电子万年历课程设计报告..doc

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赣南师院

物理与电子信息学院

课程设计报告书

姓名：

张华宾

班级：

13电气工程及其自动化

学号：

130806058

时间：

2015.10.30

目录

1设计任务和要求 2

2方案论证 2

2.1方案比较 2

2.1.1方案一 2

2.1.2方案二 3

2.2方案选择 3

3系统硬件设计 3

3.1主控电路的设计 3

3.1.1关于AT89C51单片机 3

3.1.2振荡器电路的设计 6

3.1.3复位电路的设计 7

3.2DS1302时钟电路 9

3.3LCD1602液晶显示的设计 11

4软件设计 12

4.1主控程序的设计 12

4.2DS1302时钟电路流程设计 13

4.3LCD显示电路和按键流程设计 14

5系统测试结果及分析 15

5.1测试方法 15

5.2测试结果及分析 15

6结束语与心得体会 15

参考文献 16

附录1 16

附录2 30

设计题目

电子万年历的设计

设计要求

基本要求：

（1）具有显示年、月、日、星期、时、分、秒等功能；

（2）万年历具有闰月识别显示功能；

（3）具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；

设计过程

摘要:

本次课程设计以实现电子万年历，即在利用LCD电路进行显示年、月、日、星期、时、分、秒等功能。

本设计要求利用AT89C51作为主控芯片完成主控电路的设计，辅助电路要求包括显示电路、时钟电路、按键电路等。

本系统使用了专门的时钟芯片DS1302，读出其时间在LCD1602上显示，并能通过按键对其进行调时和校准。

关键字：

AT89C51单片机、DS1302，LCD1602，电子万年历

1.设计任务和要求

（1）应用AT89S52单片机设计单片机实现对DS1302的控制

（2）.选用LCD1602显示，实时显示年、月、日、星期、时、分、秒，采用按键式实现时钟对表和快慢调整；

（3）硬件设计部分，根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。

设计的单元电路必须有工作原理,器件的作用,分析和计算过程；

（4）软件设计部分，根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；

（5）原理图设计部分，根据所确定的设计电路，利用Protel99se和Protues工具软件绘制电路原理图。

2.方案论证

2.1方案比较

2.1.1方案一

电子万年历的设计，硬件控制电路主要用了AT89C51芯片处理器、数码管显示器。

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等组成。

原理框图如图2.1所示。

AT89C51单片机最小系统模块

按键模块

数码管显示模块

图2.1方案1原理框图

（1）控制按键：

用于手动控制、手动调整、预置值的输入等

（2）输出显示：

数码管显示。

2.1.2方案二

硬件控制电路主要用了AT89C51芯片处理器、LCD1602显示器、DS1302实时时钟。

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等组成。

原理图框图如图2.2所示。

AT89C51单片机最小系统模块

按键模块

1602液晶显示模块

DS1302模块

图2.2方案二原理框图

本系统使用8052作为CPU，由CPU来控制时钟芯片DS1302，DS1302芯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，工作电压2.5V～5.5V范围内。

液晶显示方式显示功能强，效果直观。

2.2方案选择

将方案一与方案二进行比较：

LED数码管动态扫描。

相对于液晶显示比较经济实惠，但液晶显示比数码管显示美观，LED数码管在操作上比较繁琐。

液晶显示方式显示功能强，效果直观。

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DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯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，工作电压2.5V～5.5V范围内。

综上所述，在价格、功能、操作的难易程度方面选择方案二。

3.系统硬件设计

公交车报站系统主要由四个部分组成，即主控电路、时钟电路、LCD液晶显示电路。

各部分电路的设计在本章中做了详细的说明。

3.1主控电路的设计

3.1.1关于AT89C51单片机

AT89C51单片机的结构框图如图3.1所示。

它主要由下面几个部分组成：

1个8位中央处理单元（CPU）、片内Flash存储器、片内RAM、4个8位的双向可寻址I/O口、1个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行接口、2个16位的定时器/计数器、多个优先级的嵌套中断结构，以及一个片内振荡器和时钟电路。

在AT89C单片机结构中，最显著的特点是内部含有Flash存储器，而在其他方面的结构，则和Inter公司的8051的结构没有太大的区别。

CPU

中断控制

振荡器

片内

Flash

存储器

总线控制

片内

RAM

4I/O端口

ETC

定时器1

定时器0

串行端口

外部

中断

P0P2P1P3

地址/数据

TXDRXD

计数器

输入

图3.1AT89C51单片机的结构框图

（1）主要性能

与MCS-51兼容；4K字节可编程闪烁存储器；1000次写/擦循环；数据保留时间10年；全静态工作：

0Hz-24Hz；三级程序存储器锁定；128*8位内部RAM；32可编程I/O线；；两个16位定时器/计数器；6个中断源；可编程串行通道；片内振荡器和时钟电路

另外，AT89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式（IdleMode）和掉电方式（PowerDownMode）。

在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。

在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一个硬件复位为止。

（2）引脚功能说明

AT89C51引脚图如图3.2所示。

图3.2AT89C51引脚图

VCC：

供电电压。

VSS：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

 P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，口管脚备选功能：

P3.0RXD（串行输入口）；P3.1TXD（串行输出口）；P3.2/INT0（外部中断0）；P3.3/INT1（外部中断1）；P3.4T0（记时器0外部输入）；P3.5T1（记时器1外部输入）；P3.6/WR（外部数据存储器写选通）；P3.7/RD（外部数据存储器读选通）；P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

 /PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

.

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

3.1.2振荡器电路的设计

89系列单片机的内部振荡器电路如图3.3所示，由一个单级反相器组成。

XTAL1为反相器的输入，XTAL2为反相器的输出。

可以利用它内部的振荡器产生时钟，只要在XTAL1和XTAL2引脚上外接一个晶体及电容组成的并联谐振电路，便构成一个完整的振荡信号发生器，如图3.5示，此方法称为内部方式。

XTAL2

XTAL1

内部定时

/PD

400

D1

D2

Q1

Rf

Q2

VCC

Q3

Q4

图3.3AT89C51单片机内部振荡器电路

另一种使用方法如图3.4示，由外部时钟源提供一个时钟信号到XTAL1端输入，而XTAL2端浮空。

在组成一个单片机应用系统时，多数采用图3.5所示的方法，这种方式的结构紧凑，成本低廉，可靠性高。

振荡器的等效电路如图3.5上部所示。

在图中给出了外接元件，即外接晶体及电容C1，C2，并组成并联谐振电路。

在电路中，对电容C1和C2的值要求不是很严格，如果用高质的晶振，则不管频率为多少，C1，C2通常都选择30pF。

有时，在某些应用场合，为了降低成本，晶体振荡器可用陶瓷振荡器代替。

如果使用陶瓷振荡器，则电容C1，C2的值取47pF。

XTAL2

XTAL1

GND

NC

CMOS门

外部振荡信号

图3.4外部时钟接法

XTAL1

XTAL2

89系列单片机

GND

内部定时

VCC

/PD

Rf

石英晶体或

陶瓷振荡器

C1

C2

图3.5片内振荡器等效电路

通常，在单