电子万年历设计(基于AT89C51单片机和DS1302时钟芯片)1.doc
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(2)31 8 位暂存数据存储RAM(3)串行 I/O 口方式使得管脚数量最少(4)宽范围工作电压2.0 5.5V(5)工作电流 2.0V 时,小于300nA(6)读/写时钟或RAM 数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式(7)8 脚DIP 封装或可选的8 脚SOIC 封装根据表面装配(8)简单 3 线接口(9)与 TTL 兼容Vcc=5V(10)可选工业级温度范围-40~+85优点:串行接口的日历时钟芯片,使用简单,接口容易,与微型计算机连线较少等特点,在单片机系统尤其是手持式信息设备中己得到了广泛的应用。
所以,最终选择串行时钟芯片DS1302,DS1302的管脚图如图2所示。
图2 DS1302管脚图1.2显示模块选择方案一:LED数码管显示数码管显示比较常用的是采用CD4511和74LS138实现数码转换,数码显示分动态显示和静态显示,静态显示具有锁存功能,可以使数据显示得很清楚,但浪费了一些资源。
目前单片机数码管普通采用动态显示。
编程简单,但只能显示数字,不能显示中文。
方案二:LCD1602能够显示英文和数字。
1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。
所以最终选择LCD1602。
2.项目功能模块2.1 89C51模块Mcs-51单片机管脚图图如图3所示:单片机管脚图2.2 1602液晶显示模块1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。
基于时钟日历芯片DS1302的万年历设计黄豪民摘要随着科学技术的发展,万年历的设计也层出不穷。
本设计以单片机AT89C51和DS1302为核心,结合译码器74HC154和驱动芯片74LS244,以及模拟键盘,LED 显示电路等构成一个可控及显示精确的万年历时间系统。
DS1302为一个实时时钟芯片,具有较高时间精度,它与单片机进行串口通信,单片机通过与它的通信,取出其时间寄存器中的值,再通过相应的电路,把时间值通过LED显示,如果显示的值与标准时间不同,此系统就经过模拟键盘灵活控制,调节DS1302中时间寄存器中的值,达到与标准时间同步。
关键词AT89C51,DS1302ABSTRACTAlong with science and technology's development, the designs of the perpetual calendar have many meanings. This design uses the microprocessor AT89C51 and the chip DS1302, with the decoder chip 74HC154, the drive chip 74LS244, the simulative keyboard, the LED display and so on to constitute the perpetual calendar system which can control and display precisely.DS1302 is a real-time clock chip and has the high time precision, it communicates with the microprocessor via the serial interface. The microprocessor takes out DS1302’s time register value by the communication, at last the LED displays the time value by the corresponding circuit. If the time value is different from the standard time, the simula tion keyboard can adjust conveniently DS1302’s time register value, achieving with the standard time synchronously.Keywords AT89C51,DS1302目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)2 功能要求 (3)3 方案论证 (3)3.1 显示器的选择 (3)3.1.1 VFD显示器 (3)3.1.2 LED显示器 (3)3.1.3 LCD液晶显示器 (4)3.2 编程语言的选择 (4)3.2.1 单片机汇编语言 (4)3.2.2 单片机C语言 (4)3.3 微处理器的选择 (5)4 硬件电路 (6)4.1 DS1302时钟芯片 (7)4.1.1 DS1302简介 (7)4.1.2 DS1302的控制字节 (8)4.1.3 数据的输出 (9)4.1.5 DS1302的寄存器 (9)4.1.6 DS1302的读写方式 (11)4.1.7 DS1302时序图 (12)4.1.8 DS1302电路 (13)4.2 单片机AT89C51 (14)4.2.1 单片机AT89C51简介 (14)4.2.2 单片机引脚简介 (15)4.2.3 低功耗模式 (18)4.3 模拟键盘的设计 (19)4.4 LED显示器的设计 (20)4.5 74LS244芯片 (21)5 软件设计 (25)5.1 系统软件设计原理 (25)5.2 键盘扫描子程序 (25)5.3 显示子程序 (26)5.4 DS1302控制子程序 (27)5.5 主函数 (27)6 软件平台 (28)6.1 Proteus软件 (28)6.2 KEIL软件 (31)7 结论 (33)参考文献 (34)附录A:部分单片机源程序 (35)致谢 (38)1 绪论在科技日新月异发展的今天,人们对时间概念的认识显得尤为深刻,“时间就是金钱”,“时间就是生命”等警句更是激励着人们努力工作,把握时间。
本文提出了一种基于AT89C51单片机的万年历设计方案,该方案以AT89C51单片机作为主控核心,与时钟芯片DS1302、DS18B20温度传感器、按键、LCD显示等模块组成硬件系统。
在硬件系统中设有5个独立按键和一个LCD显示器,能显示丰富的信息,根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间等,综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势 具有广阔的市场前景。
AbstractIn this paper, a calendar is designed based on AT89C51 MCU.The proposal uses a single-chip microcomputer AT89C51 as the Master Control chip. The hardware system makes up of the clock chip DS1302,temperature sensor DS18B20, buttons, LCD display modules. Hardware system has five independent buttons and a LCD display, which can display a wealth of information. In accordance with the needs of users, time can be calibrated at any time, chosen the time and so on. To sum up this calendar has some advantages, for example easy to read, showing intuitive, feature-rich, circuit simplicity, low cost. In line with the electronic instrumentation of the development trend, the calendar has the broad market prospects.摘要.............................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................... I 目录........................................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1)1.1 课题的背景 (1)1.2 电子万年历的应用 (1)1.3 技术指标和要求 (1)第二章总体方案 (2)2.1 系统基本方案选择和论证 (2)2.2 系统设计结构图 (4)第三章硬件设计 (5)3.1 系统硬件概述 (5)3.2 系统的模块电路设计 (5)3.3 总硬件设计 (13)第四章软件设计 (14)4.1 软件设计方案 (14)4.2 各模块分析 (14)第五章系统调试 (20)5.1 硬件调试 (20)5.2 软件仿真联调 (26)5.3 功能仿真效果 (28)5.4 调试心得 (31)第六章结论与展望 (32)致谢 (33)参考资料 (34)附录Ⅰ:电子万年历原理图仿真图 (35)附录Ⅱ:电子万年历原理图 (36)附录Ⅲ:元件清单 (37)附录Ⅳ:源程序清单 (38)第一章绪论1.1 课题的背景在当代繁忙的工作与生活中,时间与我们每一个人都有非常密切的关系,每个人都受到时间的影响。
基于DS1302和AT89C51的万年历制作一、题目分析以及器件选择1、设计要求:电子万年历(a>、基本功能要求:1>能够正确进行日历记录和显示2>能够输入设定年份3>能够通过按键进行日历的调整4>能够测试出温度2、方案选择:1>时钟芯片的选择在这个系统中,最重要的就是时钟芯片的选择,在电子时钟设计中,常用的时钟芯片有DS1302、DS1216、DS1643、DS1302。
每种芯片的主要功能基本相同,只是在引脚数量、备用电池的安装方式、计时精度和扩展功能等方面略有不同。
DS12877与DS1216芯片都有内嵌式锂电池作为备用电源:X1203引脚少,没有嵌入式锂电池,跟DS1302芯片功能相似,只是相比较之下,X1203与AT89S51搭配使用时占用I/O口较多。
DS1643为带有全功能实时时钟的非易失性型SRAM,集成了非易失性型SRAM、实时时钟、晶振、电源掉电控制电路和锂电池电源,BCD码表示的年、月、日、星期、时、分、秒,带闰年补偿。
同样。
DS1643拥有28只管脚,硬件连起来占用微处理器I/O口较多,不方便系统功能拓展和维护。
故而从性价比和货源上考虑,本设计采用实时时钟芯片DS1302。
2>显示器件的选择显示器件的选择范围很广,成本最低的就是采用八位数码管进行显示,但是使用八位数码管,经过评估和计算需要至少八个,这占用了太大的空间,而且很不美观。
第二个选择就是使用液晶,采用12864大液晶是普遍的选择,但是成本太高,而且函数调用不便,程序较长,因此从节约成本的角度考虑,使用小液晶1602进行设计。
3>设计评估本次设计完成了基本要求规定那个的所有内容,能够正确进行日历记录和显示、能够输入设定年份、能够通过按键进行日历的调整、能够进行整点报时、每年1月1日进行新年报时。
二、DS1302简介1、总体概述图一:DS1302外部引脚DS1302是一种高性能、低功耗的实时时钟芯片,附加有31字节静态RAM,采用SPI 三线接口与CPU进行同步通信,并可以采用突发方式,一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
. . .. . . 单片机应用系统设计课题:基于AT89C51单片机的多功能电子万年历的设计姓名:班级:学号:指导老师:日期:.. .专目录一.绪言 (3)二.系统总体方案设计 (3)三.硬件系统设计: (4)四.系统软件设计 (5)五.设计总结 (8)六.参考文献 (8)七.附录 (9)一.绪论随着电子技术的迅速发展,特别是随大规模集成电路出现,给人类生活带来了根本性的改变。
由其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。
电子万年历的出现给人们的生活带来的诸多方便。
本文首先描述系统硬件工作原理,并附以系统结构框图加以说明,着重介绍了本系统所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程,其次,详细阐述了程序的各个模块和实现过程。
万年历是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大扩展了钟表原先的报时功能。
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。
本系统采用了以广泛使用的单片机技术为核心,软硬件结合,使硬件部分大为简化,提高了系统稳定性,并采用LED显示电路、键盘电路,使人机交互简便易行。
二.系统总体方案设计1.系统设计硬件框图2.实现的基本原理在本实验中,我引用了DS1302的时,分,秒功能,当时计数字24时通过74LS164给2.硬件原理图四.系统软件设计仿真过程1、打开PROTEUS软件,并出画单片机电子万年历具体运行电路图。
3、检查所画电路运行图,确保没有错误以后,加载源程序。
4、加载完成后,单击电路图框下的开始按钮,进行仿真,观察LED数码管现实情况,此时LED数码管开始显示数字。
(1) 时钟芯片DS1302的工作原理:DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化,先把SCLK端置“0”,接着把RST端置“1”,最后才给予SCLK脉冲;读/写时序如下图所示。
为DS1302的控制字,此控制字的位7必须置1,若为0则不能把对DS1302进行读写数据。
对于位6,若对程序进行读/写时RAM=1,对时间进行读/写时,CK=0。
位1至位5指操作单元的地址。
位0是读/写操作位,进行读操作时,该位为1;该位为0则表示进行的是写操作。
控制字节总是从最低位开始输入/输出的。
表6为DS1302的日历、时间寄存器内容:“CH”是时钟暂停标志位,当该位为1时,时钟振荡器停止,DS1302处于低功耗状态;当该位为0时,时钟开始运行。
“WP”是写保护位,在任何的对时钟和RAM的写操作之前,WP必须为0。
当“WP”为1时,写保护位防止对任一寄存器的写操作。
(2) DS1302的控制字节DS1302的控制字如表-1所示。
控制字节的高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中,位6如果0,则表示存取日历时钟数据,为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作,为1表示进行读操作,控制字节总是从最低位开始输出表-1 DS1302的控制字格式RAM RD1 A4 A3 A2 A1 A0/ CK /WR(3) 数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。
同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时从低位0位到高位7。
如下图1所示图1 DS1302读/写时序图(4) DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表-2。
表-2 DS1302的日历、时间寄存器此外,DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。
中文摘要本设计万年历以AT89C51为控制中心,与温度传感器DS18B20,时钟芯片DS1302综合应用为一体,不仅能够准确显示时间、日期,闹钟设置,环境温度测量及温度高低温报警等功能。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等于一体的器件,只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。
单片机与数字万年历相结合,用于时间显示,温度测试等不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被检测数值的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。
关键词:单片机,温度传感器,C语言,液晶显示ABSTRACTThis design USES AT89C51 as calendar control center, and the temperature sensor DS18B20, the clock DS1302 chip integrated application as a whole, and not only be able to accurately display the time, date, alarm, the environment temperature measurement and high temperature, low temperature alarm functions. SCM is a collection of CPU, RAM, ROM, I/O interface and interrupt system is one of the devices, only require additional power can be used for vibration and grain is the process of digital information and control. Single-chip microcomputer and digital calendar, combining for time to show, temperature testing has not only control convenient, simple and flexible configuration advantages, and which could increase the technical index of the tested value, which can greatly improve the quality of the products and quantity.Key words:Single-chip microcomputer, Temperature Sensor,C language,Liquid crystal displ目录第一章前言 (4)1.1系统开发背景及现状 (4)1.2 系统开发的目的 (4)第二章总体设计 (5)2.1 本设计实现的功能和要求 (5)2.2 设计的选择方案和论证 (5)2.2.1单片机芯片的选择方案和论证 (5)2.2.2显示模块选择方案和论证 (5)2.2.3 时钟芯片的选择方案和论证 (6)2.3.4 温度传感器的选择方案与论证 (6)2.3总体设计框图 (6)第三章硬件设计 (7)3.1 主要元器件介绍 (7)3.1.1 单片机简介 (7)3.1.2 传感器DS18B20介绍 (8)3.1.3 LCD1602液晶显示介绍 (9)3.2 各模块设计 (10)3.2.1 主控制电路 (10)3.2.2 LCD1602显示模块设计 (11)3.2.3 DS18B20温度传感器模块 (11)3.2.4 键盘输入模块设计 (12)3.2.5 蜂鸣器模块设计 (12)3.2.6 DS1302时钟电路模块 (13)第四章软件设计 (14)第五章安装与调试 (16)5.1 安装制作 (16)5.2 硬件调试 (16)5.2.1布线的原则与焊接 (16)5.2.2 硬件调试与测试 (17)5.3 软件调试 (17)5.3.1 软件测试仪器 (17)5.3.2 软件调试与测试 (17)5.4 联调 (18)5.5测试结果分析与结论 (19)第六章总结 (20)参考文献 (21)附录A (22)附录B (24)致谢 (26)第一章前言1.1系统开发背景及现状当今世界,知识更新的速度越来越快。
*************学校毕业设计论文论文题目:电子万年历系部:自动控制系专业:自动化班级:2007级03班学生姓名:***学号:*********指导教师:***2010年 4月 15 日目录摘要 (3)绪论 (5)第1章设计要求与方案论证 (7)1.1 引言 (7)1.2 功能要求 (7)1.3方案论证 (7)第2章系统硬件电路设计 (11)2.1 电路设计 (11)2.2 系统硬件概述 (15)2.3主要单元电路的设计 (15)第3章系统的软件设计 (22)3.1程序设计 (22)3.2程序设计流程图 (22)第4章结束语 (24)参考文献 (26)附录一(电路原理图)…………………………………………..……………附录二(程序清单) (27)摘要随着社会、科技的发展,人类得知时间,从观太阳、摆钟到现在电子钟,不断研究、创新。
为了在观测时间的同时,能够了解其它与人类密切相关的信息,比如温度、星期、日期等,电子万年历诞生了,它集时间、日期、星期和温度功能于一身,具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。
该电子万年历主要采用AT89C51单片机作为主控核心,由DS1302时钟芯片提供时钟、LED动态扫描显示屏显示。
AT89C51单片机是由Atmel 公司推出的,功耗小,电压可选用4~6V电压供电;DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电功能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,还具有闰年补偿等多种功能,而且DS1302的使用寿命长,误差小;数字显示是采用的LED液晶显示屏来显示,可以同时显示年、月、日、星期、时、分、秒和温度等信息。
此外,该电子万年历还具有时间校准等功能。
关键词:时钟电路;时钟芯片DS1302;LED动态扫描;单片机AT89C51;MAX7219;AbstractWith the society, science and technology, mankind learned that time, from the view of the sun, to the present electronic clock pendulum clock, continuous research and innovation. Observation time inthe same time, be able to understand other human beings is closely related to information, such as temperature, week, date and so on, the birth of the electronic calendar, and it set the time, date, week and temperature-in-one, with easy to read, intuitive display functional diversity, and many other advantages of simple circuit with the electronic instrumentation of the development trend of the.market prospects are broadThe main use of the electronic calendar AT89C51 single-chip microcomputer as the main core, provided by the DS1302 clock chip clock, DS18B20 the temperature chip acquisition transition temperature, LED display shows the dynamic scan. AT89C51 single-chip microcomputer is introduced by Atmel Corporation, a small power consumption, voltage can be selected 4 ~ 6V power supply voltage; DS1302 clock chip is introduced DALLAS fine with trickle charge function of current low-power real-time clock chip, which can of the year, month, day, week, hour, minute, second for time, also has multiple functions, such as a leap year compensation, and long life of the DS1302, a small error; DS18B20 temperature chip is a digital temperature sensor with a measurement accuracy high, a simple circuit to connect the characteristics of such sensors only need a data cable for data transmission; digital LED display is used to display LCD screen, can display year, month, day, week, hour, minute, second and temperature, etc. information. In addition, the electronic calendar is also a time-calibration functions.Keywords: clock circuit; clock chip DS1302; LED dynamic scanning; single-chipAT89C51;MAX7219绪论随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快,对时间的要求越来越高,精准数字计时的消费需求也是越来越多。
题目:基于51单片机和DS1302万年历的设计作者:所在学院:信息科学与工程学院专业年级:学号:指导教师:职称:讲师2013年 6月 13日Proteus简介:Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司)。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教案的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Keil简介:2009年月发布Keil μVision4,Keil μVision4引入灵活的窗口管理系统,使开发人员能够使用多台监视器,并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。
新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口,提供一个整洁,高效的环境来开发应用程序。
新版本支持更多最新的ARM芯片,还添加了一些其他新功能。
2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealView MDK开发工具中集成了最新版本的Keil uVision4,其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。
基本组成:硬件控制电路主要用了AT89C51芯片处理器、1602LCD显示器、DS1302实时时钟。
根据各自芯片的功能互相连接成电子万年历的控制电路。
软件控制程序主要有主控程序、电子万年历的时间控制程序、时间显示及温度显示程序等组成。
AT89C51单片机:本系统采用的是美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机,首先我们来熟悉一下AT89C51单片机的外部引脚和内部结构。
1.单片机的引脚功能AT89C51单片机有40个引脚。
●Vcc:电源电压+5V●GND:接地●P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时,每位能驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。
单片机课程设计报告——基于DS1302模块单片机控制的可调电子日历、电子时钟系统的实现目录一、实验目的二、实验要求三、实验内容四、实验原理1、微控制器AT89C512、时钟电路模块DS13023、时钟控制4、数码管显示五、实验步骤1、Proteus 7.12仿真原理图2、程序流程图3、系统程序六、实验结果Proteus 7.12仿真结果图七、实验总结八、程序清单九、参考文献一、实验目的1.进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理;2.通过课程设计,掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术;3.了解有关电路参数的计算方法培养综合运用单片机课程课题及有关选修课程的基本知识去解决实际问题的基本训练;4.掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性,控制方,从而加深对该课程知识的理解;5.熟悉Ptoteus及Keil软件的调试和仿真,通过实际程序设计和调试,逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
二、实验要求1、实时显示年、月、日等(可自动或手动设置显示)2、实时显示秒、分、时等3、能调整时间、日期4、时钟走时误差一天少于1分钟三、实验内容此次实验设计主要利用软件Keil uVision3进行程序调试,利用Proteus 7.12进行硬件仿真。
1、选择合适器件,微控制器AT89C51,时钟电路模块DS1302、数码管等,画出原理图,利用Proteus 7.12仿真连接。
2、画出程序流程图,用汇编语言写出程序,利用Keil uVision3进行程序编译、调试。
3、利用Keil uVision3生成hex文件,用Proteus 7.12进行硬件仿真。
实现电子日历、电子时钟的显示。
四、实验原理1、微控制器AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。
各管脚功能如下:VCC:供电电压;GND:接地;P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
1 引言随着科技的不断进步和发展,单片机的使用已经渗透到我们日常生活当中的各个领域,几乎很难找到有哪个领域没有使用单片机的踪迹。
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,录相机、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、医疗器械了。
本文设计的电子万年历属于小型智能家用电子产品。
利用单片机进行控制,实时时钟芯片进行记时,外加掉电存储电路和显示电路,可实现时间的调整和显示。
电子万年历既可广泛应用于家庭,也可应用于银行、邮电、宾馆、饭店、医院、学校、企业、商店等相关行业的大厅,以及单位会议室、门卫等场所。
因而,此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。
1.2方案选择由于现在市面上的电子万年历的种类比较多,因此到底选择什么样的方案在设计中是至关重要的。
正确地选择方案就可以使产品更加人性化,并且可以减小开发的难度,缩短开发的周期,降低产品的成本等等,因此就会被人们普遍接受,并且能够更快地将产品推向市场实现其自身的价值。
下面我们就拟订了两种方案,希望能够选择一种性价比高的方案。
1.2.1 方案1——基于AT89S52单片机的电子万年历设计不使用时钟芯片,而直接用AT89S52单片机来实现电子万年历设计。
AT89S52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写1000余次。
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AT89S52是一种高效微控制器,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。
若采用单片机计时,利用它的一个16位定时器/计数器每50ms产生一个中断信号,中断20次后产生一个秒信号,然后根据时间进制关系依次向分、时、日、星期、月、年进位。
摘要随着科技的快速发展,时间的流逝,至从观太阳、摆钟到现在电子钟,人类不断研究,不断创新纪录。
美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。
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。
综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。
关键词:时钟电钟;DS1302;动态扫描;单片机AbstractAlong with the rapid development of technology, the passage of time, from concept to thesun,until now electric clock, human pendulum clocks are continuously research and constant innovation of records. American DALLAS company launched with Juan fine current charge oflow-power real-time clock circuit DS1302. It can to year, month, day, Sunday, when, minutes and seconds on the clock and also has a leap year compensation and other functions, and DS1302 of long service life and small error. For digital electronic calendar by using object digital display, can also shows that year, month, day, Sunday, when, minutes and seconds and still have timecalibration, and other functions.This circuit adopts AT89S52 SCM as the core, low consumption, can in the low voltage 3V work, voltage can choose 3 ~ 5V voltage power supply .To sum up the calendar has read convenient, direct display, functional diversity, simple circuit, low cost, and many other advantages, conform to the trend of the development of electronic instruments, and has a broad market prospect.Key words:Clock actuated;DS1302;Dynamic scanning;MCU目录引言 (4)1设计要求与方案论证 (4)1.1 设计要求 (4)1.2系统基本方案选择和论证 (4)1.2.1单片机芯片的选择方案和论证 (4)1.2.2 显示模块选择方案和论证 (4)1.2.3 时钟芯片的选择方案和论证 (5)1.3 电路设计最终方案决定 (5)2 系统的硬件设计与实现 (5)2.1 电路设计框图 (5)2.2 系统硬件概述 (5)2.3 主要单元电路的设计 (6)2.3.1单片机主控制模块的设计 (6)2.3.2 时钟电路模块的设计 (6)2.3.3 电路原理及说明 (7)2.3.4 显示模块的设 (9)3 系统的软件设计 (9)3.1 程序流程框图 (10)3.2 程序的设计 (11)4 指标测 (11)4.1 测试仪器 (22)4.2 硬件测试 (22)4.3 软件测试 (22)4.4 测试结果分析与结论 (22)4.4.1 测试结果分析 (23)4.4.2 测试结论 (23)5作品总结 (23)致谢词 (24)参考文献 (25)附录一:系统电路图 (26)引言随着当今世界经济的快速发展和信息化时代的来临,各种各样的小型智能家电产品陆续出现在我们的生活当中。
1. 前言1.1 课题研究背景伴随着科技的快速发展,时间的流逝,从观察太阳、摆钟到现在电子钟,人类不断的研究,不断的创新纪录。
随着人们的生活水平的提高和生活节奏加快,对时间的要求也越来越高,精准数字计时的消费需求也就越来越多。
二十一世纪的今天,最具有代表性的计时产品就是电子数字万年历,它是近代世界钟表业界的第三次革命。
第一次是摆和摆轮游丝的发明,相对较稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小至秒级,代表性的产品是带有摆或摆轮游丝的机械钟或者表。
第二次革命则是石英晶体振荡器的应用,发明了走时精度更高的石英电子钟表,也使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。
第三次革命就是单片机数码计时技术的应用(电子数字万年历),使计时产品的走时日差从分级缩小至1/600万秒,从原有的传统指针计时的方式发展成为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式,直观明了,并且增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属带来了钟表计时业界跨跃性的进步。
国产的电子万年历有很多种,总体上来说以研究多功能电子数字万年历为主,使万年历除了原有的显示时间,日期等基本功能之外,还具有闹铃,报警等功能。
商家生产的电子数字万年历更从质量,价格,实用上考虑,不断的改进电子万年历的设计,使其更加的具有市场。
本设计为软硬件相结合的一组设计。
在软件设计过程中,应对硬件部分有相关了解,有助于对设计题目的更深了解和软件设计。
要了解一些主要器件的基本功能和作用。
除了采用集成化的时钟芯片之外,利用AT89系列单片机制成万年历电路,采用软硬件结合的方法,分别用来显示年、月、日、时、分、秒,其最大特点是:硬件电路简单,安装方便易于实现,软件设计独特,可靠。
AT89C51单片机是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。
95年出现在中国市场。
主要特点为采用了Flash存贮器技术,降低了制造成本,其软硬件与MCS-51完全兼容,可以很快被中国广大用户接受。
1 / 331.2课题研究目的与意义二十一世纪是数字化技术高速发展的时期,同时单片机在数字化高速发展的时期扮演着非常重要的地位。
随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快,对时间的要求越来越高,精准数字计时的消费需求也是越来越多。
二十一世纪的今天,最具代表性的计时产品就是电子万年历,它是近代世界钟表业界的第三次革命。
第一次是摆和摆轮游丝的发明,相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从分级缩小到秒级,代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。
第二次革命是石英晶体振荡器的应用,发明了走时精度更高的石英电子钟表,使钟表的走时月差从分级缩小到秒级。
第三次革命就是单片机数码计时技术的应用(电子万年历),使计时产品的走时日差从分级缩小到1/600万秒,从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式,直观明了,并增加了全自动日期、星期、温度以及其他日常附属信息的显示功能,它更符合消费者的生活需求!因此,电子万年历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步……我国生产的电子万年历有很多种,总体上来说以研究多功能电子万年历为主,使万年历除了原有的显示时间,日期等基本功能外,还具有闹铃,报警等功能。
商家生产的电子万年历更从质量,价格,实用上考虑,不断的改进电子万年历的设计,使其更加的具有市场。
本设计为软件,硬件相结合的一组设计。
在软件设计过程中,应对硬件部分有相关了解,这样有助于对设计题目的更深了解,有助于软件设计。
基本的要了解一些主要器件的基本功能和作用。
除了采用集成化的时钟芯片外,还有采用MCU的方案,利用AT89系列单片微机制成万年历电路,采用软件和硬件结合的方法,控制LED数码管输出,分别用来显示年、月、日、时、分、秒,其最大特点是:硬件电路简单,安装方便易于实现,软件设计独特,可靠。
AT89C51是由ATMEL 公司推出的一种小型单片机。
95年出现在中国市场。
其主要特点为采用Flash存贮器技术,降低了制造成本,其软件、硬件与MCS-51完全兼容,可以很快被中国广大用户接受。
本文介绍了基于AT89C51单片机设计的电子万年历。
首先我们在绪论中简单介绍了单片机的发展与其在中低端领域中的优势以及课题的开发意义;接着介绍了AT89C51单片机的硬件结构和本毕业设计所要外扩的LED显示及其驱动方法,并在此基础上实现了万年历基本电路的设计;然后使用单片机汇编语言进行万年历程序的设计,程序采用模块化结构,使得逻辑关系简单明了,维护方便。
一·设计要求与方案论证随着电子技术的发展,人类不断研究,不断创新纪录。
万年历目前已经不再局限于以书本形式出现。
以电脑软件或者电子产品形式出现的万年历被称为电子万年历。
与传统书本形式的万年历相比,电子万年历得到了越来越广泛的应用,采用电子时钟作为时间显示已经成为一种时尚。
目前市场上各式各样的电子时钟数不胜数,但多数是只针对时间显示,功能单一不能满足人们日常生活需求。
本文提出了一种基于AT89C51单片机的万年历设计方案,本方案以AT89C51单片机作为主控核心,与时钟芯片DS1302、按键、LED显示等模块组成硬件系统。
在硬件系统中设有独立按键和LED显示器,能显示丰富的信息,根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间等,综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。
(一).功能要求本电子万年历能动态显示年、月、日、星期、小时、分钟、秒2.方案论证3. 技术可行性随着国内超大规模集成电路的出现,微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。
集成技术的最新发展之一是将CPU和外围芯片,如程序存储器、数据存储器、并行I/O口、串行I/O口、定时/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中,制成单片计算机(Single-ChipMicrocomputer)。
而近年来推出的一些高档单片机还包括有许多特殊功能单元,如A/D、D/A转换器、调制解调器、通信控制器、锁相环、DMA、浮点运算单元、PWM控制输出单元、PWM输出时的死区可编程控制功能等。
因此,只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统,如工业流水线控制系统、作为家用电器的主控制器、分布式控制系统的终端节点或作为其主控制节点起中继的作用、数据采集系统、自动测试系统等。
单片机的出现,并在各技术领域中得到如此迅猛的发展,与单片机构成计算机应用系统所形成的下述特点有关:1、单片机构成的应用系统有较大的可靠性。
这些可靠性的获得除了依靠单片机芯片本身的高可靠性以及应用有最少的联接外,还可以方便地采用软、硬件技术。
2、系统扩展、系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系统,应用系统有较高的软、硬件利用系数。
3、由于构成的应用系统是一个计算机系统,相当多的测、控功能由软件实现,故具有柔性特征,不须改变硬件系统就能适当地改变系统功能。
4、有优异的性能、价格比。
(二)单片机的选择方案一:采用传统的AT89C51作为电机的控制核心。
单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点,使其在各个领域应用广泛。
方案二:采用FTC10F04单片机,还带有非易失性Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片,市场应用最多。
其主要特点如下:8KB Flash ROM,可以擦除1000次以上,数据保存10年。
由于本系统对CPU运算速度要求很高,需要执行很复杂的运算,方案一成本比较低,适合做设计,方案二运算速度高,性能好,所以两种方案都有可取之处。
选用方案一作为主方案,方案二作为备用方案。
1 显示模块的选择使用液晶显示屏显示时间数字。
液晶显示屏(LCD)具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险,平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势,可视面积大,画面效果好,分辨率高,抗干扰能力强等特点。
但由于液晶是以点阵的模式显示各种符号,需要利用控制芯片创建字符库,编程工作量大,控制器的资源占用较多,其成本也偏高。
在使用时,不能有静电干扰,否则易烧坏液晶的显示芯片。
主控芯片使用51系列AT89C51单片机,时钟芯片使用美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟DS1302。
采用DS1302作为计时芯片,可以做到计时准确。
更重要的是,DS1302可以在很小电流的后备电源(2.5~5.5V电源,再2.5V时耗电小于300nA),而且DS1302可以编程选择多种充电电流来队后备电源进图电子万年历电路系统构成框图行慢速充电,可以保证后备电源基本不耗电。
显示驱动采用MAX7219,MAX7219 是微处理器和共阴极八段八位LED 数码管显示、图条/柱图显示或64 点阵显示接口的小型串行输入/输出芯片。
片内包括BCD 译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8×8 静态RAM。
外部只需要一个电阻设置所有LED 显示器字段电流。
MAX7219 和微处理器只需三根导线连接,每位显示数字有一个地址由微处理器写入。
允许使用者选择每位是BCD 译码或不译码。
使用者还可选择停机模式、数字亮度控制、从1~8 选择扫描位数和对所有LED 显示器的测试模式。
显示模块采用普通的共阴极四位一体八段LED数码管。
二.系统硬件电路的设计(一)电路设计图示为电子万年历电路设计原理图,系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、显示驱动MAX7219电路,显示电路及键扫描电路组成。
图电子万年历电路原理图(二)系统硬件概述1. 主控制器AT89C51ATMEL公司生产的AT89C51单片机采用高性能的静态80C51设计,并采用先进工艺制造,还带有非易失性Flash程序存储器。
它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片,市场应用最多。
其主要特点如下:8KB Flash ROM,可以擦除1000次以上,数据保存10年。
●256字节内部RAM;●电源控制模式;●时钟可停止和恢复;●空闲模式;●掉电模式;●6个中断源;●4个中断优先级;●4个8位I/O口;●全双工增强型TUAR;●3个16位定时/计数器:T0、T1(标准80C51)和增加的T2(捕获和比较)●全静态工作方式:0~24MHZ2.时钟电路DS1302DS1302的性能特性:●实时时钟,可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行比较;●用于高速数据暂存的31*8位RAM;●最少引脚的串行I/O;●2.5~5.5V电压工作范围;●2.5V时耗小于300nA;●用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节(脉冲方式)数据传送方式;●简单的三线接口;●可选的慢速充电(至Vcc1)的能力。
DS1302在任何数据传送时必须先初始化,把RST脚置为高电平,然后把8位地址和命令字装入移位寄存器,数据在SCLK的上升沿被访问到。
在开始8个时钟周期,把命令字节装入移位寄存器后,另外的时钟周期在读操作时输出数据,在写操作时写入数据。
时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8,在多字节方式下为8+字节数,最大可达248字节数。
如果在传送过程中置RST脚为低电平,则会终止本次数据传送,并且I/O引脚变为高阻态。
上电运行时,在Vcc≥2.5V之前,RST脚必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。
DS1302的控制字如表所示。
控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入到DS1302中。
位6如果为0,则表示存取日历时钟数据;为1则表示存取RAM数据。
位5~1(A4~A0)指示操作单元的地址。
最低有效位(位0)如果为0,则表示药进行写操作;为1表示进行读操作。
控制字节总是从最低位开始输入/输出。
为了提高对32个地址寻址能力(地址/命令位1~5=逻辑1),可以把时钟/日历或RAM寄存器规定为多字节(burst)方式。
位6规定时钟或RAM,而位0规定读或写。
在时钟/日历寄存器中的地址9~31或RAM寄存器中的地址31不能存储数据。
在多字节方式下,读或写从地址0的位0开始。
必须按数据传送的次序写最先的8个寄存器。
但是,当以多字节方式写RAM时,为了传送数据不必写所有的31字节,不管是否谢了全部31字节,所写的每一字节都将传送至RAM。
表DS1302控制字DS1302共有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式。
其日历、时间寄存器及其控制字如上表所示,其中奇数为读操作,偶数为写操作。
时钟暂停:秒寄存器的位7定义位时钟暂停位。
当它为1时,DS1302停止振荡,进入低功耗的备份方式,通常在对DS1302进行写操作时(如进入时钟调整程序),停止振荡。
当它为0时,时钟将开始启动。
AM-PM/12-24小时方式:小时寄存器的位7定义为12或24小时方式选择位。