1、课程：创新与综合课程设计 电子与电气工程系实践教学环节说明书 题目名称 电子万年历 院（系） 电子与电气工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 119411 学 号 1109635010 学生姓名 11 指导教师 q1 起止日期 13周周一14周周五 电子万年历一. 设计目的 设计一个具有报时功能、停电正常运行（来电无需校时） 、带有年月日、时分秒及星期显示的电子日历。二. 方案设计硬件控制电路主要用了AT89S52芯片处理器、LCD1602显示器等。根据各自芯片的功能互相连接成电子万年历的控制电路。软件控制程序主要有主控程序、电子万年历的时间控制程序、时间显示及星期显示程序等组成。主控程序中
2、对整个程序进行控制，进行了初始化程序及计数器、还有键盘功能程序、以及显示程序等工作，时间控制程序是电子万年历中比较重要的部分。时间控制程序体现了年、月、日、时、分、秒及星期的计算方法。时间控制程序主要是定时器0计时中断程序每隔10ms中断一次当作一个计数，每中断一次则计数加1，当计数100次时，则表示1秒到了，秒变量加1，同理再判断是否1分钟到了，再判断是否1小时到了，再判断是否1天到了，再判断是否1月到了，再判断是否1年到了，若计数到了则相关变量清除0。先给出一般年份的每月天数。如果是闰年，第二个月天数不为28天，而是29天。再用公式sv1 +(y1/4(y1/100+(y1/400+ d计
3、算当前显示日期是星期几，当调节日期时，星期自动的调整过来。闰年的判断规则为，如果该年份是4或100的整数倍或者是400的整数倍，则为闰年；否则为非闰年。在我们的这个设计中由于只涉及100年范围内，所以判断是否闰年就只需要用该年份除4来判断就行了。三. 系统的设计框图 本系统以单片机为核心， 结合时钟芯片 ，键盘等外围器件， 实现电子万年历的一系列功能， 并通过液晶屏和按键控制完成人机交互的功能。系统总体设计框图如图（1）所示四. 系统硬件设计1.单片机主控制模块AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P
4、1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。如图（2）所示。（1）内部结构按功能分为8部分：CUP，程序存储器，数据存储器，时钟电路，串行口，并行I/O口，中断系统，定时/计数器。（2）引脚定义及功能1）.电源及时钟引脚Vcc：接+5V 电源Vss：接地XTAL1和XTAL2：时钟引脚，外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此两引脚端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。2）.控制引脚RST/Vpq：RST是复位信号输入端，Vpd是备用电源输入端。当RST输入端保持2个机器周期以上高电平时，单片机完成复位初始化操作。当主电源Vcc发生故障而突然下降到
5、一定低电压或断电时，第2功能Vpd将为片内RAM提供电源以保护片内RAM中的信息不丢失。ALE/PROG：地址锁存允许信号输入端。在存取外存储器时，用于锁存低8位地址信号。当单片机正常工作后，ALE端就周期性地以时钟振荡频率的1/6固定频率向外输出正脉冲信号。此引脚的第2功能PROG是对片内带有4K字节EPROM的8751固外程序时，作为编程脉冲输入端。PSEN：程序存储器允许输出端。当片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。CPU从外部程序存储器取指令时，PSEN信号会自动产生负脉冲，作为外部程序存储器的选通信号。EA/Vpp：程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时，CPU执行片内程序存
6、储器指令，但当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令；当EA为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。3）.I/O口引脚P0.0P0.7:P0口8位双向I/O口；P1.0P1.7:P1口8位准双向I/O口；P2.0P2.7:P2口8位准双向I/O口；P3.0P3.7:P3口8位准双向I/O口。（3）片外总线结构分为三部分：数据总线 Data Bus(DB）,地址总线 Address Bus (AB）,控制总线 Control Bus(CB).2.时钟电路模块(1) DS1302的结构及工作原理 DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时
7、时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。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的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。(2) 引脚功能及结构 图3所示出DS1302 的引脚排列,其中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
8、电。当Vcc2 大于Vcc10.2V 时，Vcc2 给DS1302供电。当Vcc2 小于Vcc1 时，DS1302 由Vcc1 供电。X1 和X2 是振荡源，外接32.768kHz 晶振。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。RST 输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供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RST 置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.5V 之前，RS
9、T 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)，后面有详细说明。SCLK 始终是输入端。图3 ds1302(3) 数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0 开始。同样，在紧跟8 位的控制指令字后的下一个SCLK 脉冲的下降沿读出DS1302 的数据，读出数据时从低位0 位到高位7。3. 显示部分1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块 它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示
10、一个字符。显示电路采用LCD1602液晶显示，如图所示，图中只画出了其相应的接口，3脚用于调节LCD1602的背光,4、5、6为LCD1602的控制口，用于控制其写入或是读出指令，7至14脚为LCD1602的数据口，将数传送到LCD1602中。图4 1602显示电路4.复位电路设计 复位电路由电阻和极性电容组成，如图所示，通过高电平使单片机复位，在时钟电路开始工作后，当高电平的时间超过大约2us时，即可实现复位。此复位电路为上电复位，较为简单。若改进可以添加手动复位的功能，上电复位发生在开机加电时，由系统自动完成，手动复位通过一个按键来实现，在程序运行时，若遇到死机，死循环或程序“跑飞”等情况
11、，通过手动复位就可以实现重新启动的操作。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮和一个电阻。图复位电路图 时钟振荡电路图 .时钟振荡电路时钟振荡电路图所示，时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度
12、。6.按键调整系统电路设计 按键电路由四个轻触开关组成，如图所示。按键用来调整时间，其一端直接接到单片机的端口，另一端接地，当按下按键时，相应的端口变为低电平，通过一个与门只要这四个按键有一个按下就会在P3.2检测到一低电平就触发外部中断0进入按键调节程序中，通过与个各键相连的端口P3.4_P3.7可以判断是哪个键按下，从而作相应的操作。图按键电路与单片机的链接五系统软件总体设计 本系统选用适时性强与透明度高的 语言作为编程语言，系统软件的开发全部采用Keil uVision4 进行。软件控制程序主要有主控程序、电子万年历的时间控制程序组成。主控程序中对整个程序进行控制，进行了初始化程序及计数
13、器、还有键盘功能程序、以及显示程序和时间控制程序是电子万年历中比较重要的部分。时间控制程序体现了年、月、日、时、分、秒及星期的计算方法。时间控制程序主要是定时器0计时中断程序每隔10ms中断一次当作一个计数，每中断一次则计数加1，当计数100次时，则表示1秒到了，秒变量加1，同理再判断是否1分钟到了，再判断是否1小时到了，再判断是否1天到了，再判断是否1月到了，再判断是否1年到了，若计数到了则相关变量清除0。先给出一般年份的每月天数。如果是闰年，第二个月天数不为28天，而是29天。闰年的判断规则为，如果该年份是4或100的整数倍或者是400的整数倍，则为闰年；否则为非闰年。 公历与星期的换算方
14、法在现行公历中，历年的长度365天(平年)或者366天(闰年)都不是七的整数倍，所以日期与星期之间没有明显的对应关系。一般情况下，不看日历牌就无法知道某月某日是星期几。不过，它们之间还是有一定规律可循的，只要经过简单计算，或者查找表格，就可以知道与任何日期相对应的星期数。主程序首先初始化定时器、LCD1602及DS1302，然后就开始查询按键，有键按下则开始调整时间和日期，若没有按下，则执行下面的时间、日期的显示，最后依次循环这些相同的操作，相应流程图如图所示：图主程序流程图六 系统测试与分析按键的检测是通过中断的办法来实现，利用按键进行间调整。 K1按下则开始设置时间及日期，同时在第一行最右
15、端显示被选择的对象，第一次按下K1时，设置年份，若按下K3，则是减1操作，按下K2是加1操作，设置好年后，第二次按下K1时，则是设置月份，按K3减，按K2则加1，依次循环下去，则可以将时间和日期设置完毕，K4是确定键，设置好按下即可保存。 通过此电子万年历设计，本系统能完成以下功能：（1）显示公历日期功能（年、月、日、时、分、秒以及星期），（2）可通过按键切换年、月、日及时、分、秒的显示状态，（3）可随时调校年、月、日或时、分、秒，星期，（4）可每次增减一进行时间调节，（5）停电可以正常运行。七结语本系统利用 AT89S52单片机进行可编程控制，结合键盘、液晶屏等，通过 DS1302的使用，可
16、以降低编写程序的复杂程度。Keil uVision4 编译软件实现单片机控制液晶显示模块的电子万年历设计,可以达到比较好的设计效果。系统硬件电路采用成熟的电路设计, 元件选用成本较低的器件，电路稳定， 抗干扰力强，性价比较高。软件开发用语言, 采用模块式结构, 系统功能易于扩展。参考资料：1 余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术M.西安电子科技大学出版社2004.2 张志良, 主编 ：单片机原理及控制技术（第2版）M北京：机械工业出版社，2005.3 余永权, MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京:北京航空航天大学出版，1993.4 余西存, 曹国华.单片机原理及接口技术M.西安：西安电
17、子科技大学出版，2000. 5 周国运，鲁庆宾.单片机原理及应用（C语言版）M.中国水利水电出版社，2009.6 周 颖，俞 吉.基于 AT89S52单片机的电子万年历系统设计J.现代电子技术,2012.35（13）:178-182.附录电子万年历原理图附录元件清单：LCD1602显示屏At89s52单片机RTCCon874ls164Ds1302电阻 电容发光二极管三极管若干杜邦线若干附录3实验源程序：#include #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit IO= P10;/DS1
18、302数据线 sbit SCLK = P11;/DS130时钟线sbit RST = P12 /DS1302复位线sbit RS = P20;/LCD数据/命令选择端 sbit RW = P21;/LCD读/写控制sbit EN = P22;/LCD使能端 sbit K1=P34;/选择 sbit K2=P35;/加sbit K3=P36;/减 sbit K4=P37;/确定 uchar tCount=0;uchar MonthsDays=0,31,0,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31;uchar *WEEK=SUN,MON,TUS,WEN,THU,FRI,SAT;u
19、char LCD_DSY_BUFFER1=DATE 00-00-00 ; /显示格式uchar LCD_DSY_BUFFER2=TIME 00:00:00 ;uchar DateTime7; /所读取的日期时间char Adjust_Index=-1; /当前调节的时间对象：，分，是，日，月，年（1,2,3,4,6）uchar Change_Flag= -MHDM-Y; /（分，时，日，月，年）（不调节秒与周）/*-延时程序-*/void DelayMS(uint ms) uchar i;while(ms-)for(i=0;i120;i+);/-向DS1302写入一字节-/void Write
20、_A_Byte_TO_DS1302(uchar x)uchar i;for(i=0;i=1; / 右移/-从DS1302读取一字节-/uchar Get_A_Byte_FROM_DS1302()uchar i,b=0x00;for(i=0;i8;i+) b |= _crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;SCLK=0; /每一个高脉冲读取一位数据return b/16*10+b%16; /返回BCD码/-从DS1302指定位置读数据-/uchar Read_Data(uchar addr) uchar dat;RST = 0;SCLK=0;RST=1; /RST高电平时读/写 Wri
21、te_A_Byte_TO_DS1302(addr); /先写入地址dat = Get_A_Byte_FROM_DS1302(); SCLK=1;RST=0;return dat;/-向DS1302某地址写入数据-/void Write_DS1302(uchar addr,uchar dat)SCLK=0;RST=1;Write_A_Byte_TO_DS1302(addr);Write_A_Byte_TO_DS1302(dat);SCLK=0;RST=0; /高脉冲写入数据/-设置时间-/void SET_DS1302()uchar i;/写控制字，取消写保护Write_DS1302(0x8E,
22、0x00);/分时日月年依次写入for(i=1;i7;i+) /分的起始地址10000010（0x82),后面依次是时，日，月，周，年，写入地址每次递增2Write_DS1302(0x80+2*i,(DateTimei/104)|(DateTimei%10); Write_DS1302(0x8E,0x80); /加保护/-读取当前日期时间-/void GetTime()uchar i;for(i=0;i7;i+)DateTimei=Read_Data(0X81+2*i);/-读LCD状态-/uchar Read_LCD_State()uchar state;RS=0;RW=1;EN=1; /输
23、出：D0D7=状态字DelayMS(1);state=P0; /从P0口读LCD状态EN = 0;DelayMS(1);return state; /-忙等待-/void LCD_Busy_Wait() while(Read_LCD_State()&0x80)=0x80);DelayMS(5);/-向LCD写数据-/void Write_LCD_Data(uchar dat) LCD_Busy_Wait();RS=1;EN=0;RW=0; /写数据，EN为高脉冲，P0=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;/-写LCD指令-/void Write_LCD_Command(uchar
24、 cmd) LCD_Busy_Wait();RS=0;EN=0;RW=0; /写指令，EN高脉冲，输出：D0D7=数据P0=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;/-LCD初始化-/void Init_LCD() Write_LCD_Command(0x38); /设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x01); /显示清零，数据指针清零DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x06); /写一个字符后地址指针自动加1DelayMS(1);Write_LCD_Command(0x0c); /设置开显
25、示，不显示光标DelayMS(1);/-/设置液晶显示位置/-void Set_LCD_POS(uchar p)Write_LCD_Command(p|0x80);/相当于在0x80基础上加入位置量/-在LCD上显示字符串-/void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s)uchar i;Set_LCD_POS(p);for(i=0;i16;i+)Write_LCD_Data(si); /在固定位置显示时间日期DelayMS(1);/-日期与时间值转换为数字字符-/void Format_DateTime(uchar d,uchar *a)a0=d/10+0;
26、a1=d%10+0;/判断是否为闰年uchar isLeapYear(uint y)return (y%4=0&y%100!=0)|(y%400=0);/求自2000.1.1开始的任何一天是星期几/函数没有通过，求出总天数后再求星期几/因为求总天数可能会超出uint的范围void RefreshWeekDay()uint i,d,w=5; /已知1999.12.31是周五for(i=2000;i2000+DateTime6;i+)d=isLeapYear(i)?366:365;w=(w+d)%7;d=0;for(i=1;iDateTime4;i+)d+=MonthsDaysi;d+=DateTime3;/保存星期，06表示星期日，星期一，二，.，六，为了与DS1302的星期格式匹配，返回值需要加1DateTime5=(w+d)%7+1;/*年月日时分+/-*/void DateTime_Adjust(char x)switch(Adjust_Index)case 6: /年00-99if(x=1&DateTime60) DateTime6-;
