基于单片机控制的电子万年历的设计.doc

本科生毕业设计第I页基于单片机控制的电子万年历的设计摘要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卡等，这些都离不开单片机。在本设计中采用单片机AT89C52作为控制器来控制电路。本设计分别对硬、软件进行设计说明。硬件包括制器AT89C52、时钟电路DS1302、显示电路及键盘扫描电路组成，比如DS1302时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟/日历提供秒、分、时、日、周、月和年等信息。软件部分给出了部分程序流程图的设计，包括阳历程序、时间调整程序和阴历程序。阳历程序是从DS1302各个寄存器中读出年、周、月、日、时、分、秒等数据。时间调整程序时用来正确的执行调整时间的功能。阴历程序的是要靠阳历日期来推算的。推算方法是，根据阳历当前日期在一年中的天数来计算阴历日期。软件编程采用汇编语言编写，因为其简洁、使用方便灵活、容易实现程序的模块化和结构化。关键词：AT89C52芯片；DS1302芯片；汇编语言；阳历程序；阴历程序本科生毕业设计第II页DesignofelectroniccalendarbasedonsinglechipmicrocomputercontrolAbstractMicrocomputerapplicationtechnologyrapiddevelopment,throughoutwenowallspheresoflife,frommissilenavigationdevices,totheaircraftvariouskindsofinstrumentcontrol,fromthecomputernetworkcommunicationanddatatransmission,toindustrialautomationprocessreal-timecontrolanddataprocessing,aswellasourlifeiswidelyusedinallkindsofintelligentICcard,theseareinseparablefrommicrocontroller.InthisdesignUSESthemonolithicAT89C52ascontrollertocontrolcircuit.Thedesignofhardwareandsoftwarerespectivelydesignexplains.HardwareincludingmakingmachinesAT89C52single,clockingcircuitDS1302,displaycircuitandkeypadscanningcircuitcomponent,suchasDS1302clockchipincludingreal-timeclock/calendarand31bytesofstaticRAM.Itpassesthroughasimpleserialinterfaceandmicroprocessorcommunications.Real-timeclock/calendarprovidesseconds,points,when,day,week,monthandyearandotherinformation.Softwarepartgivespartoftheprogramflowchartdesign,includingtheGregoriancalendarprocedure,timeadjustmentproceduresandlunarprogram.TheGregoriancalendarprogramDS1302registerreadfromeachyear,week,month,day,whendatasuchas,minutesandseconds.Timetoadjusttothecorrectimplementationprogramadjustingtimefunctions.LunarprogramistorelyontheGregoriancalendardateofextrapolate.Computativemethodis,accordingtothesolarcalendardaysoftheyearthecurrentdatetocalculatethelunarcalendardate.Softwareprogrammingusingassemblylanguage,becauseitissimpleandeasytouseagileandeasytoimplementproceduresofmodularandstructured.KeyWords:AT89C52singlechip；DS1302chip；Assemblylanguage；Gregoriancalendarprogram；Lunarprogram本科生毕业设计第III页目录摘要.IAbstract.II1绪论.11.1单片机的介绍.11.2本设计的要求.21.2.1功能要求.21.2.2方案论证.21.3本设计的内容.31.3.1硬件.31.3.2软件.32系统硬件电路的设计.42.1主控制器的设计.42.1.1AT89C52主要性能特点.42.1.2AT89C52引脚图与引脚功能.42.1.3主控制器的连线图.72.2时钟电路的设计.82.2.1芯片介绍.82.2.2DS1302数据操作原理.82.2.3时钟电路的连线图.112.3显示电路的设计.123系统程序的设计.153.1阳历程序.153.2时间调整程序.153.3阴历程序.163.4显示程序.20本科生毕业设计第IV页总结.21致谢.22参考文献.23附录A控制程序清单.24附录B电路图.34本科生毕业设计第1页1绪论1.1单片机的介绍单片机的全称是单片微型计算机（SingleChipMicro-computer）。为了使用方便，它把组成计算机的主要功能部件：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPTOM、E2PROM或FLASH）、定时/计数器和各种输入/输出接口电路等都集成在一块半导体芯片上，构成了一个完整的计算机系统。与通用的计算机不同，单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，因此它又被称为微控制器（Microcontroller）。单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低、可靠性高和通用灵活等优点。近几年来，单片机的发展更为迅速，它已渗透到诸多学科的领域，以及人们生活的各个方面，如今单片机已广泛地应用在智能仪器仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。单片机出现的历史并不长，它的产生于发展与微处理器的产生于发展大体上同步，也经历了3个阶段：第一个阶段：20世纪70年代为单片机的初级阶段。这个阶段以Intel公司的MCS-48系列单片机为典型代表。因受工艺和集成度限制，单片机中的CPU功能低、存贮器容量小、IO接口的种类和数量少，只能用在简单场合。第二个阶段：20世纪80年代为单片机的成熟阶段。这个阶段以Intel的MCS-51、MCS-96系列单片机为典型代表。出现了性能较高的8位和16位单片机。提高了CPU的功能、扩大了存贮器的容量、增加了IO接口种类和数量，单片机内包括了异步串行口、A/D、多功能定时器等特殊IO电路。单片机应用也得到了推广。第三个阶段：20世纪90年代至今为单片机高速发展阶段。世界上著名半导体厂商不断推出各种新型的8位、16位和32位单片机，单片机的性能不断完善，品种大量增加，在功能、功耗、体积、价格等方面能满足各种复杂的或简单的应用场合需求，单片机应用深入到各行业和消费类的电子产品中1。单片机是为了实现控制功能而设计的一种微型计算机，它的应用首先是控制功能，即实现计算机控制。目前单片机渗透到我们生活的各个领域。单片机控制技术制药研究本科生毕业设计第2页如何控制计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程中。随着科学技术的不断发展，单片机报时控制技术的应用领域已经日益广泛，如在冶金、化工、电力、自动化机床、工业机器人控制、柔韧制造系统和计算机集成制造系统等工业测控方面，已经取得了令人瞩目的研究与应用成果，并在国民经济中发挥着越来越大的作用。报时系统在现代社会中应用很广泛，大到大型的企业集团，小到一个学校的定时系统以及家用的具有智能性的闹钟等。报时系统最重要的一个特性就是体现出其控制时间的准确性、精确性。本设计任务正是以时间为控制对象，设计一个由单片机控制的报时系统。我所设计的基于单片机的自动报时系统，它不仅能实现数字电子时钟的各种功能，如具有较时、调时、定时、闹钟等功能，而且还能实现定点报时的功能。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，本设计具有简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点2。1.2本设计的要求1.2.1功能要求电子万年历能显示阳历年、月、日、星期、<小>时、分<钟>、秒和阴历月、日，在显示农历时间时,能表明是否为闰年。1.2.2方案论证按照系统审计功能的要求，初步确定系统由主控模块、时钟模块、显示模块和键盘接口模块共4个模块组成，电路系统构成框图如图1.1所示。主控芯片使用51系列AT89C52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（2.55.5V电源，在2.5V时耗点小于300nA）下继续计时，而且DS1302可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。显示模块采用普通模块采用普通的共阳LED数码管，键输出采用查询法实现功能调整3。本科生毕业设计第3页图1.1电子万年历电路系统构成框图1.3本设计的内容1.3.1硬件根据设计要求，系统的组成框图如图1.1所示，主要由主控制器AT89C52、时钟电路DS1302、显示电路及键扫描电路组成。对于电子万年历来说，硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的基础。硬件的选择和所选硬件的性能对系统的功能实现以及系统的精度都有直接的影响，系统的设计成功与否很大程度上取决于硬件系统的设计。1.3.2软件本设计主要采用汇编语言进行编程，同时利用Protel99SE进行电路图的绘制。本设计主要分为3部分，分别是阳历程序、时间调整程序和阴历程序。阳历程序是从DS1302各个寄存器中读出年、周、月、日、时、分、秒等数据。时间调整程序时用来正确的执行调整时间的功能。阴历程序的是要靠阳历日期来推算的。推算方法是，根据阳历当前日期在一年中的天数来计算阴历日期。时钟电路（DS1302）主控模块（89C52）键扫描电路LED显示电路本科生毕业设计第4页2系统硬件电路的设计附录B所示为电子万年历电路设计原理图，系统由主控制器AT89C52、时钟电路DS1302、显示电路及键扫描电路组成。2.1主控制器的设计本设计采用了芯片AT89C52作为核心控制器。AT89C52是ATMEL公司产生的一款性能稳定的8位单片机。AT89C52具有1KB的Flash程序存储器，1个512字节的RAM，4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16位的定时/计数器及1个串行口和6个向量二级中断结构。2.1.1AT89C52主要性能特点AT89C52的性能特性如下4：1.8KBFlashROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。2.256字节内部RAM。3.电源控制模式：1)时钟可停止和恢复；2)空闲模式；3)掉电模式。4.6个中断源。5.4个中断优先级。6.4个8位I/O口。7.全双工增强型UART。8.3个16位定时/计数器：T0、T1（标准80C51）和增加的T2（捕获和比较）。9.全静态工作方式：024MHz。2.1.2AT89C52引脚图与引脚功能AT89C52的引脚排列如图2.1所示。本科生毕业设计第5页图2.1AT89C52的引脚AT89C52的引脚功能介绍如下5：1.RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。2.ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存底8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。3.PSEN：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问