1、.WD.WD.WD.課程設計任務書學生姓名：專業班級：電信1104指導教師： 曾 剛 工作單位：信息工程學院題 目：萬年歷顯示模塊設計初始條件：具備電子電路的設計知識和能力；具備單片機系統的設計方法；具備單片機軟件編程技術；熟悉單片機常用軟件的使用；要求完成的主要任務：包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求1、了解并參與萬年歷電路的設計2、對萬年歷顯示局部進展計算機仿真3、設計萬年歷顯示電路4、具備時間、日期及星期的切換顯示功能5、完成符合學校要求的設計說明書時間安排： 設計時間2周，其中3天原理設計，3天仿真，3天電路調試，1天辯論指導教師簽名： 年 月 日系主任或責任教師

2、簽名： 年 月 日摘要 單片計算機即單片微型計算機。由RAM ,ROM,CPU構成，定時，計數和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產業和工業自動化上。而51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設計通過對它的學習，應用，從而到達學習、設計、開發軟、硬的能力。本次課程設計包括AT89C51單片機最小系統包括復位和時鐘電路及供電系統、LCD液晶顯示電路。利用相關設計軟件進展原理圖設計即利用Keil軟件編程以及Proteus軟件仿真來穩固單片機應用、模擬電路、數字電路課程及學會各種工程軟件的使用。關鍵字：單片機 AT89C51 DS1302 目 錄

3、TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc24569 1設計方案選擇 PAGEREF _Toc24569 1 HYPERLINK l _Toc11734 1.1控制局部的方案選擇 PAGEREF _Toc11734 1 HYPERLINK l _Toc19267 1.2 顯示模塊選擇方案和論證 PAGEREF _Toc19267 1 HYPERLINK l _Toc19483 1.3時鐘芯片的選擇方案和論證 PAGEREF _Toc19483 1 HYPERLINK l _Toc13225 2系統的硬件設計與實現 PAGEREF _Toc13225 1 HYPERLINK l

4、 _Toc7793 2.1 電路設計框圖 PAGEREF _Toc7793 1 HYPERLINK l _Toc6830 2.2 系統硬件概述 PAGEREF _Toc6830 2 HYPERLINK l _Toc19815 2. 3 主要單元電路的器件 PAGEREF _Toc19815 2 HYPERLINK l _Toc26463 2.3.1單片機主控制模塊 PAGEREF _Toc26463 2 HYPERLINK l _Toc18879 2.3.2時鐘電路模塊的設計 PAGEREF _Toc18879 3 HYPERLINK l _Toc32176 2.3.3顯示模塊的設計 PAGE

5、REF _Toc32176 5 HYPERLINK l _Toc20758 2.3.4 實時時鐘電路設計 PAGEREF _Toc20758 5 HYPERLINK l _Toc1945 2.3.5 功能按鈕設計 PAGEREF _Toc1945 6 HYPERLINK l _Toc27286 3 整體電路圖 PAGEREF _Toc27286 7 HYPERLINK l _Toc27286 參考文獻 PAGEREF _Toc27286 7 HYPERLINK l _Toc3202 附件 PAGEREF _Toc3202 101設計方案選擇1. 1控制局部的方案選擇采用51系列的89C51單片

6、機，89C51單片機有豐富的中斷源和時基，方便本實驗的設計。它的準確度相當高，并且C語言和匯編兼容的編程環境也很方便來實現一些遞歸調用。I/O口功能也比較強大，方便使用。用89C51單片機做控制器最有特色的就是它的可編程音頻處理，可完成語音的錄制播放和識別。這些都方便對設計進展擴展，使設計更加完善。成本也相對低一些。1.2 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強大，可顯示大量文字、圖形、顯示多樣，清晰可見，所以在此設計中采用LCD液晶顯示屏。所以采用了液晶顯示屏作為顯示。1.3時鐘芯片的選擇方案和論證方案一：直接采用單片機定時計數器提供秒信號，使用程序實現年

7、、月、日、星期、時、分、秒計數。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節約成本，但是，實現的時間誤差較大。所以不采用此方案。方案二：采用DS1302時鐘芯片實現時鐘，DS1302芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償的年進展計數，而且精度高，位的RAM做為數據暫存區，工作電壓2.5V5.5V范圍內，2.5V時耗電小于300nA。綜上各方案所述，對此次作品的方案選定：采用AT89C51作為主控制系統；DS1302提供時鐘；液晶顯示屏作為顯示。2系統的硬件設計與實現2.1 電路設計框圖按照系統設計功能的要求，初步確定設計系統由主控模塊、時鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊

8、共4個模塊組成，電路系統構成框圖如圖3-1所示。主控芯片使用51系列AT89C51單片機，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘DSl302。采用DSl302作為主要計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是，DSl302可以在很小電流的后備電源(2.55.5V電源，在2.5V時耗電小于300 nA)下繼續計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進展慢速充電，可以保證后備電源 基本不耗電。 顯示模塊采用普通的液晶顯示屏，鍵輸入采用查詢法實現調整功能。AT89C51主控制模 塊DS1302時鐘模塊LCD數碼管動態掃描顯示模塊鍵盤模塊圖3-1 電路設計框圖2.2

9、 系統硬件概述本電路是由AT89C51單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進展計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進展同步通信，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存放器。可產生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由液晶顯示屏對數字的顯示。2.3 主要單元電路的器件2.3.1單片

10、機主控制模塊AT89C51單片機為40引腳雙列直插芯片，有四個I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51單片機共有4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3，每一條I/O線都能獨立地作輸出或輸入。1. 內部構造按功能分為8局部：CUP，程序存儲器，數據存儲器，時鐘電路，串行口，并行I/O口，中斷系統，定時/計數器。2. 控制引腳XTAL1和XTAL2：時鐘引腳，外接晶體引線端。當使用芯片內部時鐘時，此兩引腳端用于外接石英晶體和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。RST/：RST是復位信號輸入端，是備用電源輸入端。當RST輸入端保持2個機器周期以上高電平時，單片機完成復位初始化

11、操作。當主電源發生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時，第2功能將為片內RAM提供電源以保護片內RAM中的信息不喪失。ALE/PROG：地址鎖存允許信號輸入端。在存取外存儲器時，用于鎖存低8位地址信號。當單片機正常工作后，ALE端就周期性地以時鐘振蕩頻率的1/6固定頻率向外輸出正脈沖信號。此引腳的第2功能PROG是對片內帶有4K字節EPROM的8751固外程序時，作為編程脈沖輸入端。:程序存儲器允許輸出端。當片外程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。CPU從外部程序存儲器取指令時，信號會自動產生負脈沖，作為外部程序存儲器的選通信號。/:程序存儲器地址允許輸入端。當為高電平時，CPU執行片內程序存儲

12、器指令，但當PC中的值超過0FFFH時，將自動轉向執行片外程序存儲器指令；當/為低電平時，CPU只執行片外程序存儲器指令。3. I/O口引腳P0.0P0.7:P0口8位雙向I/O口；P1.0P1.7:P1口8位準雙向I/O口；P2.0P2.7:P2口8位準雙向I/O口；P3.0P3.7:P3口8位準雙向I/O口。4. 片外總線構造分為三局部：數據總線 Data Bus(DB,地址總線 Address Bus (AB,控制總線 Control Bus(CB)。2.3.2時鐘電路模塊的設計1時鐘芯片DS1302引腳及功能特點圖3-2示出DS1302的引腳排列，其中為后備電源，為主電源。在主電源關閉

13、的情況下，也能保持時鐘的連續運行。DS1302由或兩者中的較大者供電。當大于+0.2V時，給DS1302供電。當小于時，DS1302由供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位存放器；其次，RST提供終止單字節或多字節數據的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對DS1302進展操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，那么會終止此次數據傳送，I/O引腳變為高阻態。上電動行時，在大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平

14、。中有在SCLK 為低電平時，才能將RST置為高電平，I/O為串行數據輸入端雙向。SCLK始終是輸入端。Vcc1X1X2GNDVcc2SCLKI/O12348765、圖3-2 DS1302引腳排列 (2) 時鐘芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次進展讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0，接著把RST端置“1，最后才給予SCLK脈沖。表3-1為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，假設為0那么不能把對DS1302進展讀寫數據。對于位6，假設對程序進展讀/寫時RAM=1，對時間進展讀/寫時，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進展讀操作時，該位為

15、1；該位為0那么表示進展的是寫操作。控制字節總是從最低位開場輸入/輸出的。表6為DS1302的日歷、時間存放器內容：“CH是時鐘暫停標志位，當該位為1時，時鐘振蕩器停頓，DS1302處于低功耗狀態；當該位為0時，時鐘開場運行。“WP是寫保護位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP必須為0。當“WP為1時，寫保護位防止對任一存放器的寫操作。表3-1 DS1302的控制字格式RAM RD 1 A4 A3 A2 A1 A0 / CK /WR(3) 數據輸入輸出I/O在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數據被寫入DS1302，數據輸入從低位即位0開場。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的

16、下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數據，讀出數據時從低位0位到高位7。2. 3. 3顯示模塊的設計方案一：采用8段數碼管雖經濟實惠，但操作比液晶顯示來說略顯繁瑣。方案二：液晶顯示方式。液晶顯示效果出眾，可以運用菜單項來方便操作，比較簡單，所以，最后選擇液晶顯示方案。顯示電路圖如圖2.2所示。圖2.2 液晶顯示電路2.3.4 實時時鐘電路設計圖2.3是 DS1302與單片機的連接，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當V

17、cc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。圖2.3 DS1302時鐘電路2. 3. 5 功能按鈕設計當按鈕被按下時,該按鈕對應的I/O口被拉為低電平,松開時按鈕對應的I/O口由內部的上拉電阻將該I/O拉為高電平,如圖2.5所示：圖2.5 鍵盤電路設計3 整體電路圖4 心得體會對于本次課程設計結合上學期所學習的單片機的根基知識，將硬件和軟件的知識全都聯系起來，硬件方面有電路的連接和芯片的選取，軟件方面有程序的設計和編寫。本次課程設計是我遇到的較難的課程設計，是以前沒有接觸過如此復雜的硬件電路以及軟件編程，在軟、硬件設計和調試中遇到了不少的困

18、難，在同學的幫助才逐一抑制了難題，學習到了不少的專業知識。在整個設計過程之前，我已經在網上找了相關方面的資料，萬事開場難，一開場不知道從哪里下手。后來慢慢學會分析系統，將系統模塊化，各個模塊可以在軟件或者硬件上實現。在確保各個模塊的硬件電路和與之相搭配的程序能夠正常工作后在把它們組成一個系統。在今后的日子里，我會進一步加強自己的動手能力，豐富自己的知識面，不過總的來說這次單片機課設還是讓我學到非常多的東西，也增加了我的動手時機，希望自己以后更加嚴格的要求自己，做到更好。 參考文獻1 謝自美.電子線路設計實驗測試(第三版).武漢：華中科技大學出版社2 李群芳. 單片微型計算機與接口技術第3版.電

19、子工業出版社，20083 劉教瑜. 單片機原理及應用.武漢理工大學出版社，20114 張東亮. 單片機原理與應用.人民郵電出版社，20095 郭天祥. 51單片機C語言教程.電子工業出版社附件萬年歷源程序#include#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*LCD*sbit LCDRS=P20; /LCD數據/命令選擇端sbit LCDRW=P21;sbit LCDEN=P22; /LCD使能新號端sbit Q=P13;/*DS1302*sbit IO=P10;/1302數據線sbit SCL

20、K=P11; /1302時鐘線sbit RST=P12; /復位uint num=0;uchar *week=SUN,*,MON,TUS,WEN,THU,FRI,SAT;uchar Date=Date: 2000-00-00 ;uchar Date116=SSS ;uchar Time=Time: *00:00-00* ;uchar date_time7; /從ds1302讀取的當前日期時間/=延時=void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*向1302寫數據*void write_ds1302(uchar dat)u

21、char i;for(i=0;i= 1;/*從1302讀數據*uchar read_ds1302()uchar i,b=0 x00;for(i=0;i8;i+)b |= _crol_(uchar)IO,i);SCLK=1;delay(1);SCLK=0;return b/16*10+b%16; /與BCD碼轉換/*從指定位置讀數據*uchar read_data(uchar addr)uchar dat;RST=0;SCLK=0;RST=1;write_ds1302(addr);dat=read_ds1302();SCLK=1;RST=0;return dat;/*讀取當前日期時間*void

22、read_date_time()uchar i,addr=0 x81;for(i=0;i7;i+)date_timei=read_data(addr);addr+=2;/LCD寫指令void lcd_write_com(uchar com)LCDRS=0; /RS為0時，寫指令，RS為1時，寫數據P0=com;delay(5);LCDEN=1;delay(5);LCDEN=0;/LCD寫數據void lcd_write_data(uchar dat)LCDRS=1;P0=dat;delay(5);LCDEN=1;delay(5);LCDEN=0;/LCD初始化void lcd_init()LC

23、DEN=0;lcd_write_com(0 x38); /LCD顯示模式設置lcd_write_com(0 x0c); /LCD顯示開/關及光標設置lcd_write_com(0 x06); /當寫一個字符后地址指針加1，且光標加1lcd_write_com(0 x01); /顯示清屏/設置液晶顯示位置void set_lcd_pos(uchar p)lcd_write_com(p | 0 x80);/液晶顯示程序void lcd_print(uchar p,uchar *s)set_lcd_pos(p);for(num=0;num16;num+)lcd_write_data(snum);delay(10);/日期時間轉換void format_datetime(uchar d,uchar *p)p0=d/10+0;p1=d%10+0;/主程序void main()uint k=0;LCDRW=0;lcd_init();read_date_time();format_datetime(date_time6,Date+8); /年月日format_datetime(date_time4,Date+