20161230基于单片机电子日历的设计.doc

基于单片机的电子日历设计 一、设计目的和要求 单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞 机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制 和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单 片机。单片机是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智 能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 通过对一个基于单片机的能实现电子日历功能电子时钟的设计，从而达到学习、了解单 片机相关指令在各方面的应用。系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、显示电路、 和复位电路等部分构成，能实现时钟日历显示的功能，能进行时、分、秒的显示。 系统设计要求:电子日历能显示，能调整。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。具体实现功能：显示年月日时分秒 及星期信息，具有可调整日期和时间功能，与即时时间同步。 主要使用到的工具和器件： Keilc51 Protues DS1302 AT89S52 LCD12864 二、方案设计 每一系统都有几个核心的模块。它对整个系统的性能有非常大的影响。比如 系统的主控。 2.1 主控芯片选择方案论证 方案一：选择51系列的单片机；AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器 。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的 解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一 个中断或硬件复位为止。 方案二：选择msp430系列单片机；MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简 指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算 ；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较 器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、 SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定时器（Basic Timer）、实时时钟（RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中，看门狗可以 使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出A/D 转换器；16 位定时器（Timer_A 和 Timer_B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、 PWM等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通 信等应用；具有较多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12位硬件 A/D 转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps ，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达 160 段；实现两路的 12 位D/A转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度， 而采用的DMA模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。 方案对比： 运算周期：时钟显示最小单位为秒，51和msp430的运算周期都在1秒之内，这一点 都满足要求。 IO口是否满足系统设计要求：51有32个IO口，msp430的IO口则更多。这一点都满足 要求。 是否需要外加时钟芯片：采用定时器，误差较大。Msp430内部就有时钟RTC单元， 5 【电子日历设计基于单片机的实现】 在电子设备广泛应用的今天，单片机作为微型控制器的核心，其设计和应用已经成为技术发展的重要一环。本设计旨在通过使用单片机构建一个电子日历系统，以展示单片机在实际应用中的功能和灵活性。这个系统不仅需要显示日期和时间，还需要具备调整日期和时间的功能，以实现与实时时间同步。 设计的核心是选用适合的单片机。在本项目中，有两个主要的单片机选项：51系列的AT89S52和MSP430系列。AT89S52是一款8位微控制器，具备8KB的Flash存储器，256字节RAM，32位I/O口线以及各种内置功能，如看门狗定时器和定时器/计数器。它的低功耗和与80C51指令的兼容性使其成为许多嵌入式系统的选择。另一方面，MSP430系列是16位的单片机，采用RISC架构，提供丰富的寻址方式和高效指令，且包含多种片内外设，如模拟比较器、定时器、串行接口和硬件乘法器等，适合复杂系统的需求。 在选择单片机时，需要考虑系统设计的具体要求。对于电子日历功能，时钟显示的最小单位为秒，51系列和MSP430系列都能满足这一要求。两者都提供足够的I/O口，以驱动显示和实现其他功能。然而，时钟精度是一个关键因素。AT89S52可能需要外加时钟芯片，而MSP430内部集成了实时时钟单元，因此在精度和简化设计方面，MSP430更具优势。 本设计选择了AT89S52作为主控芯片，主要是因为其在课程设计中常见的使用和易于学习。该系统还包括DS1302时钟电路来提供准确的时间，LCD12864用于显示日期和时间信息，以及必要的复位电路以确保系统的稳定运行。Keilc51编程工具和Protues仿真软件用于程序开发和系统验证。 通过这个设计，学生可以深入理解单片机的原理，掌握如何利用单片机指令实现特定功能，例如时钟的计时和显示。同时，这个设计也涵盖了硬件扩展，如接口电路设计和时钟电路的连接，进一步增强了实践能力。 基于单片机的电子日历设计是一个典型的嵌入式系统项目，它展示了单片机在日常生活中的实用性，并为学习者提供了宝贵的实践经验，帮助他们建立起从理论到实践的桥梁。无论是选择51系列的AT89S52还是MSP430系列，这样的设计都体现了单片机技术在智能设备中的广泛应用，并为未来更复杂的系统设计打下了坚实的基础。