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51单片机电子万年历设计电路图及程序.pdf
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5 1 单 片 机 电 子 万 年 历 设 计
电 路 图 及 程 序 ( 总 3 7 页 )
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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。
万年历的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件部分主要由 AT89C52
单片机,LED 显示电路,以及调时按键电路等组成。在单片机的选择上本人使
用了 AT89C52 单片机,该单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。显示器使
用 2 片 7SEG-MPX8-CA 和一片 7SEG-MPX4-CA。7SEG-MPX8-CA 是一种八个共阳
二极管显示器,7SEG-MPX4-CA 是一种四个共阳二极管显示器。为了能更轻松的
控制这三片显示器,本人使用了 3 片 74HC164 来驱动。74HC164 是 8 位边沿触
发式移位寄存器,串行输入数据,然后并行输出。软件方面主要包括日历程
序、时间调整程序,公历转阴历程序,显示程序等。程序采用汇编语言编写,
以便更简单地实现调整时间及阴历显示功能。所有程序编写完成后,在 wave
软件中进行调试,确定没有问题后,在 Proteus 软件中嵌入单片机内进行仿
真。最后总在老师同学的帮助以及自己的努力下完成了此次电子万年历的设
计。
关键词:
~~~~~~目录~~~~~~
一、设计要求与方案论
证 ………………………………………………………………………4
设计要
求 ……………………………………………………………………………………4
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 …………………………………………………………4
二.系统的硬件设计与实
现………………………………………………………………………5
电路设计框
图 ………………………………………………………………………………5
系统硬件概
述 ………………………………………………………………………………5
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
4 显示模块的设
计 ………………………………………………………………………8
三、系统的软件设
计 ……………………………………………………………………………9
程序流程框
图 ………………………………………………………………………………9
子程序的设
计 ………………………………………………………………………………9
3.2.1 读、写 DS1302 子程
序 ………………………………………………………………10
五、作品总
结……………………………………………………………………………………12
六、致谢
词………………………………………………………………………………………
12
参考文
献………………………………………………………………………………………
…13
附录一:系统电路
图……………………………………………………………………………14
附录二:系统程序清
单…………………………………………………………………………15
附录三:系统使用说明
书………………………………………………………………………40
一、设计要求与方案论证
设计要求:
(1)基本要求
① 具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能;
② 万年历具有闰月识别显示功能;
③ 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能;
( 2 ) 创新要求
① 万年历具有阴历显示功能;
② 具有测量室内温度功能;
系统基本方案选择和论证
1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证:
方案一:
采用 89C51 芯片作为硬件核心,采用 Flash ROM,内部具有 4KB ROM 存储空间,
能于 3V 的超低压工作,而且与 MCS-51 系列单片机完全兼容,但是运用于电路设
计中时由于不具备 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,对芯片的多次拔插会对芯片造成一
定的损坏。
方案二:
采用 AT89S52,片内 ROM 全都采用 Flash ROM;能以 3V 的超底压工作;同时也
与 MCS-51 系列单片机完全该芯片内部存储器为 8KB ROM 存储空间,同样具有
89C51 的功能,且具有在线编程可擦除技术,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,不需要对芯片多次拔插,
所以不会对芯片造成损坏。
所以选择采用 AT89S52 作为主控制系统.
1.2.2 显示模块选择方案和论证:
方案一:
采用 LED 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,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用 LED 液晶
显示屏.
方案二:
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.
方案三:
采用 LED 数码管动态扫描,LED 数码管价格适中,对于显示数字最合适,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。
所以采用了 LED 数码管作为显示。
1.2.3 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。采用此种方案虽然减少芯片的使用,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 芯片是一种高性能的时钟芯片,可
自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数,而且精度高,
位的 RAM 做为数据暂存区,工作电压~范围内,时耗电小于 300nA.
电路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用 AT89S52 作为主控制系统; DS1302
提供时钟;数字式温度传感器;LED 数码管动态扫描作为显示。
二.系统的硬件设计与实现
电路设计框图
系统硬件概述
本电路是由 AT89S52 单片机为控制核心,具有在线编程功能,低功耗,能在 3V
超低压工作;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、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年
补偿功能,工作电压为~。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、周日、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 构成;显示部份由21个数码管,74ls138、74ls47 译码器构
成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。
主要单元电路的设计
2.3.1 单片机主控制模块的设计
AT89S52 单片机为 40 引脚双列直插芯片,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS-51 单
片机共有 4 个 8 位的 I/O 口(P0、P1、P2、P3),每一条 I/O 线都能独立地作
输出或输入。
单片机的最小系统如下图所示,18 引脚和 19 引脚接时钟电路,XTAL1 接外部晶振
和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2 接外部晶振和微
调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第 9 引脚为复位输入端,
接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20 引脚为接地端,40 引脚为电源端. 如
图-1 所示
图-1 主控制系统
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春哥111
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