1、單片機課程設計 題 目 基于51單片機的萬年歷設計 學生姓名 專業班級 學 號 院 （系） 指導教師 完成時間 目錄1課程設計的目的12課程設計的任務與要求12.1設計任務12.2設計要求13單片機發展概況14設計原理與功能說明44.1設計思想44.2總體電路圖54.3時鐘模塊64.4液晶顯示模塊64.5按鍵模塊75系統測試75.1硬件測試75.2軟件測試86總結8參考文獻10附錄一：總體電路原理圖11附錄二：主程序12附錄三：元器件清單27附錄四：實物圖281課程設計的目的1.通過制作萬年歷，可以對單片機這門課程更好的認識。2.理論與實踐結合，提高自己的動手能力。3.學會與合作者更好的交流學

2、習，共同進步和提高。4.能夠增長查閱資料的能力，視野更加開闊。5.拓展其他學科的聯系，全面發展。 6.培養自我發現問題，解決問題的能力。2課程設計的任務與要求2.1設計任務1.可以去學校圖書館或者網上，搜集整理相關的資料，做好前期理論準備，為以后設計電路，看懂電路圖做理論支持。 2.構想萬年歷電路圖，并且具有可行性，畫出電路圖。3.列舉電路所需的電子元件，仔細對比所需的元件的參數，通過去電子元件經銷商或者網購購買。2.2設計要求1.顯示年、月、日、時、分、秒。2.可通過鍵盤自動調整時間。3.計時精度：月誤差小于20秒。3單片機發展概況單片機誕生于20世紀70年代末，它的發展史大致可分

3、為三個階段： 第一階段（1976-1978）：初級單片機微處理階段。該時期的單片機具有 8 位CPU，并行 I/O 端口、8 位時序同步計數器，尋址范圍 4KB，但是沒有串行口。 第二階段（1978-1982）：高性能單片機微機處理階段，該時期的單片機具有I/O 串行端口，有多級中斷處理系統，15 位時序同步技術器，RAM、ROM 容量加大，尋址范圍可達 64KB。 第三階段（1982-至今）位單片機微處理改良型及 16 位單片機微處理階段民用電子產品、計算機系統中的部件控制器、智能儀器儀表、工業測控、網絡與通信的職能接口、軍工領域、辦公自動化、集散控制系統、并行多機處理系統和局域網絡系統。S

4、TC系列單片機是由STMicroelectronics 公司生產，并有宏晶公司做大陸代理的。本設計使用STC89C52作為控制核心，其管腳兼容其他51系列的單片機，以下對STC89C52進行簡單講解。   STC89C52單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、定時/計數器、并行接口、串行接口和中斷系統等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線。采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構，圖3.1是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用。現在對各引腳

5、功能說明如下（圖3.2）：（1）主電源引腳Vcc ：接5V電源正端。Vss ：接5V電源地端。（2）輸入輸出引腳P.0P0.7：P0口的8個引腳。在不接片外存儲器與不擴展IO接口時，可作為準雙向輸入輸出接口。在接有片外存儲器或擴展IO接口時，P0口分時復用為低8位地址總線和雙向數據總線。P1.0P1.7：P1口的8個引腳。可作為準雙向IO接口使用。對于52子系列，P1.0 與 P1.1還有第二種功能：P1.0 可用作定時器計數器2的計數脈沖輸入端T2。P1.1可用作定時器計數器2的外部控制端T2EX。P2.0P2.7：P2口的8個引腳。可作為準雙向IO接口；有接有片外存儲器或擴展IO接口且尋址

6、范圍超過256個字節時，P2口用作高8位地址總線。P3.0P3.7：P3口的8個引腳。除作為準雙向IO接口使用外，還具有第二種功能 ，詳見圖3.2。圖3.1 STC89C52單片機管腳圖引腳第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（串行口輸入）TXD（串行口輸出）I¯N¯T¯0¯（外部中斷0輸入）I¯N¯T¯1¯（外部中斷1輸入）T0（定時器0的外部輸入）T1（定時器1的外部輸入）W¯R¯（片外數據存儲器寫控制信號）R¯D¯（片外數據存儲

7、器讀控制信號）圖3.2 P3口第二功能表 4設計原理與功能說明4.1設計思想以STC89C52單片機為核心，外接單片機復位電路，單片機晶振電路，時鐘芯片DS1302，按鍵電路，液晶顯示電路，通過控制STC89C52單片機的接口來控制時鐘芯片DS1302模塊，按鍵電路，液晶顯示模塊，使液晶能顯示陽歷年、月、日、星期相應的農歷時間。液晶顯示電路DS1302時鐘電路STC89C52單片機晶振電路按鍵電路復位電路圖4-1 硬件系統設計框架4.2總體電路圖圖4-2 總電路圖4.3時鐘模塊DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分

8、、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個31×8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。圖4-3 時鐘電路圖4.4液晶顯示模塊本系統選擇的LCD是AMPIRE128×64的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形。單片機P1口作為數據輸出口，RS，RW，E分別通過10K的上拉電阻連接到單片機的P0.0，P0.1,P0.2。VDD接5V電源，VSS接地。VEE為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產生“鬼

9、影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數據寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。R/W為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。E(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。DB0-DB7為雙向數據總線，同時最高位DB7也是忙信號檢測位。BLA、BLK分別為顯示器背光燈的正、負極。圖4-4 液晶顯示電路圖4.5按鍵模塊本系統使用5個button元件分別設置為增加鍵、減小鍵、退出鍵、設置/OK鍵。4個按鍵與一個4個驅動電阻相連，作為整個按鍵控制功能系統，以觸發AT89C52中斷為方式使用設置功能。圖4-5 按鍵電路圖5系統測

10、試 5.1硬件測試在調試硬件時遇到過很多問題，但只要細心、認真檢查這些問題都是可以避免的，主要問題及解決辦法現列如下：認真檢查電路是否有短路的地方，線與線之間，管腳刺破鄰近的漆包線之間是否連接在一起，有的話要用刀劃開，或者重新焊接。檢查完畢后接通電源后LCD1602沒有正確的顯示。在不通電狀態下用萬用表檢測電路是否正常連接，在檢查回路時發現有的點之間看似連接，但由于虛焊導致其并無電氣連接，只能對焊腳進行在加工直到解決問題。5.2軟件測試由于本系統涉及到多個子程序，多個芯片的編程。首先必須對可編程芯片的控制字即其控制指令要熟記于心。其次，芯片很多都有時鐘輸入端，需要晶振支持。對芯片的讀寫都需要在

11、相應的觸發沿到來時才能進行。由于DS18B20是串行通信數據，只用一個口線傳輸，在處理采集的模擬信號時需要一定的時間，會對延時有較高要求。所以在調用溫度子程序時，先關閉定時器1中斷允許，在溫度子程序反回時再打開定時器1中斷允許。6總結在這幾天的單片機課程設計中，老師先給我們介紹各種電子原件，讓我們了解了各種原件的不同以及注意事項，這次課程不僅僅讓我們動了手動了腦，更讓我們體會到了理論與實踐相結合的重要性，使我又不得不承認理論的重要，我們必須打好基礎。在實驗設計的過程中，讓我們體會到以前從來沒有過的動手能力，以及新穎的思維方式，讓我從中獲益非淺。實驗過程中，剛開始就參看電路指導書，畫出了多電路圖

12、，進行了仿真，但是由于實驗元件選擇的不恰當，是的電燈不能依次閃爍，許但最后用萬用表才得以發現問題的所在，并在老師的指導下，終于完成了實驗設計，雖然道路艱難，但我們卻也樂在其中，既鍛煉了動手能力，有培養了動腦能力，更加利于我們在社會上工作。經過我們組員三天的不懈努力，終于成功完成了萬年歷的設計，完成了任務給出的所有要求,期間遇到了很多問題，相關資料的搜集、整理，編寫、調試程序的時候所出現的錯誤，硬件電路的選擇、連接。例如：液晶屏時間顯示出現了錯誤即亂碼現象，我們通過查找書籍和上網搜索的形式知道了問題所在，與延時程序有關，修改了延時程序之后問題得到了解決。在畫原理圖的時候，剛開始每個原件是用線連接

13、的，但是后來發現越連越多，越連越亂，可視性太差了，很容易連錯線，而且一旦出現錯誤，很難檢查出錯誤，所以我們換了一種更好的方法，對其進行標號處理，從而使得原理圖更加的簡潔、直觀，而且操作起來很方便。最終還是解決了這個難題，諸如此類的錯誤在本次設計中有不少，但是通過我們組員之間的通力合作與不懈努力終于克服了這些困難，本次實訓不僅鞏固了我們所學的知識，而且學到了很多課本之外的東西，真正做到了學以致用，加強了邏輯思維能力，對我們大學生來說試一次很好的經歷，同時也讓我們深刻體會到了團結合作的重要性，組員之間合理分工，更加高效、迅速。另外對于了解較少的知識，我們不要氣餒，我們可以通過上網查閱、到圖書館借書

14、瀏覽等方式了解學習，一定要相信自己，要持之以恒，這次經歷加強了我們分析問題、解決問題的能力，為我們以后的工作學習打下堅實的基礎。本次設計中同學之間明確分工，互相幫助，才有了本次設計的圓滿成功。參考文獻1 何立民. MCS-51單片機應用系統設計（系統配置與接口技術）.北京：北京航空航天大學出版社，2003.2 周立功. 單片機實驗與實踐教程（三）.北京航空航天大學出版社，2006.3 譚浩強. C語言程序設計.北京:清華大學出版社,2006.4 付家才. 單片機實驗與實踐.北京：高等教育出版社，2006.5淡海英. 關于單片機控制的數字萬年歷設計J. 電子制作,2014.6魯廣英. 基于單片機

15、電子萬年歷的設計與實現J. 硅谷,2010.附錄一：總體電路原理圖 總體電路原理圖附錄二：主程序#include"lcd.h"/* 函 數 名 : Lcd1602_Delay1ms* 函數功能 : 延時函數，延時1ms* 輸 入 : c* 輸 出 : 無* 說 名 : 該函數是在12MHZ晶振下，12分頻單片機的延時。*/void Lcd1602_Delay1ms(uint c) /誤差 0us uchar a,b;for (; c>0; c-) for (b=199;b>0;b-) for(a=1;a>0;a-); /* 函 數 名 : LcdWrite

16、Com* 函數功能 : 向LCD寫入一個字節的命令* 輸 入 : com* 輸 出 : 無*/#ifndef LCD1602_4PINS /當沒有定義這個LCD1602_4PINS時void LcdWriteCom(uchar com) /寫入命令LCD1602_E = 0; /使能LCD1602_RS = 0; /選擇發送命令LCD1602_RW = 0; /選擇寫入LCD1602_DATAPINS = com; /放入命令Lcd1602_Delay1ms(1);/等待數據穩定LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5); /保持時間LCD1602_E =

17、0;#else void LcdWriteCom(uchar com) /寫入命令LCD1602_E = 0; /使能清零LCD1602_RS = 0; /選擇寫入命令LCD1602_RW = 0; /選擇寫入LCD1602_DATAPINS = com;/由于4位的接線是接到P0口的高四位，所以傳送高四位不用改Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;/Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_DATAPINS = com << 4; /發送低四位Lcd1602

18、_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;#endif/* 函 數 名 : LcdWriteData* 函數功能 : 向LCD寫入一個字節的數據* 輸 入 : dat* 輸 出 : 無*/ #ifndef LCD1602_4PINS void LcdWriteData(uchar dat)/寫入數據LCD1602_E = 0;/使能清零LCD1602_RS = 1;/選擇輸入數據LCD1602_RW = 0;/選擇寫入LCD1602_DATAPINS = dat; /寫入數據Lcd1602_Delay1

19、ms(1);LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5); /保持時間LCD1602_E = 0;#elsevoid LcdWriteData(uchar dat)/寫入數據LCD1602_E = 0; /使能清零LCD1602_RS = 1; /選擇寫入數據LCD1602_RW = 0; /選擇寫入LCD1602_DATAPINS = dat;/由于4位的接線是接到P0口的高四位，所以傳送高四位不用改Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;LCD160

20、2_DATAPINS = dat << 4; /寫入低四位Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5);LCD1602_E = 0;#endif/* 函 數 名 : LcdInit()* 函數功能 : 初始化LCD屏* 輸 入 : 無* 輸 出 : 無*/ #ifndefLCD1602_4PINSvoid LcdInit() /LCD初始化子程序 LcdWriteCom(0x38); /開顯示LcdWriteCom(0x0c); /開顯示不顯示光標LcdWriteCom(0x06); /寫一個指針加1LcdW

21、riteCom(0x01); /清屏LcdWriteCom(0x80); /設置數據指針起點#elsevoid LcdInit() /LCD初始化子程序LcdWriteCom(0x32); /將8位總線轉為4位總線LcdWriteCom(0x28); /在四位線下的初始化LcdWriteCom(0x0c); /開顯示不顯示光標LcdWriteCom(0x06); /寫一個指針加1LcdWriteCom(0x01); /清屏LcdWriteCom(0x80); /設置數據指針起點#endif/* 實驗名 : 定時器實驗* 使用的IO : * 實驗效果 :1602顯示時鐘，按K3進入時鐘設置，按K

22、1選擇設置的時分秒，按K2選擇*選擇設置加1。 *注意 ：*/#include<reg51.h>#include"lcd.h"sbit K1=P36;sbit K4=P34;sbit K3=P35;sbit K2=P33;unsigned char Time;/用來計時間的值void Delay1ms(unsigned int c);void TimerConfiguration();void Int0Configuration();unsigned char SetPlace; /* 函 數 名 : main* 函數功能 : 主函數* 輸 入 : 無* 輸 出

23、 : 無*/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);LcdWriteD

24、ata('-');LcdWriteData('0'+second/10);LcdWriteData('0'+second%10);while(1)if(TR0=0)if(K1=0)/檢測按鍵K2是否按下Delay1ms(10);/消除抖動if(K1=0)SetPlace+;if(SetPlace>=3)SetPlace=0;while(i<50)&&(K1=0) /檢測按鍵是否松開Delay1ms(1);i+;i=0;if(K2=0)/檢測按鍵K3是否按下Delay1ms(10);/消除抖動if(K2=0)if(Set

25、Place=0)second+;if(second>=60)second=0;else if(SetPlace=1)minit+;if(minit>=60)minit=0;elsehour+;if(hour>=24)hour=0;while(i<50)&&(K2=0) /檢測按鍵是否松開Delay1ms(1);i+;i=0;if(Time>=20) /一秒鐘來到改變數值Time=0;second+;if(second=60)second=0;minit+;if(minit=60)minit=0;hour+;if(hour=24)hour=0; /-顯示時鐘-/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 數 名 : De