【正文】 圖書分類號：密 級：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于AT89S52單片機(jī)的電子萬年歷BASED ON AT89S52 MONOLITHIC INTEGRATED CIRCUIT ELECTRONIC TEN THOUSAND CALENDARS學(xué)生姓名廖東東學(xué)院名稱信電工程學(xué)院專業(yè)名稱電子信息工程技術(shù)指導(dǎo)教師潘曉博年月日 46 / 61摘要現(xiàn)在是一個(gè)知識爆炸的新時(shí)代，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異?？梢院敛豢鋸埖恼f，電子技術(shù)的應(yīng)用無處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發(fā)展的年代，時(shí)間對人們來說是越來越寶貴，在快節(jié)奏的生活時(shí)，人們往往忘記了時(shí)間，一旦遇到重要的事情而忘記了時(shí)間，這將會帶來很大的損失。因此我們需要一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)來提醒這些忙碌的人，而數(shù)字化的鐘表給人們帶來了極大的方便。由于單片機(jī)具有靈活性強(qiáng)、成本低、功耗低、保密性好等特點(diǎn)，所以電子日歷時(shí)鐘一般都以單片機(jī)為核心，外加一些外圍設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。 近些年，隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們對數(shù)字鐘的要求也越來越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等。單片機(jī)在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過它的時(shí)鐘信號進(jìn)行計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來，通過按鍵可以進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)功能。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù)。隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝,至從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。美國DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS130２。它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、周日、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。該電路采用AT89S52單片機(jī)作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用3~5V電壓供電。綜上所述此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，更符合我們實(shí)際生活的需要，對我們大學(xué)生來說也更加有用，具有廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞 時(shí)鐘電鐘；DS1302；動(dòng)態(tài)掃描；單片機(jī)目 錄1 緒論 1 課題開發(fā)的背景 1 設(shè)計(jì)的意義 22 設(shè)計(jì)要求與方案論證 3： 3 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 3 3 顯示模塊選擇方案和論證 4 43 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 6 單片機(jī)的發(fā)展趨勢及方向 6 單片機(jī)的發(fā)展趨勢 8 10 單片機(jī)的特點(diǎn) 10 單片機(jī)的分類 10 單片機(jī)的應(yīng)用 11 AT89S52功能及其應(yīng)用 12 DS1302功能與應(yīng)用 15 17 17 17 18 電路原理及說明 19 214 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 25 25 29 讀、寫DS1302子程序 29 AT89S52主程序 30 LED顯示模塊程序 325 指標(biāo)測 34 34 34 34 35 測試結(jié)果分析 35 測試結(jié)論 35結(jié)論 36致謝 37參考文獻(xiàn) 38附錄 39附錄1系統(tǒng)電路圖 39附錄2系統(tǒng)程序清單 40附錄3系統(tǒng)使用說明書 561 緒論 課題開發(fā)的背景20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時(shí)間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝,至從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。現(xiàn)在是一個(gè)知識爆炸的新時(shí)代，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異?？梢院敛豢鋸埖恼f，電子技術(shù)的應(yīng)用無處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發(fā)展的年代，時(shí)間對人們來說是越來越寶貴，在快節(jié)奏的生活時(shí)，人們往往忘記了時(shí)間，一旦遇到重要的事情而忘記了時(shí)間，這將會帶來很大的損失。因此我們需要一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)來提醒這些忙碌的人，而數(shù)字化的鐘表給人們帶來了極大的方便。由于單片機(jī)具有靈活性強(qiáng)、成本低、功耗低、保密性好等特點(diǎn)，所以電子日歷時(shí)鐘一般都以單片機(jī)為核心，外加一些外圍設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，再根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象的特點(diǎn)與軟件結(jié)合，以作完善。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見的是電子萬年歷，電子萬年歷是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。電子萬年歷是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對時(shí)、分、秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭、車站、 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得電子萬年歷的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式的計(jì)時(shí)方法, 電子萬年歷的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究電子萬年歷及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 設(shè)計(jì)的意義電子萬年歷作為電子類小設(shè)計(jì)不僅是市場上的寵兒，也是是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)很常用的題目。因?yàn)樗挠泻芎玫拈_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(jī)的掌握能力更加強(qiáng)調(diào)了對單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用。而且在操作的設(shè)計(jì)上要力求簡潔，功能上盡量齊全，顯示界面也要出色。所以，電子萬年歷無論作為競賽題目還是畢業(yè)設(shè)計(jì)題目都是很有價(jià)值。2 設(shè)計(jì)要求與方案論證 設(shè)計(jì)要求：① 具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等功能；② 時(shí)間與陰、陽歷能夠自動(dòng)關(guān)聯(lián)；③具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能； 系統(tǒng)基本方案選擇和論證PIC單片機(jī)：是MICROCHIP公司的產(chǎn)品,其突出的特點(diǎn)是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強(qiáng)的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片。 EMC單片機(jī)：是臺灣義隆公司的產(chǎn)品,有很大一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對比PIC的多,價(jià)格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差。ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī))：ATMEl公司的8位單片機(jī)有AT8AT90兩個(gè)系列,AT89系列是8位Flash單片機(jī),與8051系列單片機(jī)相兼容,靜態(tài)時(shí)鐘模式。AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī),也叫AVR單片機(jī)。 PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī))：PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī),嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求。 HOLTEK單片機(jī)：臺灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī),價(jià)格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費(fèi)類產(chǎn)品。 TI公司單片機(jī)(51單片機(jī))：,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式,適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場合。MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī),特別適用于要求功耗低的場合。方案一: 采用89C51芯片作為硬件核心，采用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù), 當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二: 采用AT89S52,片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底壓工作；同時(shí)也與MCS51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲器為8KB ROM 存儲空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。所以選擇采用AT89S52作為主控制系統(tǒng). 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LED液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,但是價(jià)格昂貴,需要的接口線多,所以在此設(shè)計(jì)中不采用LED液晶顯示屏.方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價(jià)格也相對較高,所以也不用此種作為顯示.方案三：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價(jià)格適中,對于顯示數(shù)字最合適,而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),占用的單片機(jī)口線少。所以采用了LED數(shù)碼管作為顯示。方案一： 直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。所以不采用此方案。方案二： 采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高,位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，～，. 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊鍵盤模塊AT89S52主控制模 塊 DS1302時(shí)鐘模塊 單片機(jī)的發(fā)展趨勢及方向現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)中的無線電時(shí)代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代。現(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(簡稱嵌入式系統(tǒng))，而單片機(jī)是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。一、 無線電世界造就了幾代英才在20世紀(jì)五六十年代，最具代表的先進(jìn)的電子技術(shù)就是無線電技術(shù)，包括無線電廣播、收音、無線通信(電報(bào))、業(yè)余無線電臺、無線電定位、導(dǎo)航等遙測、遙控、遙信技術(shù)。早期就是這些電子技術(shù)帶領(lǐng)著許多青少年步入了奇妙的電子世界，無線電技術(shù)展示了當(dāng)時(shí)科技生活美妙的前景。電子科學(xué)開始形成了一門新興學(xué)科。無線電電子學(xué)、無線通信開始了電子世界的歷程。無線電技術(shù)不僅成為了當(dāng)時(shí)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的代表，而且從普及到專業(yè)的科學(xué)領(lǐng)域，吸引了廣大青少年，并使他們從中找到了無窮的樂趣。從床頭的礦石收音機(jī)到超外差收音機(jī)；從無線電發(fā)報(bào)到業(yè)余無線電臺；從電話、電鈴到無線電操縱模型。無線電技術(shù)成為當(dāng)時(shí)青少年科普、科技教育最普及、最廣泛的內(nèi)容。至今，許多老一輩的工程師、專家、教授當(dāng)年都是無線電愛好者。無線電技術(shù)的無窮樂趣、無線電技術(shù)的全面訓(xùn)練，從電子學(xué)基本原理、電子元器件基礎(chǔ)到無線電遙控、遙測、遙信電子系統(tǒng)制作，培養(yǎng)出了幾代科技英才。二、 從無線電時(shí)代到電子技術(shù)普及時(shí)代早期的無線電技術(shù)推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展，其中最主要的是真空管電子技術(shù)向半導(dǎo)體電子技術(shù)的發(fā)展。半導(dǎo)體電子技術(shù)使有源器件實(shí)現(xiàn)了微小型化和低成本，使無線電技術(shù)有了更大普及和創(chuàng)新，并大大地開闊了許多非無線電的控制領(lǐng)域。半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致集成電路器件的產(chǎn)生，形成了近代電子技術(shù)的飛躍，電子技術(shù)從分立器件時(shí)代走進(jìn)了電路集成時(shí)代。電子設(shè)計(jì)工程師不再用分立的電子元器件設(shè)計(jì)電路單元，而直接選擇集成化的電路單元器件構(gòu)成系統(tǒng)。他們從電路單元設(shè)計(jì)中解放出來，致力于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大大地解放了科技生產(chǎn)力，促進(jìn)了電子系統(tǒng)更大范圍的普及。半導(dǎo)體集成電路首先在基本數(shù)字邏輯電路上取得突破。大量數(shù)字邏輯電路，如門電路、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、移位寄存器以及模擬開關(guān)、比較器等，為電子數(shù)字控制提供了極佳的條件，使傳統(tǒng)的機(jī)械控制轉(zhuǎn)向電子控制。功率電子器件以及傳感技術(shù)的發(fā)展使原先以無線電為中心的電子技術(shù)開始轉(zhuǎn)向工程領(lǐng)域中的機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字控制，檢測領(lǐng)域中的信息采集，運(yùn)動(dòng)機(jī)械對象的電氣伺服驅(qū)動(dòng)控制。半導(dǎo)體及其集成電路技術(shù)將我們帶入了一個(gè)電子技術(shù)普及時(shí)代，無線電技術(shù)成為電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)部分。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，促進(jìn)了常規(guī)的電子電路單元的專用電子系統(tǒng)發(fā)展。許多專用電子系統(tǒng)單元變成了集成化器件，如收音機(jī)、電子鐘、計(jì)算器等，在這些領(lǐng)域的電子工程師從電路、系統(tǒng)的精心設(shè)計(jì)、調(diào)試轉(zhuǎn)變?yōu)槠骷x擇、外圍器件適配工作。電子技術(shù)發(fā)展了，電子產(chǎn)品豐富了，電子工程師的難度減少了，但與此同時(shí)，無線電技術(shù)、電子技術(shù)的魅力卻削弱了。半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展使經(jīng)典電子系統(tǒng)日趨完善，留在大規(guī)模集成電路以外的電子技術(shù)日益減少，電子技術(shù)沒有了往昔無線電時(shí)代的無窮樂趣和全面的工程訓(xùn)練。三、 從經(jīng)典電子技術(shù)時(shí)代到現(xiàn)代電子技術(shù)時(shí)代