【正文】 萬年歷設(shè)計說明書 1 前言 設(shè)計背景 隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機在國民經(jīng)濟的個人領(lǐng)域得到了廣泛的運用。單片機以體積小、功能全、性價比高等諸多優(yōu)點，在工業(yè)控制、家用電器、通信設(shè)備、信息處理、尖端武器等各種測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨占鰲頭，單片機開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動化、機電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。 而電子萬年歷作為電子類小設(shè)計不僅是市場上的寵兒，也是是單片機實驗中一個很常用的題目。因為它的有很好的開放性和可發(fā)揮性，因此對作者的要求比較高，不僅考察了對單片機的掌握能力更加強調(diào)了對單片機擴展的應(yīng)用。 而且在操作的設(shè)計上要力求簡潔，功能上盡量齊全，顯示界面也要出色。數(shù)字顯示的日歷鐘已經(jīng)越來越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會議室、車站和廣場等使用，壁掛式 LED 數(shù)碼管顯示的日歷鐘逐漸受到人們的歡迎。 LED 數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時準(zhǔn)確、可以進行夜視，并且還可以擴展出多種功能。 所以，電子萬年歷無論作為比賽題目還是練習(xí)題目都是很有價值。 設(shè)計目的 （ 1）掌握數(shù)字電路中 D觸發(fā)器、分頻電路、多諧振蕩器、 CP 時鐘脈沖源、譯碼器、編碼器等各種單元電路的綜合運用。 （ 2）掌握簡單數(shù) 字系統(tǒng)電路設(shè)計、焊接、調(diào)試及故障排除的一般過程和常規(guī)方法。 （ 3）熟悉簡單數(shù)字電子系統(tǒng)的工作原理。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科課程課程設(shè)計 2 1 設(shè)計原理及設(shè)計方案 ： 本設(shè)計是 電子萬年歷， 具備三個功能： 能 顯示：年、月、日、時、分、秒信息，并具有可調(diào)整日期和時間功能。 該電子萬年歷使用 12MHZ 晶振與單片機 89C51 相連接 ,通過軟件編程的方法實現(xiàn)了以 24 小時為一個周期，同時顯示小時、分鐘和秒的要求。 利用時鐘芯片 DS1302 產(chǎn)生數(shù)字鐘效果，再利用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示單片機內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。同時通過端口讀入當(dāng)前外部控制 狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實現(xiàn)不同功能。 、微處理器 在設(shè)計過程中使用 12MHZ晶振與單片機 89C51相連接 ,通過軟件編程的方法實現(xiàn)了以24小時為一個周期同時顯示小時 ,分鐘和秒的要求。 利用單片機定時器及計數(shù)器產(chǎn)生定時效果通過編程形成數(shù)字鐘效果，再利用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示單片機內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。同時通過端口讀入當(dāng)前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實現(xiàn)不同功能。 、顯示電路 就時鐘而言，通?？刹捎脭?shù)碼管顯示。由于一般的段式液晶屏，需要專門的驅(qū)動電路，而且液晶顯示作為一種被動顯示，可視性相對較 差；對于具有驅(qū)動電路和微處理器接口的液晶顯示模塊（字符或點陣），一般多采用并行接口，對微處理器的接口要求較高，占用資源多。另外， 89C51 本身無專門的液晶驅(qū)動接口，因此，本設(shè)計采用 LED 數(shù)碼管顯示， LED 數(shù)碼管是由兩個七段四位 BT— A5461AH 和兩個七段兩位 BT— A5261AH 的組成，對于顯示數(shù)字比較適合。 、按鍵電路 由于本設(shè)計的是電子萬年歷，需要實現(xiàn)多種功能的顯示，并要能夠切換顯示和調(diào)節(jié)年月日時分秒，因此，在設(shè)計過程中按鍵的設(shè)計就顯得尤為重要。 萬年歷設(shè)計說明書 3 在設(shè)計過程中我們一共采用了 3個按鍵，盡量在小的 空間里實現(xiàn)最多的功能。其中上鍵是年月日顯示切換鍵，下鍵是年月日顯示切換鍵，按下一次就能夠更換一次顯示位。在調(diào)整顯示環(huán)境下中鍵是顯示調(diào)整位的的加 1鍵。 該萬年歷是以單片機 89C51 為核心并利用時鐘芯片 DS1302 來計時完成的。在硬件電路中采用 P1 口控制兩片 74LS47 的輸入信號，利用 、 口分別控制 74LS47 的選通，再由 74LS47 的 7 個輸出口控制數(shù)碼管的字型碼。利用 、 、 來控制時鐘芯片 DA1302。 由 — 來控制數(shù)碼管的字位。 、時鐘電路模塊的設(shè)計 時鐘芯片 DS1302 的工作原理 ： DS1302 在每次進行讀、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。 DS1302 的控制字的位 7必須置 1，若為 0則不能把對 DS1302 進行讀寫數(shù)據(jù)。對于位 6，若對程序進行讀 /寫時 RAM=1，對時間進行讀 /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，進行讀操作時，該位為 1；該位為 0 則表示進行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出的。 “ CH”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為 1時，時鐘振蕩器 停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時，時鐘開始運行。“ 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(dāng)“ WP”為 1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。 DS1302 的控制字節(jié) 控制字節(jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302中，位 6 如果 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；位 5 至位 1指示操作單元的地址；最低有效位（位 0）如為 0表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。 DS1302 的寄存器 DS1302 有 12個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科課程課程設(shè)計 4 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM 相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容 。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。 74LS47 芯片電路模塊的設(shè)計 74LS47 74LS47 是 BCD7 段數(shù)碼管譯碼器 /驅(qū)動器， 74LS47 的功能用于將 BCD 碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字 ,通過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字， 從而簡化了程序，節(jié)約了 單片機的 IO 開銷。 74LS47 譯碼器原理： 譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。 74LS47 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用。 設(shè)計方案 方案一：主芯片采用 80C51 單片機，運用 C 語言的知識，日歷時鐘芯片美國 DALLAS 公司推出的高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘 DS1302 通過按鍵進行日歷時間設(shè)置，顯示器采用點陣圖形液晶顯示模塊，功能是能夠用 漢字同時顯示公歷農(nóng)歷和星期。不過該方案的費用很高。 方案二：使用 12MHZ 晶振與單片機 89C51 相連接 ,通過軟件編程的方法實現(xiàn)了以 24小時為一個周期，同時顯示小時、分鐘和秒的要求利用時鐘芯片 DS1302 產(chǎn)生數(shù)字鐘效果，再利用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示單片機內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。具備三個功能：能顯示：年、月、日、時、分、秒信息。 第一次選用的方案是第一方案，不過失敗了，考慮到費用及可行性問題，我們采用第二方案。 萬年歷設(shè)計說明書 5 主要元器件的介紹 74LS47 74LS47 74LS47 是 BCD7 段譯 碼器 /驅(qū)動器，它的功能是將 BCD 碼轉(zhuǎn)化為數(shù)碼塊中的數(shù)字，通過它解碼，可以把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，從而簡化了程序，節(jié)約了單片機的 IO開銷。 74LS47 的引腳 AT89C51 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié) FLASH 存 儲器 （ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位 微處理器 ，俗稱 單片機 。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科課程課程設(shè)計 6 AT89C51 的功能 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器 ， 128 字節(jié)