基于单片机实现的电子日历设计毕业设计（论文）word格式.doc

湖南科技工业职业技术学院湖南科技工业职业技术学院 毕业设计论文毕业设计论文 设计课题：设计课题： 基于单片机实现的电子日历设计基于单片机实现的电子日历设计 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专专 业：业： 教教 研研 室：室： 指导老师：指导老师： 联系电话：联系电话： E-mailE-mail： 单片机电子日历 2 单片机电子日历 摘 要：本文提出了一种基于 AT89C51 单片机为核心控制器的电子日历设计方 案，该方案以 AT89C51 单片机为主控制器，与时钟芯片 DS1302、按键输入、LED 显示等电路模块组成硬件系统。以串行时钟日历芯片 DS1302 记录日历和时间，它 可以对年、月、日、时、分、秒和星期进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。电子 日历采用 MAX7219 芯片作为 LED 显示驱动，可以支持更多数码管的稳定显示， 采用直观的数字显示在 LED 显示器上，并设有独立的按键控制，可以根据使用者 的需要随时对时钟进行校准和时间选择，同时具有备用电源，停电时可以实现对系 统的持续供电。此电子日历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低 廉等优点，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： 单片机；DS1302；电子日历；MAX7219 毕业设计论文 3 目 录 第 1 章 绪论.4 1.1 课题背景及意义 4 1.2 本文主要研究内容 5 第 2 章 系统整体设计.6 2.1 系统功能要求 6 2.2 总体设计框图 6 第 3 章 主要元器件选择.7 3.1 AT89C51 芯片7 3.2 数码管 LED7 3.3 DS1302 芯片.9 3.4 MAX7219 芯片.10 第 4 章 硬件电路设计.12 4.1 晶振电路 12 4.2 复位电路 12 4.3 显示电路 13 4.4 电源电路 14 4.5 按键控制电路 15 第 5 章 软件电路设计.16 5.1 主流程图 16 5.2 时间产生流程图 17 5.3 按键控制流程图.18 第 6 章 总结.19 参考文献.20 致 谢.21 附 录 1.22 单片机电子日历 4 第 1 章 绪论 1.1 课题背景课题背景及意义及意义 随着微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运 用。单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点，在工业控制、家用电器、 通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头，单片机开发 技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必须掌 握的技术。由于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日历，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（电子日历） ，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，电子日历的出现带来了钟表计时业界跨跃性的进步。 我国生产的电子日历有很多种，总体上来说以研究多功能电子日历为主，使 日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。 现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石 英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需 要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用 LED 显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时， 分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。 时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。 在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的 基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机 系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现 方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很 毕业设计论文 5 大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时 间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有： DS1302，DS12887，X1203 等都可以满足高精度的要求。 电子日历既可广泛应用于家庭，也可应用于银行、邮电、宾馆、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 本文主要研究内容本文主要研究内容 本文设计一种基于单片机控制的电子日历控制系统，以 AT89C51 单片机为 主控制器，与时钟芯片 DS1302、按键输入、LED 显示等电路模块组成硬件系统， 可以对年、月、日、时、分、秒和星期进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。 电子日历采用 MAX7219 芯片作为 LED 显示驱动，可以支持更多数码管的稳定显 示，采用直观的数字显示在 LED 显示器上，并设有独立的按键控制，可以根据 用户的需求随时对时钟进行校准和时间选择，同时具有备用电源，停电时可以实 现对系统的持续供电。全文共分为六章，各章节的安排如下： 第 1 章首先介绍了单片机的作用，以及利用单片机作为主控制器来设计电子 日历的实际价值，并阐述了单片机电子日历的研究背景及意义，最后概况了本文 的内容和结构。 第 2 章主要介绍了系统设计需要满足的一些基本功能要求，以及基于单片机 的电子日历总体设计框图及相关分析。 第 3 章介绍了单片机电子日历系统的主要元器件选择，主要是作为主控制器 的单片机 AT89C51、时间产生芯片 DS1302、时间日期显示的 LED 数码管以及为 数码管驱动的芯片 MAX7219。 第 4 章针对设计的电子日历系统，重点分析了系统的各个主要硬件模块电路， 主要有系统的晶振电路、复位电路、显示电路、电源供电电路和按钮输入控制电 路等相关模块电路。 第 5 章主要分析了系统的软件设计方案，主要有主控制流程图、时间产生流 程图、按键控制流程图和仿真软件的相关应用等。 第 6 章总结了本文的主要工作。 单片机电子日历 6 第 2 章 系统整体设计 2.1 系统功能要求系统功能要求 电子日历是一套完整的时间显示系统，采用单片机等控制设计作为核心控制 器，并能实时显示当前的日期，能够设置时间等操作，其具体功能要求如下： 1、 能够显示年月日，时分秒、星期； 2、 提供相关按键，可以对时间进行手动的设置和修改； 3、 采用二十四小时制显示时间，并具有闰年补偿功能； 4、 使用 LED 数码管显示当前时间日期； 5、 具备基本的电路和时间复位功能； 6、 有备用电源，可以实现断电后持续显示时间的功能。 2.2 总体设计框图总体设计框图 控制主机 （单片机） 晶振和复位 按键控制 电源 LED显示 MAX7219 DS1302 图 2-1 系统总计设计框图 基于单片机的电子日历的总体设计框图如图 2-1 所示。图中由几大模块组成， 其中采用 AT89C51 单片机作为系统的控制主机，即为核心控制器，配有基本的 晶振电路和复位电路，同时提供单片机的电源供电，当外部电源断电时，可以启 动备用电源对系统进行供电，实现对电子日历的持续显示。系统配有时间产生的 时钟芯片 DS1302，可以实现对对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且 具有闰年补偿功能。时钟的显示通过 MAX7219 芯片对 LED 数码管进行驱动显示， 可以支持多个数码管的同时显示，不仅可以节约单片机的控制端口，同时支持多 个 LED 的同时稳定显示。 毕业设计论文 7 第 3 章 主要元器件选择 3.1 AT89C51 芯片芯片 AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片 内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128 bytes 的随机存 取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生 产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C51 单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活 应用于各种控制领域。其主要特点如下： 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：024MHz。 由于 AT89C51 单片机片内有 4K 字节的在线编程 Flash 存储器，可以擦写 1000 次，具有掉电模式，而且具有掉电状态下的中断恢复功能，对设计开发非常 实用。所以选用 AT89C51 单片机作为电子日历系统的控制主机。 3.2 数码管数码管 LED 七段数码管一般由 8 个发光二极管组成，其中由 7 个细长的发光二极管组成 数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。 当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导 通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也 有限，但其控制简单，使有也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数 单片机电子日历 8 码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，如图 3-1 所示。 （a） 七段数码管引脚图 abcdefgdp abcdefgdp （b） 共阴极 （c） 共阳极 图 3-1 七段数码管结构图 七段数码管每段的驱动电流和其他单个 LED 发光二极管一样，一般为 510mA；正向电压随发光材料不同表现为 1.82.5V 不等。七段数码管的显示方 法可分为静态显示与动态显示，具体介绍如下： 1、静态显示 所谓静态显示，就是当显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地寻能可 截止。这种显示方法为每一们都需要有一个 8 位输出口控制。对于 51 单片机， 可以在并行口上扩展多片锁存 74LS573 作为静态显示器接口。 静态显示器的优点是显示稳定，在发光二极管导通电注一定的情况下显示 器的亮度高，控制系统在运行过程中，仅仅在需要更新显示内容时，CPU 才执行 一次显示更新子程序，这样大大节省了 CPU 的时间，提高了 CPU 的工作效率； 缺点是位数较多时，所需 I/O 口太多，硬件开销太大，因此常采用另一种显示方 式动态显示。 2、动态显示 所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描） ，对于显示器的 每一位而言，每隔一段时间点亮一次。虽然在同一时刻只有一位显示器在工作 毕业设计论文 9 （点亮） ，但利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄 灭时的余辉效应，看到的 却是多个字符“同时”显示。显示器亮度既与点亮时的导通电流有关，也与点亮 时间和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参烽，可实现亮度较高较稳定的显 示。若显示器的位数不大于 8 位，则控制显示器公共极电位只需一个 8 位 I/O 口 （称为扫描口或字位口） ，控制各位 LED 显示器所显示的字形也需要一个 8 位口 （称为数据口或字形口） 。 动态显示器的优点是节省硬件资源，成本较低，但在控制系统运行过程中， 要保证显示器正常显示，CPU 必须每隔一段时间执行一次显示子程序，这占用了 CPU 的大量时间，降低了 CPU 工作效率，同时显示亮度较静态显示器低。 综合以上考虑，由于电子日历需要显示年月日时分秒等，需十多个数码管， 并考虑到 CPU 工作效率与电源效率，本毕业设计采用动态的共阴极 LED 显示。 3.3 DS1302 芯片芯片 DS1302 是美国 Dallas 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟 芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能， 工作电压宽达 2.55.5V。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 318 的用于 临时存放数据的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容， 但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电 的能力。 DS1302 的引脚如图 3-2 所示。Vcc1 为后备电源，Vcc2 为主电源。在主电源 关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大 者供电。当 Vcc2 大于 Vcc1+0.2V 时，Vcc2 给 DS1302 供电。当 Vcc2 小于 Vcc1 时， DS1302 由 Vcc1 供电。X1、X2 为振荡电路，外接 32.768Hz 晶振。 Vcc2 1 X1 2 X2 3 GND 4 RST 5 I/O 6 SCLK 7 Vcc1 8 DS1302U3 图 3-2 DS1302 管脚图 RST 是复位、片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 单片机电子日历 10 RST 输入有两种功能：RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器； RST 提供了终止单字节或多字节数据的传送手段。当 RST 为高电平时，所有的 数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。如果在传送过程中置 RST 为低电 平，则会终止此次数据传送，并且 I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc2.5V 之前，RST 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。I/O 为串行数据输入输出端（双向） 。SCLK 为时钟输入端。 表 3-1 DS1302 引脚功能表 引脚号引脚名称功 能 1VCC2主电源 2，3X1，X2振荡源，外接 32768HZ 晶振 4GND地线 5RST复位/片选线 6I/O串行数据输入/输出端（双向） 7SCLK串行时钟输入端 8VCC1后备电源 3.4 MAX7219 芯片芯片 MAX7219 是美国 MAXIM 公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动 芯片，一片 MAX7219 可驱动 8 个 7 段（包括小数点共 8 段）数字 LED、LED 条 线图形显示器、或 64 个分立的 LED 发光二级管。该芯片具有 10MHz 传输率的 三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有 LED 的 段电流。它的操作很简单，MCU 只需通过模拟 SPI 三线接口就可以将相关的指 令写入 MAX7219 的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方 式和译码位。此外它还支持多片 7219 串联方式，这样 MCU 就可以通过 3 根线 （即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。MAX7219 的外部引脚分配如图 3-3 所示，其引脚的各个功能如表 3-2 所示。 对于 MAX7219，串行数据是以 16 位数据包的形式从 DIN 脚串行输入，在 CLK 的每一个上升沿一位一位地送入芯片内部 16 位移位寄存器，而不管 DOUT 脚的状态如何。CS 脚必须在第 16 个 CLK 上升沿出现的同时或之后，但在下一 个 CLK 上升沿之前变为高电平，否则移入的数据将丢失。操作者只需编程发送 16 位数据包，就能简单地操作 LED 的位选以及段选，设置和改变 MAX7219 的 毕业设计论文 11 工作模式。 GN D 9 GN D 4 VCC 19 ISE T 18 DIN 1 CS 12 DIG7 8 DIG6 5 DIG5 10 DIG4 3 DIG3 7 DIG2 6 DIG1 11 DIG0 2 SE G DP 22 SE G G 17 SE G F 15 SE G E 21 SE G D 23 SE G C 20 SE G B 16 SE G A 14 CL K 13 DO UT 24 MA X7219 图 3-3 MAX7219 引脚图 表 3-2 MAX7219 引脚功能说明 引脚号名称功能说明 1DIN串行数据输入端。在 CLK 的上升沿数据被锁入芯 片内部 16 位移位寄存器 2,3,58,9,10DIG0DIG78 位 LED 位选线，从共阴极 LED 中吸入电流 4,9GND地线（两个 GND 必须在一起） 12CS锁入输入的数据，在 CS 的上升沿最后的 16 位串 行数据被输入 13CLK时钟输入，最高时钟频率为 10MHz，在 CLK 的 上升沿数据被锁入内部移位寄存器。在 CLK 的下 降沿，数据从 DOUT 脚被输出 1417 2023 SEG ASEG G,DP七段驱动和小数点驱动 18ISET该脚通过一个电阻与 VCC 相连，设置峰值段电流 19VCC电源电压，+5V 24DOUT串行数据输出，输入到 DIN 的数据在 16.5 个时钟 周期后在 DOUT 脚发出，该脚用于与级联扩展 单片机电子日历 12 第 4 章 硬件电路设计 4.1 晶振电路晶振电路 XT AL 1 11.0592M C230pF C130pF AT 89C51 XT AL 2 XT AL 1 图 4-1 晶振电路 时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。MSC-51 片内有一 个反向放大器，XTAL1、XTAL2 引脚分别为该反向放大器的输入端和输出端， 该反向放大器片外晶体或陶瓷振荡器一起构成一个自激振荡器，产生的时钟送至 单片机内部的各个部件。单片机的时钟产生方法有内部时钟方式和外部时钟方式 两种，大多数单片机应用系统采用内部时钟方式，如图 4-1 所示的晶振电路即外 内部时钟方式。 单片机允许的振荡晶体可在 1.2MHz 24MHz 之间选择，一般选择 11.0592 MHz。电容 C1、C2的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度 有少许影响。C1、C2可在 20pF100pF 之间选择，一般当外接晶体时典型取值为 30pF。外接陶瓷谐振器时典型取值为 47pF，取 60pF70pF 时振荡器有较高的频 率稳定性，本文采用晶体连接，取 C1=C2=30pF。 4.2 复位电路复位电路 C3 10uF S1VCC AT 89C51 RE SE T R1 10K 图 4-2 复位电路 毕业设计论文 13 在系统运行的过程中，有时可能对系统需要进行复位，为了避免对硬件系统 经常加电和断电造成的损害，故应该设计复位电路。单片机通常采用上电复位和 上电按钮复位两种方式。本文采用的是上电按钮复位电路，如图 4-2 所示。这种 电路的设计，在系统的运行过程中需要复位时，只需使开关闭合，在 RST 端就会 出现一定时间的高电平信号，从而使单片机实现复位。 4.3 显示电路显示电路 GN D 9 GN D 4 VCC 19 ISE T 18 DIN 1 CS 12 DIG7 8 DIG6 5 DIG5 10 DIG4 3 DIG3 7 DIG2 6 DIG1 11 DIG0 2 SE G DP 22 SE G G 17 SE G F 15 SE G E 21 SE G D 23 SE G C 20 SE G B 16 SE G A 14 CL K 13 DO UT 24 U1 MA X7219 GN D 9 GN D 4 VCC 19 ISE T 18 DIN 1 CS 12 DIG7 8 DIG6 5 DIG5 10 DIG4 3 DIG3 7 DIG2 6 DIG1 11 DIG0 2 SE G DP 22 SE G G 17 SE G F 15 SE G E 21 SE G D 23 SE G C 20 SE G B 16 SE G A 14 CL K 13 DO UT 24 U2 MA X7219 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp 9 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 10 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 11 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 12 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 13 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 14 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 15 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 16 CO M a bf c g d e dp 位位位 LE D_8 年年月月日日 R10K VCC C10 C11 R 10K VCC 时时分分秒秒星星期期 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp 9 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 10 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 11 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 12 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 13 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 14 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 15 CO M a bf c g d e dp a b c d e f g dp 16 CO M a bf c g d e dp 位位位 LE D_8 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 图 4-3 LED 显示电路 本文采用的显示模块是用 MAX7219 芯片作为数码管的驱动器，一个 MAX7219 数码管可以驱动 8 个七段数码管，因为需要显示年、月、日、时、钟、 秒、星期，用到 16 个数码管，所以需要用两个 MAX7219 芯片驱动所有的数码管。 图 4-3 为电子日历的显示电路图。MAX7219 只需通过三个端口 DIN、CLK 和 CS 与单片机 AT89C51 相连，就可以达到控制 LED 的输出。MAX7219（1） 芯片 DIN 与控制主机的 P0.0 端口连接，CS 与 P0.1 相连，CLK 与 P0.2 相连，而 MAX7219（2）芯片的 DIN 与 MAX7219（1）芯片的 DOUT 相连，组成两块芯 片的级联，到达同时显示的目的，CS 与控制主机的 P0.3 端口相连，CLK 与 P0.4 单片机电子日历 14 端口相连，这样就组成了单片机与 MAX7219 芯片的连接。 4.4 电源电路电源电路 S1 1 2 3 4 D1-D4T TRAN S1 220V13V TL 499A 1 2 3 4 8 7 6 5 TL 499A R 510 1.5Vx4 R1 R2 C5 470u C7 C4 470u D1 RP1 C6 0.01u L1 100uH RL 图 4-4 电源稳压电路 如图 4-4 所示电路为带有备用电源的并输出电压+5V、输出电流 1.5A 的电源 稳压电路。采用 TL499A 构成的升压稳压电源，输入端 VlN2（3 脚）外接四节 l.5V 的电池，输出端 OUT（8 脚）的输出电压 VOUT=1.26V1+（R1+RPl）R2， 其中 1.26V 为 TL499A 内部的基准电压。为获得较高的变换效率，要选用 Q 值高， 内阻小，高频特性好的线圈 L。输入电压低于 1.2V，电路也能工作，但输入变低 时空载电流就会增加。若输入电压超过 10V，输出电压就会超过稳定区而上升， 因此，输入 VIN2 端不能加 10V 以上电压。 其具体的工作原理：在外部有电源的情况下，接 220V 交流电通过电源变压 器 T 变换成 13V 左右的交流低压，再经过桥式整流电路 D1D4 和滤波电容 C4 和 C5 的整流和滤波，在 TL499A 的 VIN1（1 脚）形成一个不十分稳定的直流电 压，经过 TL499A 的升压和稳压作用，可以得到一个稳定的直流电源。若 VIN1 为 10V 以上，就工作于线性稳压器状态；若输入电压 VIN1 低于 l0V，就工作于 开关稳压器状态，此时由电池通过 TL499A 的 3 脚供电，经升压变换后输出。当 外部电源断开，即停电时，电池作为后备电源，其工作原理与交流供电一样，这 样可方便构成不间断电源。线性稳压器与开关稳压器之间的转换在 TL499A 的内 部自动进行，虽然输出电压有些变动，但只有 2%左右，一般不受影响。 因此，采用如图 4-4 所示的电源稳压电路供电，可以得到精度高、稳定性好 的直流输出电压，即可以保证电子日历系统得到稳定的电源，同时具有断电保护 的作用，可为电子日历持续供电。 毕业设计论文 15 4.5 按键控制电路按键控制电路 S2 位位 S3 位+ S4 位- S1 位位 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT 89C51 图 4-5 按键控制电路 为了对电子日历的时间自由的设定，故需要相应的按键来设定和调整时间， 图 4-5 为单片机电子日历系统中的按键控制电路，主要由四个按键组成，分别是 S1、S2、S3、S4。S1 与单片机 AT89C51 的 P1.4 端口连接，作为设置键，当按下 S1 后才能进入时间调整步骤，否则按下其他的按键均没有作用。S2 与控制主机 的 P1.5 端口连接，担当移位的功能，当按下设置键后，可以通过按下移位键，来 移动设定的时间，如不要调整年月日，只需要调整时钟秒，即可通过按 S2 键来 进行快速的移位。S3 与主机的 P1.6 端口连接，具有加（+）的作用，即在设定调 整时间时，可以通过按下 S3 键来对相应时间进行增加。S4 与 P1.7 端口连接，具 有减（-）的作用，可以通过按下 S4 键来对相应时间进行减小。最后所有经修改 调整后的时间，需要按下 S1 按钮设置键后才能正式修改完成，并退出时间设定。 单片机电子日历 16 第 5 章 软件电路设计 5.1 主流程图主流程图 开始 系统初始化 从DS1302 中读取时间 LED显示 初始时间 是否有键按下 LED 显示时间 否 是 返回 时间是否正确 是 否 图 5-1 系统主流程图 图 5-1 为单片机电子日历的主流程图。其具体的工作流程如下：系统通电后， 对系统进行复位初始化处理，然后控制主机 AT89C51 单片机从时钟芯片 DS1302 中读取时间，存储到单片机中，并显示到 LED 数码管上。显示的时间如果与实 际时间一样，则结束，如果不一样，则进行下一步操作。系统一直扫描是否有键 按下，当有按键 S1 按下后，系统进入时间设定模式，并对不准确的时间进行设 定和调整，直到设定完成后，则将设定后的时间显示在 LED 数码管上。 毕业设计论文 17 5.2 时间产生流程图时间产生流程图 开始 变量初始化 使DS1302不 具备写保护 复位端产 生高电平 显示数据 否 是 返回 数据是否写完 否 写地址 并延迟 写数据 地址增加 复位端产 生高电平 数据是否读完 写地址 并延迟 读数据 地址增加 是 图 5-2 DS1302 操作流程图 图 5-2 为电子日历的时间产生流程图，即 DS1302 操作流程图。其具体的工 作流程为：系统通电后，开始初始化操作，使得 DS1302 不具备写保护的模式， 同时当复位端产生一个高电平时，对 DS1302 进行写地址，并延迟一段时间，向 该地址写数据，同时地址增加，如果数据写完没有写完，则继续对 DS1302 进行 写地址操作，否则进行下一步操作，当给复位端一个高电平后，对 DS1302 写地 址，同时延迟一段时间后，将该地址的数据读出来，同时地址增加，如果数据没 有读完，则继续对 DS1302 进行写地址操作，否则即数据已经读完，则将读取出 来的数据显示出来，并进行返回操作。 单片机电子日历 18 5.3 按键控制流程图按键控制流程图 开始 按键S3 按键S1 时间大 S2移位调整 按键S1 返回 是 否 是 否 完成设定 是 否 时间小 按键S4 S2移位调整 完成设定 否 是 图 5-3 按键控制流程图 图 5-3 为系统按键控制电路流程图。其具体的工作流程如下：系统一直扫描， 当按键 S1 按下后，系统进入时间设定界面，否则系统没反应，即使按下其他的 按键也没有反应。按下 S1 后，开始进行时间设置，当显示的时间比实际的时间 小时，按下按键 S3，进行时间的加操作，当显示时间比实际时间大时，则按下按 键 S4，进行时间的减操作，如果显示的时间与实际的一样，则按下按键 S2 进行 移位，对下一个时间进行设定，如果与实际时间不相同，则重复操作按键 S3、S4，对时间进行加减操作，直到设定的时间也实际时间相同为止，如果完成 了设定，则通过按键 S1 的操作对修改和设定的时间进行保存，最后退出时间设 定。 毕业设计论文 19 第 6 章 总结 本文设计了基于 AT89C51 单片机的电子日历，用 DS1302 芯片产生时间日期， 利用 MAX7219 芯片驱动 16 个七段数码管 LED 显示，同时设有时间调整按键， 用户可以对时间进行设定，配备带有备用电池的电源供电模块，实现电子日历的 基本功能，具有实用简单，操作方便的优点，具体总结如下： 1、 采用了 AT89C51 单片机作为电子日历的控制主机芯片，可以方便实现 电子日历的控制要求，成本较低，控制效果好。 2、 采用了动态式共阴极七段数码管 LED 显示，比液晶显示器 LCD 成本更 低，而且时间显示效果更好。 3、 采用了 DS1302 芯片产生时间序列，比直接采用单片机编程方法实现时 间显示更简单，而且 DS1302 具有闰年识别功能。 4、 对于 LED 的显示，采用了 MAX7219 芯片对其进行驱动，一个 MAX7219 可以驱动 8 个七段数码管 LED 显示，而只需与单片机的三个 端口相连，更加节约了单片机的有限端口。 5、 系统设置了四个按键来调整时间，且只有在按下 S1 设置键后才能对时 间进行调整，否则按其他键都是无效的，可以防止时间的无效调整。 6、 系统的供电电源采用了带有备用电池的供电电路，当有交流电时，自动 采用外界的交流电供电，但当断电后，则自动启动备用电池供电，这样 可以实现对系统的持续供电。 7、 本文采用相关软件绘制了全文的电路图，实现了对系统总体的设计和构 造，并形象的完成了对电路图的绘制。 单片机电子日历 20 参考文献 1 杨恢先，黄辉先. 单片机原理及应用M. 人民邮电出版社，2006. 151-215。 2 何宏. 单片机原理与接口技术M. 北京：国防工业出版社，2006. 182-253。 3 贡雪梅. 日历电子钟的设计J. 西安航空技术高等专科学校学报， 2004，22（1）：20-23。 4 张道德. 单片机接口技术（C51 版）M. 中国水利水电出版社，2007. 94- 120。 5 杨西明，朱骐. 单片机编程与应用入门M. 北京：机械工业出版社，2004. 21-186。 6 铁勇，刘跃平，李树华. 基于单片机控制的多功能 LED 显示系统的设计及实 现J. 内蒙古大学学报（自然科学版），2005，36（6）：686-688。 7 孙江宏，李良玉. Protel99 电路设计与应用M. 北京：机械工业出版社，2004. 15-280。 8 朱强.串行 8 位 LED 显示驱动器 MAX7219 及其应用J.器件与产品电子报. 2004,11,（11）:14。 9 王喜军，姜军，孙福东，等. 显示驱动芯片 MAX7219 在单片机中的应用J. 自动化技术与应用，2009，28（10）：121-123。 10 王建华，逄玉台. 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