电子万年历的设计与仿真【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 单片机技术发展迅速，由于他的微小、易用、多功能在智能仪器、家用电器、电子通信、工业控制等方面应用广泛。 单片机是集 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， 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。 这次毕业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。 电子万年历主要采用 片机作为主控核心，由 钟芯片提供时钟、态扫描显示屏显示。 片机功耗小 、 电压可选用 6V 电 压供电；钟芯片是美国 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；数字显示是采用的 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。 关键词： 万年历； 片机； 1602 液晶显示屏； 钟芯片；温度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is of is to in is a of in of is 1 is of of a to so as to of CM as CM is 6 V is of it be to CD to 602 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘要 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 . 1 言 . 1 题背 景及其研究的目的与意义 . 3 计的目的 . 9 计的意义 . 9 究内容 . 4 内外课题研究概况 . 4 第 2 章 设计要求与方案论证 . 6 计要求 . 6 统基本方案的选择和论证 . 6 片机芯片的选择和论证方案 . 13 示模块选择方案和论证 . 14 钟芯片的选择方案和论证 . 14 度传感器的选择方案和论证 . 15 统总体方案 . 9 章小结 . 11 第 3 章 系统的硬件设计 . 11 系统的硬件设计概述 . 12 片机的选择及分析 . 13 片机的定义和特点 . 13 片机的发展概况 . 14 系统单片机的选择 . 14 钟电路 . 15 介绍 . 13 钟电路连接 . 14 度采集模块设计 . 17 示模块介绍 . 17 章小结 . 17 第 4 章 系统软件设计 . 序流程图 . 18 统整体程序流程图 . 13 键调整程序流程图 . 14 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 章 统的仿真 . 27 程环境 介绍 . 27 时钟硬件电路设计 . 29 择设计图纸的大小 . 13 去仿真所需的元器件 . 14 元器件放到图纸的合适位置 进行布线 . 13 辑窗口连接端子 . 14 程 文件的建立、设置与目标文件的获得 . 31 程的建立 . 13 程的详细设置 . 14 译连接 . 13 章小结 . 31 结论 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 1 章 绪 论 言 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 方案，利用 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 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。 由 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 贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与 以很快被中国广大用户接受。 本文介绍了基于 片机设计的电子万年历。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 题背景及研究的目的与意义 计的目的 电子钟已成为人们日常生活中必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及车站 码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。随着技术的发展人们已经不再满足于钟表原先简单的计时功能， 希望出现一些新的功能，诸如日历的显示闹钟的应用等，以带来更大的方便，而所有这些，又都以数字化的电子时钟为基础的。因此，研究实用电子时钟及其扩展应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价值。 究的意义 由于数字集成电路的发展采用了先进的石英技术，现代电子时钟具有走时准确性能稳定 制作维修简单等优点，弥补了传统钟表的许多不足之处。我们利用单片机技术设计制作的电子万年历，可以很方便的由软件编程进行功能的调整和改进，使其能够准确显示年月 日 时间 星期的同时，还能具有很多其他功能。如设置闹钟 语音报时 阴阳历的转换 二十四节气的显示等，有一定的新颖性和实用性，同时体积小 携带方便，使用也更为方便，具有技术更新周期短 成本低 开放灵活等优点，具备一定的市场前景。这里介绍的就是一款可满足使用者特殊要求，输出方式灵活 计时准确 性能稳定 维护方便的使用电子万年历。采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有硬件接口简单方便，变成灵活多样，操作码个数可随意设定等优点。 究内容 1、 选用 电子万年历 芯片时，应重点考虑 功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。 2、 根据选用的电子万年历芯片设计外 围电路和单片机的接口电路。 3、 在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。 4、 根据设计的硬件电路，编写控制 片的单片机程序。 5、 通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。 6、 在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。 7、 软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。 内外课题研究概况 ： 1957 年 ， 明了世界上的第一个电子表，奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起 来。 20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 电子产品几乎涉及了社会的各个领域，有力的推动了社会的发展和信息化社会程度的提高，同时使现在电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。数字时钟已经成为人们日常生活中的必需品。尽管现在市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，并且价格便宜，使用方便。但考虑到单片机电子时钟电路的基本组成包涵了数字电路的主要组成部分，因此进行数字时钟的设计和模拟是必要的。研究数字钟及扩大其应用范围有着非常重要意义。 从 电子时钟 近年的发展趋势来看，正朝着多层次用户、 多品种、多规格 、 高精度 、小体积、低能耗等方面发展 。在这种趋势下，时钟的数字化，智能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。 带有时钟功能的电子产品和电子设备进年来广泛地出现在 国内外市场 中。例如奥运会倒计时显示屏、铁路安全显示屏、生产线看板、体育比赛记时屏、大型室外高亮度时钟等，这类产品覆盖银行、医院、地铁车站、体育运动、电视台、监控系统、高大建筑物等行业。 电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境 的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟。 字电子钟已经成为一种时尚 ， 但目前市场上各式各样的 路结构复杂，功率损耗大等缺点。因此有必要对数字电子钟进行改进 。电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。在其推动下，现代电子产品 正在以前所未有的革新速度，向着功能多样化、体积最小化、功耗最低化的方向迅速发展，电子技术的发展 有力 的 推动社会生产力的发展 。 机械式钟表虽然也可以告知人们时间 ，也可以定时，显示日历。但是由于受到机械结构、动力和体积的限制，在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。电子 钟是采用 电子 电路实现对时 、 分 、 秒 进行 数字显示的计时装置 ， 广泛 应 用于个人家庭 ，室外广场，汽车站和火车站 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 ， 而且大大地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 、 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 ， 所有这些 ， 都是以钟表数字化为基础的。因此， 电子钟的研究有着良好的发展前景和市场潜力 。 件是英国 司 出版的 具软件。它不仅具有其它 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。它与其他软件最大的不同及最大的优点在于它能够仿真大量买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 的单片机芯片比如 列，以及单片机的外围电路，比如键盘 、 。通过件的使用，我们能够轻易的获得一个功能齐全、实用方便 的一个单片机实验室。 本设计是 以 51系列单片机为核心的电子时钟，通过数码点阵显示，能够实现基本时间和日历的显示并且可通过键盘对时间进行调整。 应用 方法既能验证所设计的系统是否满足实际的技术要求，又能提高系统的设计与质量，降低开发成本，提高系统价值。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 第 2 章 整体设计方案 计要求 基本要求： 功能电子钟系统； 期、星期的显示； 创新要求： 加入一个检测温度的系统并能在 显示 系统基本方案的选择和论证 片机芯片的选择方案和论证： 方案一 : 采用传统的 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。 采用 片机，还带有非易失性 序存储器。它是一种高性能、低功耗的 8 位 处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下： 8以擦除 1000 次以上，数据保存 10 年。 由于本系统对 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。 方案一： 采用 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 晶 显买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 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 液晶显示屏的显示功能强大 ,可显示文字 ,图形 ,显示多样 ,清晰可见 用方便，更容易满足工程上对于电路更加简洁的要求，让我们学习到更多的关于液晶显示器的知识，所以选择了液晶显示器，根据本设计的数据显示要求选择 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 钟芯片实现时钟， 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 作电压 围内， 耗电小于 300 方案一： 使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联 分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行 A/D 转换。此设计方案需用 A/D 转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。 方案二： 采用数字式温度传感器 类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除 A/低硬件成本，简化系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点（测温程序说明在附录）。 统总体方案 按照系统设计功能的要求， 对此次作品 的方案选定 : 采用 为主控制系买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 统 ; 供时钟 ;数字式温度传感器 ;晶显示屏作为显示单元；键盘。 电路系统构成框图如图所示： D S 1 3 0 2 时 钟模 块1 8 B 2 0 温 度 检测A T 8 9 C 5 1主 控 模 块键 盘 输 入 模 块显 示 模 块图 统框图 主控芯片使用 51 系列 片机，时钟芯片使用美国 司推出的一种高性能、低功耗、带 用 为计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是， 以在很小电流的后备电源（ 源，再 耗电小于 300而且 以编程选择多种充电电流来队后 备电源进图 。 章小结 本章首先介绍了计算机控制系统的五种基本形式，经查阅相关资料确定了本文所需要设计的单片机电子时钟概念。根据实际情况与技术要求，画出了系统结构框图，并拟定了系统总体设计方案，包括传感器单元、键盘单元、时钟芯片及显示单元系统各部分，并对每一部分都进行了较详细的叙述。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第 3章 系统硬件设计 系统的硬件设计概述 本电路是由 有在线编程功能，低功耗，能在 3钟电路由 是一种高性能、低功耗、带 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 用三线接口与 可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或 1*8的 用于 临时性存放数据的 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 示部份由 片机的选择及分析 片机的定义和特点 所谓单片机就是把 存 器、 I/O 接口电路集成在一块集成电路芯片上，构成一个完整的微型计算机。单片机的主要特点有： 1、集成度高、功能强： 微型计算机通常由中央处理器 (存储器 (及 I/O 接口组成，其各部分分别集成在不同的芯片上。例如，大家熟悉的 型计算机就是由储器 ( 芯片组成的，单片机则不同，它把 I/O 接口，以及定时器 /计数器都集成在一个芯片上。目前应用得最多的是列单片机。 和微型计算 机进行比较，单片机不仅体积大大减小，而且功能大为增强。 计数器为 16 位，而 型计算机只有 8 位， 列单片机中不但有 4 个并行 I/O 接口，而且还有串行接口，且时钟频率可达 12 2、结构合理： 目前单片机大多采用 构。这是数据存储器与程序存储器相互独立的一种结构。而在许多微型计算机 (如 )中，大都采用两类存储器合二为一 (即统一编址 )的方式。单片机采用上述结构主要有四点好处 存储量大、速度快、抗干扰性 、强指令丰富。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 片机的发展概况 自从 1974 年 12 月美国仙童 (公司第一个推出 8 位单片机 来，单片机以惊人的速度发展，从 4 位机、 8 位机发展到 16 位机、 32 位机，集成度越来越高，功能越来越强，应用范围越来越广。到目前为止，单片机的发展主要可分为以下四个阶段 : 第一阶段 :4 位单片机。这种单片机的特点是价格便宜，控制功能强，片内含有多种 I/O 接口，如并行 I/O 接口、串行 I/O 接口、定冲计数器接口、中断功能接口等。根据不同用途，还配有许多专用接口，如打印机接口、键盘及显示器接口 ， 编程逻辑阵列 )译码输出接口，有些甚至还包括 A/D, D/A 转换， 相环 )，声音合成等电路。丰富的 I/O 功能大大地增强了 4 位单片机的控制功能，从而使外部接口电路极为简单。 第二阶段 :低、中档 8 位机 (1974 )。这种 8 位机一般不带有 I/O 接口，寻址范围通常为 4是 8 位机的早期产品，如 司的 3870, 司的 8048等单片机即属此类。 第三阶段 :高档 8 位机阶段 (1978 )。这一类单片机常有串行 I/O 接口，有多级中断处理，定时 /计数器为 16 位， 片内的 容量相对增大，且寻址范围可达 64的片内还带有 A/D 转换接口。这类单片机有 司的 司的 6801 和 司的 。由于这类单片机应用领域较广，其结构和性能还在不断地改进和发展。 第四阶段 :16 位单片机和超 8 位单片机 (1982 年至今 )。此阶段的主要特征是，一方面不断完善高档 8 位机，改善其结构，以满足不同用户的需要；另一方面发展 16位单片机及专用单片机。 16 位单片机除了 16 位外，片内 容量也进一步增大，片内 232 字节， 8内带有高速输入输出部件，多通道 10 位 A/D 转换部件，中断处理为 8 级，其实时处理能力更强。近来， 32 位单片机己进入实用阶段，但还未引入国内市场。 在今后单片机的发展趋势将是 :向着大容量、高性能化，小容量、低价格化和外围电路内装化等几个方面发展。 性能 内含 4k 28 器件采用 度、非易失性存储技术生产，兼容标准 内置通用 8位中央处理器（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 1、 主要特性 ： 与 全 兼容 4K 字节可编程 储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时 间： 10 年 全静态工作： 0三级程序存储器锁定 1288 位内部 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 2、 功能性概 述： 供以下标准功能： 4k 字节 速存储器， 128 字节内部 32个 I/O 口线，两个 16 位定时 /计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， 支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 允许 时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 3、 单片机电路是系统控制的 核心。单片机选用从 司的低功耗、高性能的 8位 片 片内带有 4K 字节的闪速可编程及可擦除只读存储器（ 引脚功能说明如下： 源电压 ： 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，每位能吸收电流的力式驱动 8 个 辑门电路，对端口写 “ 1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 程时， 接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校 图 脚图 验时，要求外接上拉电阻。 ： 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲级叫可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路。对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时 可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ 程和程序校验期间， 收低 8 位地址。 ： 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路。对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ 在访问外部序程存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 时， 送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行令）时， 线上的内容（也即特殊功能寄存器区中 存器的内容），在整个访问期间不改变。 程或校验时， 接收高位地址和其它控制信号。 ： 是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路。对 写入“ 1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的 将用上拉电阻输出电流买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 （ 除了作为一般的 I/0 口线 外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 示。 还接收一些用于 速存储器编程和程序校验的控制信号。 表 第二功能 端口引脚 第二功能 行输入口） 行输出口） 外中断 0） 外中断 1） 0（定时 /计数器 0） 1（定时 /计数器 1） R （外部数据存储器写选通） D （外部数据存储去读选通） 位输入。当振荡器工作时， 脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 访问外部程序存储器或数据存储器时， 址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器， 以时钟振荡频率的 1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 冲 。对 储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ 。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ 中的 8元的 置位，可禁止 作。该位置位后，只有一条 令 会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 效。 序储存允许 （ 输出是外部程序存储器的读选通信号，当 数据）时，每个机器周期两次 效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的 号不出现 。 外部访问允许。欲使 访问外部程序存储器（地址为0000 必须保持低电