(BF )、显示数据 RAM (DDRAM )、字符发生器ROM AT89C51主控模块 LM016L 液晶显示 Ds1302时钟电路Ds18b20实时环境温度采集电路(CGROM)、字符发生器RAM(CGRAM)、地址计数器(AC)。
IR用于寄存指令码,只能写入不能读出;DR用于寄存数据,数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DDRAM和 CGRAM读出的数据。
BF为1时,液晶模块处于内部处理模式,不响应外部操作指令和接受数据。
DDRAM用来存储显示的字符,能存储80个字符码。
CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160种和 5*10点阵字符32种,8位字符编码和字符的对应关系,可以查看相关文献。
CGRAM 是为用户编写特殊字符留用的,它的容量仅64字节。
可以自定义8个 5*7点阵字符或者4个 5*10点阵字符。
AC可以存储DDRAM和 CGRAM的地址,如果地址码随指令写入 IR,则IR自动把地址码装入AC,同时选择DDRAM或者CGRAM单元。
3.1.1 LM016L引脚说明管脚号名称电平功能描述1 VSS 0V2 VDD 5.0V3 RS H/L H:数据线上为数据信号;L:数据线上为指令信号4 RW H/L H:读数据模式;L:写数据模式5 E H/L 使能信号端6 DB0~DB7 H/L 数据线3.1.2 控制指令控制指令通过对HD44780写入控制指令,HD44780产生显示驱动信号来驱动LM016L。
HD44780的控制指令主要有:清除显示(Clear Display)、地址归位( Return Home)、输入模式设定(Entry Mode Set)、显示开/关控制(Display On/Off Control)、功能设定(Function Set)、设定CGRAM的地址(Set CGRAM Address)、设定DDRAM的地址(Set DDRAM Address)、写DDRAM/CGRAM(Write Date to DDRAM/CGRAM)、读忙标志和地址(Read Busy Flagand Address)以及从DDRAM和CGRAM中读数据(Read Date from DDRAM/CGRAM)。
3.1.3 基于Proteus ISIS 7的液晶模块仿真1、接口设计运行Proteus ISIS 7进入设计界面,依照图所示在元件库中选择需要的元件。
80C51的P0口作为8位数据的输出端,P2.0、P2.1、P2.2作为控制信号的输出端。
2、软件设计电路图绘制好之后,就可以编写LM016L的驱动程序。
LM016L的操作有两大类:读操作和写操作。
一般情况下不需要从液晶中读取数据,所以对液晶操作主要是写指令和写数据两个写操作,对于忙标志(BF),采用延时的方法,保证液晶模块有足够时间进行内部数据处理。
在写源程序时,需要根据液晶模块的时序图编写程序。
(1)写指令子程序RSR/WE DB0 - DB7WRITE_COMMAND:;写指令子程序CLR[4] LCDE;清使能信号CLR RS;RS=0,RW=0写指令CLR RWMOV P0, A ;送指令字(2)写数据子程序WRITE_DATA入口参数:数据放在累加器A中WRITE_DATA:;写数据子程序CLR LCDE;清使能信号SETB RS ;RS=1,RW=0写数据CLR RWMOV P0, A ;送数据RS BIT P2.0; RW BIT P2.1;LCDE BIT P2.2下面是写指令和写数据的源代码:写指令子程序WRITE_COMMAND入口参数:指令字放在累加器A中有效数据T2T3T1T4SETB LCDELCALL DELAYCLR LCDERETSETB LCDELCALL DELAYCLR LCDERET;设置使能信号;延时;设置使能信号;延时液晶模块初始化主要包括:功能设定(Function Set)、显示开/关控制(Display On/OffControl)、清除显示(Clear Display)、进入点设定(Entry Mode Set)。
INITIAL_LCD:;液晶模块初始化 MOV A,#06H ;输入方式设置;8位接口,两行显示,5*7点阵字符 LCALL WRITE_COMMAND MOV A,#38H MOV A,#01H ;清屏指令LCALL WRITE_COMMAND LCALL WRITE_COMMANDMOV A,#0EH ;显示开关设置 RETLCALL WRITE_COMMAND3.3自定义字符及其显示CGRAM是用户编写特殊字符用的,它的容量仅64字节,地址为00~3FH。
定义一个5*7点阵字符需要8个字节,这8个字节由CGRAM地址的高3位确定,相同的为一组。
3.2 单片机AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
3.2.1 主要特性·与MCS-51 兼容·4K字节可编程闪烁存储器寿命:1000写/擦循环数据保留时间:10年·全静态工作:0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路3.2.2 管脚说明VCC:供电电压。