【文章內(nèi)容簡介】 國家自動(dòng)化發(fā)展水平的標(biāo)志之一。 萬年歷是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí) ,分 ,秒 .數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置 , 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(duì)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(duì)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。 電子萬年歷 廣泛用于個(gè)人家庭 ,車站 , 碼頭辦公室等公共場所 ,成為人們常生活中不可少的必需品 ,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 ,使得數(shù)字鐘的精度 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表 , 鐘表的數(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)展了鐘表原先的報(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，但是所有這些，都是以鐘表 數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究萬年歷及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 鐘表功能的單一，沒有更大程度的滿足人們的需求，近年來隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路產(chǎn)生，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成電路是一種高密度集成的專用時(shí)鐘集成電路，適合于一切需要微功耗及準(zhǔn)確計(jì)時(shí)的場合，如手機(jī)，電視機(jī)， 2 復(fù)費(fèi)率電表，高精度時(shí)鐘，可編程時(shí)間控制器，數(shù)碼相機(jī)，等等。早期 RTC產(chǎn)品實(shí)質(zhì)是一個(gè)帶有計(jì)算機(jī)通訊口的分頻器。它通過對(duì)晶振所產(chǎn)生的振蕩頻率分頻和 累加，得到年 、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息并通過計(jì)算機(jī)通訊口送入處理器處理。這一 時(shí)期 RTC的特征如下：在控制口線上為并行口；功耗較大；采用普通 CMOS 工藝；封裝為雙列直插式；芯片普遍沒有現(xiàn)代 RTC 所具有的萬年歷及閏年月自動(dòng)切換功能，也無法處理 2020年問題。現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。在 90年代中期出現(xiàn)了新一代RTC，它采用特殊 CMOS工藝；功耗大為降低，典型值約 A以下；供電電壓僅為 ；和計(jì)算機(jī)通訊口也變?yōu)榇蟹绞?，出現(xiàn)了諸如三線 SIO/四線 SPI，部分產(chǎn)品采用 2 線 I2C 總線；包封上采用 SOP/SSOP 封裝，體積 大為縮??；功能上片內(nèi)智能化程度大幅提高、具有萬年歷功能，輸出控制也變得靈活多樣。其中日本 RICOH 推出的 RTC 甚至已經(jīng)出現(xiàn)時(shí)基軟件調(diào)校功能（ TTF）及振蕩器停振自動(dòng)檢測功能而且芯片的價(jià)格極為低廉。 TTF是 RTC 發(fā)展史上具有里程碑意義的技術(shù)，從此以晶振為基準(zhǔn)的電子鐘表，也可以具備類似傳統(tǒng)鐘表控制擺長以調(diào)節(jié)精度的功能。 TTF 是利用吞吐脈沖技術(shù)來補(bǔ)償晶體振蕩器的固有偏差而實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘輸出。利用一套特殊的數(shù)字電路增加或減去相當(dāng)于晶振振蕩誤差的脈沖，而不改變晶振本身的振蕩。在一定的調(diào)節(jié)時(shí)基中，如 20S內(nèi)，調(diào)節(jié)電路在 最后一秒發(fā)生作用，校準(zhǔn)整個(gè)時(shí)基。這一校正過程完全是數(shù)字化過程，故不會(huì)影響晶體負(fù)載電容匹配，不影響晶體振蕩電阻 。最新一代 RTC產(chǎn)品中，除了包含第二代產(chǎn)品所具有的全部功能，更加入了復(fù)合功能，如低電壓檢測，主備用電池切換功能，抗印制板漏電功能，且本身封裝更小 。 電子萬年歷的設(shè)計(jì)是由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘芯片進(jìn)行顯示的， 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。 CMOS化 ： 近年，由于 CHMOS技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的 CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。低功耗化 ： 單片機(jī)的功耗已從 Ma級(jí)，甚至 1uA 以下；使用電壓在 36V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。低電壓化 ： 幾乎所有的單片機(jī)都有 WAIT、 STOP等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在 36V范圍內(nèi)工作 [3]。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá) 12V。目前 問世。進(jìn)入 21世紀(jì)后 ,智能溫度傳感器正 朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。高性能化 ： 主要是指進(jìn)一步改進(jìn) CPU的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集（ RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度。外圍電路內(nèi)裝化 ： 這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。在時(shí)鐘集成電路方面，充分利用 TTF功能做到每一個(gè) RTC系統(tǒng)的高精度，以 RICOH 的 TTF技術(shù)為代表的新一代 RTC，已經(jīng)采用全新的思維，特殊的技術(shù)以幾乎不增加成本的方式，將普通晶振的 RTC計(jì)時(shí)精 度提高到一個(gè)很高的水平。目前，這一新型的 RTC已在國內(nèi)許多行業(yè)中迅速應(yīng)用起來。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，具有廣闊的市場前景。 3 本 設(shè)計(jì)的 任務(wù)和 要求 本論文主要研究基于單片機(jī)的電子萬年歷設(shè)計(jì)， 所設(shè)計(jì)的電子萬年歷 具備 如下功能 ： 、月、日、星期、時(shí)、分、秒 。 12h（小時(shí)）計(jì)時(shí)方式。 ，時(shí)間與陰、陽歷 能夠自動(dòng)關(guān)聯(lián)。 、月、日、星期、時(shí)、分、秒校準(zhǔn)功能。 所做的主要工作 如 下： ? 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 1） 單片機(jī)最小應(yīng)用電路 的設(shè)計(jì) 。 2） DS1302時(shí)鐘模塊電路的設(shè)計(jì) 。 3） 針 對(duì)電子萬年歷所設(shè)計(jì)的 LCD顯示電路 。 4） 針 對(duì)電子萬年歷所設(shè)計(jì)按鍵電路 。 ? 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 1） 陽歷 主程序的設(shè)計(jì)。 2） 陰歷天數(shù)程序的 設(shè)計(jì)。 3） 時(shí)間調(diào)整程序 的設(shè)計(jì)。 4） 陰歷日期 程序 的 設(shè)計(jì)。 4 第二章 系統(tǒng) 功能 與元器件 選擇 系統(tǒng)的主要功能 1．時(shí)鐘功能 對(duì)于時(shí)鐘功能，需要在液晶 上顯示小時(shí)、分鐘和秒鐘，因此，可以在內(nèi)部存儲(chǔ)空間分別 定義它們的顯示緩存空間，來存放小時(shí)、分鐘和秒鐘的 BCD碼，各 2個(gè)字節(jié)。由于時(shí)鐘是不能停止的，因此需要采用內(nèi)部定時(shí)器自動(dòng)計(jì)時(shí)，并使用定時(shí)器中斷處理程序來定時(shí)進(jìn)行時(shí)間數(shù)值的刷新。 52單片機(jī)的 2 個(gè)定時(shí)器都具有 16 位定時(shí)器的工作模式。當(dāng)晶振為 12MHz 時(shí)， 16 位定時(shí)器的最大定時(shí)值為；要達(dá)到 1秒鐘，可以采用兩種方法：采用一個(gè)定時(shí)器定時(shí)與軟件計(jì)數(shù)相結(jié)合的方法；或者采用兩個(gè)定時(shí)器級(jí)聯(lián)的方法。由于秒表在計(jì)時(shí)功能時(shí)也需要用到 1個(gè)定時(shí)器，因此，我們采用第一個(gè)方法，只使用 1個(gè)定時(shí)器，例如使用 T0。為了達(dá)到較為準(zhǔn)確 的計(jì)時(shí)，使 T0的溢出時(shí)間為 50ms，使用一個(gè)字節(jié)作為軟件計(jì)數(shù)器 ST，計(jì)數(shù)值為 20。定時(shí)器的中斷處理程序?qū)?ST進(jìn)行減 1操作，當(dāng) ST為 0時(shí)， 1秒到達(dá)，此時(shí)更新存放小時(shí)、分鐘、秒鐘的顯示緩存區(qū)。 2．計(jì)時(shí)功能 當(dāng)秒表用作計(jì)時(shí)功能時(shí)，也需要一個(gè)定時(shí)器進(jìn)行 10MS 的定時(shí)，在本設(shè)計(jì)中 使用 了 單片機(jī)的TIMER1。 3．功能按鍵 4 個(gè) 功能按鍵 鍵可以采用中斷的方法，也可以采用查詢的方法來識(shí)別。 主要作用在于功能切換和數(shù)值復(fù)位，對(duì)于時(shí)間的要求也 很嚴(yán)格 ， 需要比較準(zhǔn)確的控制。 元器件選擇 選擇一 : 采用 89C51芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲(chǔ)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(duì)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(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞 [1]。 選擇 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(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有 89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)