基于51单片机的万年历设计[共31页]

单片机课程设计 题 目 基于51单片机的万年历设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师 完成时间 目录1课程设计的目的12课程设计的任务与要求12.1设计任务12.2设计要求13单片机发展概况14设计原理与功能说明44.1设计思想44.2总体电路图54.3时钟模块64.4液晶显示模块64.5按键模块75系统测试75.1硬件测试75.2软件测试86总结8参考文献10附录一：总体电路原理图11附录二：主程序12附录三：元器件清单27附录四：实物图281课程设计的目的1.通过制作万年历，可以对单片机这门课程更好的认识。2.理论与实践结合，提高自己的动手能力。3.学会与合作者更好的交流学习，共同进步和提高。4.能够增长查阅资料的能力，视野更加开阔。5.拓展其他学科的联系，全面发展。6.培养自我发现问题，解决问题的能力。2课程设计的任务与要求2.1设计任务1.可以去学校图书馆或者网上，搜集整理相关的资料，做好前期理论准备，为以后设计电路，看懂电路图做理论支持。 2.构想万年历电路图，并且具有可行性，画出电路图。3.列举电路所需的电子元件，仔细对比所需的元件的参数，通过去电子元件经销商或者网购购买。2.2设计要求1.显示年、月、日、时、分、秒。2.可通过键盘自动调整时间。3.计时精度：月误差小于20秒。3单片机发展概况单片机诞生于20世纪70年代末，它的发展史大致可分为三个阶段： 第一阶段（1976-1978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有 8 位CPU，并行 I/O 端口、8 位时序同步计数器，寻址范围 4KB，但是没有串行口。 第二阶段（1978-1982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具有I/O 串行端口，有多级中断处理系统，15 位时序同步技术器，RAM、ROM 容量加大，寻址范围可达 64KB。 第三阶段（1982-至今）位单片机微处理改良型及 16 位单片机微处理阶段民用电子产品、计算机系统中的部件控制器、智能仪器仪表、工业测控、网络与通信的职能接口、军工领域、办公自动化、集散控制系统、并行多机处理系统和局域网络系统。STC系列单片机是由STMicroelectronics 公司生产，并有宏晶公司做大陆代理的。本设计使用STC89C52作为控制核心，其管脚兼容其他51系列的单片机，以下对STC89C52进行简单讲解。STC89C52单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。采用40Pin封装的双列直接DIP结构，图3.1是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在对各引脚功能说明如下（图3.2）：（1）主电源引脚Vcc ：接5V电源正端。Vss ：接5V电源地端。（2）输入输出引脚P.0P0.7：P0口的8个引脚。在不接片外存储器与不扩展IO接口时，可作为准双向输入输出接口。在接有片外存储器或扩展IO接口时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。P1.0P1.7：P1口的8个引脚。可作为准双向IO接口使用。对于52子系列，P1.0 与 P1.1还有第二种功能：P1.0 可用作定时器计数器2的计数脉冲输入端T2。P1.1可用作定时器计数器2的外部控制端T2EX。P2.0P2.7：P2口的8个引脚。可作为准双向IO接口；有接有片外存储器或扩展IO接口且寻址范围超过256个字节时，P2口用作高8位地址总线。P3.0P3.7：P3口的8个引脚。除作为准双向IO接口使用外，还具有第二种功能 ，详见图3.2。图3.1 STC89C52单片机管脚图引脚第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（串行口输入）TXD（串行口输出）INT0（外部中断0输入）INT1（外部中断1输入）T0（定时器0的外部输入）T1（定时器1的外部输入）WR（片外数据存储器写控制信号）RD（片外数据存储器读控制信号）图3.2 P3口第二功能表 4设计原理与功能说明4.1设计思想以STC89C52单片机为核心，外接单片机复位电路，单片机晶振电路，时钟芯片DS1302，按键电路，液晶显示电路，通过控制STC89C52单片机的接口来控制时钟芯片DS1302模块，按键电路，液晶显示模块，使液晶能显示阳历年、月、日、星期相应的农历时间。液晶显示电路DS1302时钟电路STC89C52单片机晶振电路按键电路复位电路图4-1 硬件系统设计框架4.2总体电路图图4-2 总电路图4.3时钟模块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。图4-3 时钟电路图4.4液晶显示模块本系统选择的LCD是AMPIRE12864的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形。单片机P1口作为数据输出口，RS，RW，E分别通过10K的上拉电阻连接到单片机的P0.0，P0.1,P0.2。VDD接5V电源，VSS接地。VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。R/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。DB0-DB7为双向数据总线，同时最高位DB7也是忙信号检测位。BLA、BLK分别为显示器背光灯的正、负极。图4-4 液晶显示电路图4.5按键模块本系统使用5个button元件分别设置为增加键、减小键、退出键、设置/OK键。4个按键与一个4个驱动电阻相连，作为整个按键控制功能系统，以触发AT89C52中断为方式使用设置功能。图4-5 按键电路图5系统测试 5.1硬件测试在调试硬件时遇到过很多问题，但只要细心、认真检查这些问题都是可以避免的，主要问题及解决办法现列如下：认真检查电路是否有短路的地方，线与线之间，管脚刺破邻近的漆包线之间是否连接在一起，有的话要用刀划开，或者重新焊接。检查完毕后接通电源后LCD1602没有正确的显示。在不通电状态下用万用表检测电路是否正常连接，在检查回路时发现有的点之间看似连接，但由于虚焊导致其并无电气连接，只能对焊脚进行在加工直到解决问题。5.2软件测试由于本系统涉及到多个子程序，多个芯片的编程。首先必须对可编程芯片的控制字即其控制指令要熟记于心。其次，芯片很多都有时钟输入端，需要晶振支持。对芯片的读写都需要在相应的触发沿到来时才能进行。由于DS18B20是串行通信数据，只用一个口线传输，在处理采集的模拟信号时需要一定的时间，会对延时有较高要求。所以在调用温度子程序时，先关闭定时器1中断允许，在温度子程序反回时再打开定时器1中断允许。6总结在这几天的单片机课程设计中，老师先给我们介绍各种电子原件，让我们了解了各种原件的不同以及注意事项，这次课程不仅仅让我们动了手动了脑，更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性，使我又不得不承认理论的重要，我们必须打好基础。在实验设计的过程中，让我们体会到以前从来没有过的动手能力，以及新颖的思维方式，让我从中获益非浅。实验过程中，刚开始就参看电路指导书，画出了多电路图，进行了仿真，但是由于实验元件选择的不恰当，是的电灯不能依次闪烁，许但最后用万用表才得以发现问题的所在，并在老师的指导下，终于完成了实验设计，虽然道路艰难，但我们却也乐在其中，既锻炼了动手能力，有培养了动脑能力，更加利于我们在社会上工作。经过我们组员三天的不懈努力，终于成功完成了万年历的设计，完成了任务给出的所有要求,期间遇到了很多问题，相关资料的搜集、整理，编写、调试程序的时候所出现的错误，硬件电路的选择、连接。例如：液晶屏时间显示出现了错误即乱码现象，我们通过查找书籍和上网搜索的形式知道了问题所在，与延时程序有关，修改了延时程序之后问题得到了解决。在画原理图的时候，刚开始每个原件是用线连接的，但是后来发现越连越多，越连越乱，可视性太差了，很容易连错线，而且一旦出现错误，很难检查出错误，所以我们换了一种更好的方法，对其进行标号处理，从而使得原理图更加的简洁、直观，而且操作起来很方便。最终还是解决了这个难题，诸如此类的错误在本次设计中有不少，但是通过我们组员之间的通力合作与不懈努力终于克服了这些困难，本次实训不仅巩固了我们所学的知识，而且学到了很多课本之外的东西，真正做到了学以致用，加强了逻辑思维能力，对我们大学生来说试一次很好的经历，同时也让我们深刻体会到了团结合作的重要性，组员之间合理分工，更加高效、迅速。另外对于了解较少的知识，我们不要气馁，我们可以通过上网查阅、到图书馆借书浏览等方式了解学习，一定要相信自己，要持之以恒，这次经历加强了我们分析问题、解决问题的能力，为我们以后的工作学习打下坚实的基础。本次设计中同学之间明确分工，互相帮助，才有了本次设计的圆满成功。参考文献1 何立民. MCS-51单片机应用系统设计（系统配置与接口技术）.北京：北京航空航天大学出版社，2003.2 周立功. 单片机实验与实践教程（三）.北京航空航天大学出版社，2006.3 谭浩强. C语言程序设计.北京:清华大学出版社,2006.4 付家才. 单片机实验与实践.北京：高等教育出版社，2006.5淡海英. 关于单片机控制的数字万年历设计J. 电子制作,2014.6鲁广英. 基于单片机电子万年历的设计与实现J. 硅谷,2010.附录一：总体电路原理图 总体电路原理图附录二：主程序#includelcd.h/* 函 数 名 : Lcd1602_Delay1ms* 函数功能 : 延时函数，延时1ms* 输 入 : c* 输 出 : 无* 说 名 : 该函数是在12MHZ晶振下，12分频单片机的延时。*/void Lcd1602_Delay1ms(uint c) /误差 0us uchar a,b;for (; c0; c-) for (b=199;b0;b-) for(a=1;a0;a-); /* 函 数 名 : LcdWriteCom* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的命令* 输 入 : com* 输 出 : 无*/#ifndef LCD1602_4PINS /当没有定义这个LCD1602_4PINS时void LcdWriteCom(uchar com) /写入命令LCD1602_E = 0; /使能LCD1602_RS = 0; /选择发送命令LCD1602_RW = 0; /选择写入LCD1602_DATAPINS = com; /放入命令Lcd1602_Delay1ms(1);/等待数据稳定LCD1602_E = 1; /写入时序Lcd1602_Delay1ms(5); /保持时间LCD1602_E = 0;#else void LcdWriteCom(uchar com) /写入命令LCD1602_E = 0; /使能清零LCD1602_RS = 0; /选择写入命令LCD1602_RW = 0; /选择写入LCD1602_DATAPINS = com;/由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;/Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_DATAPINS = com 4; /发送低四位Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;#endif/* 函 数 名 : LcdWriteData* 函数功能 : 向LCD写入一个字节的数据* 输 入 : dat* 输 出 : 无*/ #ifndef LCD1602_4PINS void LcdWriteData(uchar dat)/写入数据LCD1602_E = 0;/使能清零LCD1602_RS = 1;/选择输入数据LCD1602_RW = 0;/选择写入LCD1602_DATAPINS = dat; /写入数据Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /写入时序Lcd1602_Delay1ms(5); /保持时间LCD1602_E = 0;#elsevoid LcdWriteData(uchar dat)/写入数据LCD1602_E = 0; /使能清零LCD1602_RS = 1; /选择写入数据LCD1602_RW = 0; /选择写入LCD1602_DATAPINS = dat;/由于4位的接线是接到P0口的高四位，所以传送高四位不用改Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;LCD1602_DATAPINS = dat 4; /写入低四位Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /写入时序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;#endif/* 函 数 名 : LcdInit()* 函数功能 : 初始化LCD屏* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/ #ifndefLCD1602_4PINSvoid LcdInit() /LCD初始化子程序 LcdWriteCom(0x38); /开显示LcdWriteCom(0x0c); /开显示不显示光标LcdWriteCom(0x06); /写一个指针加1LcdWriteCom(0x01); /清屏LcdWriteCom(0x80); /设置数据指针起点#elsevoid LcdInit() /LCD初始化子程序LcdWriteCom(0x32); /将8位总线转为4位总线LcdWriteCom(0x28); /在四位线下的初始化LcdWriteCom(0x0c); /开显示不显示光标LcdWriteCom(0x06); /写一个指针加1LcdWriteCom(0x01); /清屏LcdWriteCom(0x80); /设置数据指针起点#endif/* 实验名 : 定时器实验* 使用的IO : * 实验效果 :1602显示时钟，按K3进入时钟设置，按K1选择设置的时分秒，按K2选择*选择设置加1。 *注意 ：*/#include#includelcd.hsbit K1=P36;sbit K4=P34;sbit K3=P35;sbit K2=P33;unsigned char Time;/用来计时间的值void Delay1ms(unsigned int c);void TimerConfiguration();void Int0Configuration();unsigned char SetPlace; /* 函 数 名 : main* 函数功能 : 主函数* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/void main(void)unsigned char hour,minit,second;unsigned int i;TimerConfiguration();Int0Configuration();LcdInit();hour=12;LcdWriteData(0+hour/10);LcdWriteData(0+hour%10);LcdWriteData(-);LcdWriteData(0+minit/10);LcdWriteData(0+minit%10);LcdWriteData(-);LcdWriteData(0+second/10);LcdWriteData(0+second%10);while(1)if(TR0=0)if(K1=0)/检测按键K2是否按下Delay1ms(10);/消除抖动if(K1=0)SetPlace+;if(SetPlace=3)SetPlace=0;while(i=60)second=0;else if(SetPlace=1)minit+;if(minit=60)minit=0;elsehour+;if(hour=24)hour=0;while(i=20) /一秒钟来到改变数值Time=0;second+;if(second=60)second=0;minit+;if(minit=60)minit=0;hour+;if(hour=24)hour=0; /-显示时钟-/LcdWriteCom(0x80);LcdWriteData(0+hour/10);LcdWriteData(0+hour%10);LcdWriteCom(0x83);LcdWriteData(0+minit/10);LcdWriteData(0+minit%10);LcdWriteCom(0x86);LcdWriteData(0+second/10);LcdWriteData(0+second%10);/* 函 数 名 : Delay1ms()* 函数功能 : 延时1ms* 输 入 : c* 输 出 : 无*/ void Delay1ms(unsigned int c) /误差 0us unsigned char a,b;for (; c0; c-)for(b=199;b0;b-)for(a=1;a0;a-); /* 函 数 名 : TimerConfiguration()* 函数功能 : 配置定时器值* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/ void TimerConfiguration() TMOD = 0x01; /选择工作方式1 TH0 = 0x3C; /设置初始值 TL0 = 0x0B0; EA = 1; /打开总中断 ET0 = 1; /打开定时器0中断 TR0 = 1; /启动定时器0/* 函 数 名 : Timer0()* 函数功能 : 定时器0中断函数* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/ void Timer0() interrupt 1 TH0 = 0x3C; /设置初始值 TL0 = 0x0B0;Time+;/* 函 数 名 : Int0Configuration()* 函数功能 : 配置外部中断0* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/ void Int0Configuration()/设置INT0IT0=1;/跳变沿出发方式（下降沿）EX0=1;/打开INT0的中断允许。EA=1;/打开总中断/* 函 数 名 : Int0() interrupt 0* 函数功能 : 外部中断0的中断函数* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/ void Int0() interrupt 0 Delay1ms(10);if(K3=0)TR0=TR0;SetPlace=0;附录三：元器件清单名称规格数量单片机STC89C521液晶显示屏LCD16021时钟芯片DS13021开关按钮4晶振管12MHZ1晶振管36MHZ1电阻1K1电容22PF2电容0.1F1电容10F1电位器1附录四：实物图28