电子万年历课程设计报告.doc

1 大连民族学院机电信息工程学院大连民族学院机电信息工程学院 自动化系自动化系 单片机系统课程设计报告单片机系统课程设计报告 题题 目 目 电子万年历电子万年历 专专 业 业 自动化自动化 班班 级 级 114 学生姓名 学生姓名 曹学亮曹学亮 张怀宇张怀宇 马建龙马建龙 指导教师 指导教师 赵凤强赵凤强 张艳张艳 设计完成日期 设计完成日期 2013 年年 10 月月 15 日日 2 课程设计任务书 题目 电子万年历 课程设计时间 2013 9 24 2013 10 19 一 设计任务 给定 1602 液晶显示器和单片机最小系统 学习使用单片机最小系统 设计 在 1602 上显示年月日 时间和星期并能更改 完成相关的软件 二 设计内容及要求 系统设计的方案 检测电路和过程通道的设计 系统软件设计与实现 需要的详细材料和工具清单 设计的性能指标 撰写设计报告 资料归档 三 设计重点 检测电路和过程通道设计 系统软件设计 调试 四 课程设计进度要求 13 9 25 13 9 28 系统方案设计 13 9 29 13 10 5 检测电路和过程通道设计 13 10 6 13 10 7 完成系统硬件设计与实现 13 10 8 13 10 13 检测电路和过程通道设计 13 10 13 13 10 15 撰写设计报告 13 10 19 验收答辩 3 五 参阅书目 1 祁伟 杨亭 单片机 C51 程序设计教程与实验 M 北京 北京航空航天大 学出版社 2006 1 2 徐科军 传感器与检测技术 M 北京 电子工业出版社 2010 11 3 方彦军 孙健 智能仪器技术及其应用 M 北京 化学工业出版社 2004 4 4 徐爱钧 智能化测量控制仪表原理与设计 M 北京 北京航空航天大学出 版社 2004 9 目目 录录 1 任务分析和性能指标任务分析和性能指标 1 1 1 任务分析 1 1 2 性能指标 1 2 总体设计方案总体设计方案 1 2 1 硬件方案 1 2 2 软件方案 1 3 系统硬件设计系统硬件设计 2 3 1 检测电路 2 3 2 控制电路 2 4 系统软件设计系统软件设计 2 4 1 主程序设计 2 4 2 数据采集程序设计 2 4 3 监控程序设计 2 5 调试及性能分析调试及性能分析 2 5 1 调试分析 2 5 1 1 软件调试 2 5 1 2 硬件调试 2 5 1 3 系统功能调试 3 5 2 性能分析 3 总总 结结 3 参考文献参考文献 4 4 附录附录 1 元器件清单元器件清单 5 附录附录 2 调试系统照片调试系统照片 6 1 1 1 任务分析和性能指标任务分析和性能指标 1 1 任务分析 电子万年历是日常生活中常见的小型电子产品 其形式多种多样 小到带 有日期的电子腕表 大到公共场所悬挂的大型电子日历 此外 眼下我们还常 能在宾馆 饭店等场所见到一种带有年 月 日 时 分 秒 星期甚至节气 等信息的电子日历牌 电子日历的主要功能是给人们提供时间和日期信息 无论其形式如何 从 外部都可分为显示和校准两部分 为使电子日历协调工作 整个系统从功能上 可分为实时时钟 显示和键盘三个模块 分别完成时间和日期的计算以及人机 交互的管理等 1 2 性能指标 实时时钟 RTC Real Time Clock 是系统的核心 其运行精度直接影 响产品质量 实时时钟的实现有两种方案可选 一是利用单片机系统时钟和中 断完成时间和日期的计算 二是利用专用时钟芯片 前者不用附加芯片 系统 简单 但是累计误差较大 只有 短时计时才可使用 长时间计时一般都采用后 者 后者采用 32 768KHz 晶体振荡器振作 为脉冲源 内部的 15 位计数器刚好 产生标准秒脉冲 该类芯片除时钟计时外 还有年 月日和星期的计算功能 并 且还可计算闰年 芯片初始化后可脱离 CPU 自动运行 有 些芯片内部带有电 池 出厂时芯片即开始运行 专用时钟芯片的种类很多 与 CPU 的 通信方式 有并行 也有串行 常见的芯片有 DALLAS 公司生产的 DS1302 和 DS12C887 前者为串行 需要外加后备电池 后者为并行 芯片内置锂电池 和晶体振荡器 无外加 电源的情况下可运行 10 年 此外 还有许多时钟芯片 如 Epson Holtek 深圳兴威帆 等公司都推出自己的时钟芯片 因为我们具备 单片机相关知识的基础 所以我们利用单片机系统时钟和中断完成时间和日期 的计算 2 2 2 总体方案设计总体方案设计 2 1 硬件方案 显示部分显示部分 数据显示常采用液晶 液晶显示有耗电低 外形美观的优点 并且 点阵 液晶可显示较复杂的字符或图案 键盘部分键盘部分 时钟系统的键盘设置三个键 确认键 加 1 键 减 1 键 实时时钟部分实时时钟部分 利用单片机系统时钟和中断完成时间和日期的计算 2 2 软件方案 C 语言编属于高级语言 具有可移植性 能够结构化编程 使用标准 C 语言的程序 几乎都可以不作改变移植到不同的微机平台上 对于嵌入式等的 微控制芯片 属于标准 C 语言的部分也很少需要修改 而且程序很容易读懂 C 语言编写程序结构清晰 移植性好 容易维护和修改 汇编语言针对不同的操作系统平台 不同的微控制器 指令都是完全不同 的 即使指令相似 也不具有可移植性 但是汇编语言是针对专门的控制器的 所以运行速度可以精确到一个指令周期 汇编语言的程序读懂需要借助微控制 器的指令手册以及各个寄存器的说明 所以很难读懂 汇编语言编写代码实时性强 能够直接控制硬件的工作状态 但是不具有可移 植性 维护和修改困难 经过我们三人的讨论我们决定使用 c 语言来编写程序 因为 c 语言程序容 易学 也很容易读懂 编写程序结构清晰 易于我们组员之间的讨论和学习 而且相对于汇编我们更加擅长 c 语言 3 3 3 硬件设计硬件设计与实现与实现 由于单片机系统时钟和中断能完成年 月 日 时 分 秒等时间信息 对于一天内的时间记录 有 12 小时制和 24 小时制两种模式 在 12 小时制模 式中 用 AM 和 PM 区分上午和下午 时间的表示方法也有两种 一种用二 进制数 表示 一种是用 BCD 码表示 而显示部分我们采用 LCD 液晶显示屏 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 而其 体积较小 使用方便 可以使电路更加简洁 所以选择了液晶显示器 3 1 1602 显示电路显示电路 3 2键盘电路键盘电路 4 4 5 5 3 3 晶振电路晶振电路 3 4 复位电路复位电路 3 5单片机电路 6 6 4 软件设计软件设计与实现与实现 4 1 主程序 void main init while 1 anjian 7 7 4 2 子程序 4 2 1 按键程序 void anjian 按键函数 rd 0 if s1 0 delay 5 if s1 0 s1num while s1 if s1num 1 TR0 0 write com 0 x80 0 x40 12 write com 0 x0f if s1num 2 write com 0 x80 0 x40 9 if s1num 3 write com 0 x80 0 x40 6 if s1num 4 write com 0 x80 15 if s1num 5 write com 0 x80 9 if s1num 6 write com 0 x80 6 8 8 if s1num 7 write com 0 x80 1 if s1num 8 s1num 0 write com 0 x0c TR0 1 if yue 1 tian ri ri4 if yue 2 tian 31 ri ri4 if yue 3 tian 59 ri ri4 if yue 4 tian 90 ri ri4 if yue 5 tian 120 ri ri4 if yue 6 tian 151 ri ri4 if yue 7 tian 181 ri ri4 if yue 8 tian 212 ri ri4 if yue 9 9 9 tian 243 ri ri4 if yue 10 tian 272 ri ri4 if yue 11 tian 304 ri ri4 if yue 12 tian 334 ri ri4 ri4 0 if s1num 0 if s2 0 delay 5 if s2 0 while s2 if s1num 1 miao if miao 60 miao 0 write sfm 12 miao write com 0 x80 0 x40 12 if s1num 2 fen if fen 60 fen 0 write sfm 9 fen write com 0 x80 0 x40 9 if s1num 3 10 10 shi if shi 24 shi 0 write sfm 6 shi write com 0 x80 0 x40 6 if s1num 4 xingqi if xingqi 8 xingqi 1 write xq 15 xingqi write com 0 x80 15 if s1num 5 ri if ri 32 ri 1 write yr 9 ri write com 0 x80 9 if s1num 6 yue if yue 13 yue 1 tian 1 write yr 6 yue write com 0 x80 6 if s1num 7 nian write n 1 nian write com 0 x80 1 if s3 0 11 11 delay 5 if s3 0 while s3 if s1num 1 miao if miao 1 miao 59 write sfm 12 miao write com 0 x80 0 x40 12 if s1num 2 fen if fen 1 fen 59 write sfm 9 fen write com 0 x80 0 x40 9 if s1num 3 shi if shi 1 shi 23 write sfm 6 shi write com 0 x80 0 x40 6 if s1num 4 xingqi if xingqi 0 xingqi 7 write xq 15 xingqi write com 0 x80 15 if s1num 5 ri ri4 if ri 0 ri 31 12 12 write yr 9 ri write com 0 x80 9 if s1num 6 yue if yue 0 yue 12 tian 334 ri write yr 6 yue write com 0 x80 6 if s1num 7 nian write n 1 nian write com 0 x80 1 13 13 4 2 2 中断程序 void timer0 interrupt 1 开中断 1 定时器中断 0 包括时间的 算法程序 TH0 65536 50000 256 TL0 65536 50000 256 t0 if t0 20 t0 0 miao if miao 60 miao 0 fen write sfm 12 miao 调用函数 write 都为调用上边的显示子函数 下同 if fen 60 fen 0 shi write sfm 9 fen if shi 24 shi 0 xingqi tian write sfm 6 shi if xingqi 8 14 14 xingqi 1 write xq 15 xingqi if tian 0 ri tian if tian 32 ri tian 31 write yr 6 yue if 60 tian ri tian 59 write yr 6 yue if 91 tian ri tian 90 write yr 6 yue if 121 tian ri tian 120 15 15 write yr 6 yue if 152 tian ri tian 151 write yr 6 yue if 182 tian ri tian 181 write yr 6 yue if 213 tian ri tian 212 write yr 6 yue if 244 tian ri tian 243 write yr 6 yue if 274 tian ri tian 273 write yr 6 yue if 305 tian ri tian 304 16 16 write yr 6 yue if 335 tian ri tian 334 write yr 6 yue if tian 366 tian 1 yue 01 ri 1 nian write n 1 nian write yr 9 ri 4 2 3 显示年 void write n uchar add uint date 液晶显示年 uint shi ge bai qian qian date 1000 bai date 100 10 shi date 10 10 ge date 10 write com 0 x80 add write date 0 x30 qian write date 0 x30 bai write date 0 x30 shi write date 0 x30 ge 4 2 4 显示星期 void write xq uchar add uchar date 液晶显示星期 17 17 write com 0 x80 add write date 0 x30 date 4 2 5 显示月日 void write yr uchar add uchar date 液晶显示月日 uchar shi ge shi date 10 ge date 10 write com 0 x80 add write date 0 x30 shi write date 0 x30 ge 4 2 6 显示时分秒 void write sfm uchar add uchar date 液晶显示时分秒 uchar shi ge shi date 10 ge date 10 write com 0 x80 0 x40 add 液晶屏第二行的选着地址 write date 0 x30 shi write date 0 x30 ge 液晶屏显示数字的方式 4 2 7 程序初始化 void init 函数初始化 一些相应的变量 miao 53 fen 59 shi 23 xingqi 5 ri4 0 tian 284 nian 2013 18 18 dula 0 wela 0 lcden 0 write com 0 x38 显示模式设置 设置 16 乘 2 显示 5 7 点阵 八位 数据接口 write com 0 x0c 显示状态为整体显示 write com 0 x06 光标的设定 当读或写一个字符后地址指针加一 光标加一 write com 0 x80 液晶屏第一行选着地址 write com 0 x01 清除显示 否则后面出现黑一块 for num 0 num 17 num write date table1 num delay 5 write com 0 x80 0 x40 for num 0 num0 x for y 116 y 0 y 5 调试及性能分析调试及性能分析 5 1 调试分析 5 1 1 软件调试软件调试 软件调试时 开始出现了很多错误 主要是液晶屏乱码 不显示数字 后来经 过调试找出原因并改正得到想要的结果 20 20 5 1 2 硬件调试硬件调试 硬件主要是单片机 液晶 我们的任务是主要将他们各个引脚的作用和芯片的 功能弄清楚 通过软件操控它们 按照 PCB 原理图焊接到板上 5 1 3 系