多功能数字万年历课程设计.docx

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1、山东交通学院课程设计报告多功能数字万年历系（部）：理学院实习单位：理学院实验室班级:物理IOl学生姓名：郑宗仁学号：IoOl08带队教师：孙晨时间：2013年12月2日到2013年12月6日山东交通学院课程设计任务书题目单片机课程设计多功能数字万年历系（部）理学院专业应用物理班级物理I（H学生姓名郑宗仁学号IOoIl210812月日至J2_月上日共一周指导教师（签字）系主任（签字）一、设计内容及要求基本内容：以80C51单片机为核心，设计，编程，仿真，调试一个具有显示时间（时、分、月、星期），并可以通过按键输入调整的万年历时钟。扩展内容：闰年月、温度显示、时间掉电保留等等其他内容。要求：在仿真

2、软件keil-Protues环境中可以正常输入调试及显示运行。二、设计原始资料教材、元器件数据手册、网上相关资料。三、设计完成后提交的文件和图表文字部分：一、设计思路、程序清单（可打印）、安装调试体会、经验、问题，总结。二、操作使用方法。图纸部分：设计原理图、电路图、程序流程图，仿真调试过程抓图、正常工作图片。仿真环境下的可运行电子文档。以及上述文档的电子稿。电子文档，上述内容的电子稿。四、进程安排布置任务，1小时查找资料、熟悉相关电原理图，交流设计思路设计、分析电原理图。仿真、调试电路调试程序、写报告。一天一天二天一天四、主要参考资料单片机、数字电子技术、模拟电子技术教材及元器件手册各类网络

3、资源。成绩评定表口试（答辩）成绩报告成绩总评成绩摘要本文介绍了基于AT89C51单片机的多功能电子万年历的硬件结构和软硬件设计方法。系统以AT89C51单片机为控制器，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、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。万年历采用直观的数字显示，可以在LED上同时显示年、月、日、周日、时、分、秒，还具有时间校准等功能。此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，具有广阔的市场前景。关键字：AT89C51；电子万年历；DS1302目录1绪论111课题研究的背景11.2 课题的研究目的与意义11.3 课题解决的

4、主要内容12系统的总体设计22.1 系统方案的构想与确定22.2 器件的选用2单片机的选择23系统硬件的设计43.1系统硬件电路设计4系统硬件框图4AT89C51单片机58位移位寄存器74LS164（串行输入，并行输出）8dsl302104系统的软件设计114.1 主程序124.2 从1302读取日期和时间程序125PROTEUS使用135.1编程环境PROTEUS135.2用PROTEUS对电子万年历的硬件电路设计145.3用PROTEUS进行电子万年历的仿真测试15结论17致谢18参考文献19附录201绪论1.1 课题研究的背景随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人

5、类不断研究，不断创新纪录。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89C51单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。1.2 课题的研究目的与意义二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发展的时代扮演着极为重要的角色。电子万年历的开发与研究在信息化

6、时代的今天亦是当务之急，因为它应用在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等场合，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说电子万年历的开发是国家之所需，社会之所需，人民之所需。由于社会对信息交换不断提高的要求及高新技术的逐步发展，促使电子万年历发展并且投入市场得到广泛应用。1.3 课题解决的主要内容本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：（1）选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。（2）根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。（3）在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易

7、于实现，使系统电路尽量简单。（4）根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。（5）根据设计的硬件电路，编写控制AT89C51芯片的单片机程序。（6）通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。（7）在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。（8）软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。2系统的总体设计单片机电子万年历的制作有多种方法，可供选择的器件和运用的技术也有很多种。所以，系统的总体设计方案应在满足系统功能的前提下，充分考虑系统使用的环境，所选的结构要简单使用、易于实现，器件的选用着眼于合适的参数、稳定的性能、较低

8、的功耗以及低廉的成本。2.1 系统方案的构想与确定系统的功能往往决定了系统采用的结构，经过成本，性能，功耗等多方面的考虑决定用三个8位74LS164串行接口外接LED显示器，RESPACK-8对单片机AT89C51进行供电，时间芯片DS1302连接单片机AT89C51。从而实现电子万年历的功能。2.2器件的选用单片机AT89C51电容RESPACK-8三个74LS164串行接口传感器DS1302单片机自70年代问世以来以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，用广泛的应用领域拉动得到蓬勃发展，单片机功能正日渐完善。单片机的应用，使许多领域的技术水平和自动化程度大大提高，可以说

9、当今世界正在经受场以单片机技术为标志的新技术革命浪潮的冲击。主要单片机类型如下：(1)MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机主要是指Intel公司生产的以51位内核的单片机芯片，具有8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、可扩展外部64K字节RAM和ROM、2个16位的定时器/计数器、4个8位并行I/O口、1个全双工串行I/O口、21字节的专用寄存器、5个中断源、片内自带振荡器、片内单总线等功能部件。(2) AT89C51单片机AT89C51单片机的主要特性如下： 与MCS-51产品指令系统完全兼容 4K字节的在线编程FlaSh存储器，1000次擦写周期 4.05.5V的工作电压范

10、围 全静态工作模式：033MHZ 三级程序存储器锁 128X8字节内部RAM 32个可编程I/O口线 2个16位定时/计数器 6个中断源 全双工串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式 中断可从空闲模式唤醒系统 看门狗（WDT）及双数据指针 掉电标识和快速编程特性 具有掉电状态下的中断恢复功能 灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）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100O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单片机作为电子万年历芯片的控制单片机。3系统硬件的设计根据上述所确定的系统方案构想，下面进

11、行系统硬件电路的具体设计，系统的总体结构框图如图所示。3.1系统硬件电路设计系统硬件框图如图3T图3-1系统硬件框图本系统采用的是美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机,首先我们来熟悉一下AT89C51单片机的外部引脚和内部结构。1 .单片机的引脚功能AT89C51单片机有40个引脚。 Vcc：电源电压+5V GND：接地 pon：po口是一组8位漏极开路型双向o口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线服用，在访问期间激活内部上拉电阻。在F

12、laSh编程时，PO口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时要求外接上拉电阻。 Pl11:Pl口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O,Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时.，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。 P2:P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O,P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用

13、时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（MOVXRi指令）时,P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校验期间，P2亦接收低高位地址和其他控制信号。 P3:P3口是一组带内部上拉电阻的8位双向I/O,P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部的上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用

14、上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，见表3-1所示：P3还接收一些用于FIaSh闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表3TP3口的第二功能图端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2TNTO（外中断0）P3.3INTl（外中断1）P3.4TO（定时/计时器0外部输入）P3.5Tl（定时/计时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通） RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。WDT溢出将使引脚输出高电平，设置SFRAUXR的D

15、lSRTO（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。 ALE/PR0G：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存器允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FlaSh存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过多特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的DO位置，可禁止ALE操作。该位置后，只有一条MoVX和W）VC指令ALE才会被激活。另外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。 PSEN：程序存储允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，