【正文】 邏輯電路、振蕩器。它通過串行方式與單片機進行數據傳送，能夠向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內的實時時間信息，并可對月末日期、閏年天數自動進行調整；它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳，在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。IE寄存器用于允許或禁止中斷；IP寄存器用于確定中斷源的優(yōu)先級別；優(yōu)先級結構用于執(zhí)行中斷源的優(yōu)先排序；有關邏輯門用于輸入中斷請求信號。如對這些單元進行讀操作，得到的是一些隨機數，而寫入則無效，所以在編程時不應該將數據寫入這些未確定的地址單元中，特殊功能寄存器主要有累加器ACC、B寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW、堆棧指針SP、數據指針DPTR、I/O端口、串行口數據緩沖器SBUF、定時器寄存器、捕捉寄存器、控制寄存器。l SFR：SFR是具有特殊功能的所有寄存器的集合，共含有22個不同寄存器，它們的地址分配在80H～FFH中。這樣，雖然高128字節(jié)區(qū)分與專用寄器 ，即特殊功能寄存器區(qū)的地址是重合的，但實際上它們是分開的。l RAM：高于7FH內部數據存儲器的地址是8位的，也就是說其地址空間只有256字節(jié)，但內部RAM的尋址方式實際上可提供384字節(jié)。為了實現定時和計數功能，定時器中含有3種基本的寄存器：控制寄存器、方式寄存器和定時器/計數器。l 定時/計數器：AT89S52單片機內含有2個16位的定時器/計數器。在組成一個單片機應用系統(tǒng)時，多數采用這種方式，這種方式結構緊湊，成本低廉，可靠性高。可以利用它內部的振蕩器產生時鐘，只要XTAL1和XTAL2引腳上一個晶體及電容組成的并聯諧振電路，便構成一個完整的振蕩信號發(fā)生器，此方式稱為內部方式。l 振蕩電路：AT89S52系列單片機的內部振蕩器，由一個單極反相器組成。因此，CPU對SBUF的讀寫，實際上是分別訪問2個不同的寄存器。如果將數據寫入SBUF，數據會被送入發(fā)送寄存器準備發(fā)送。串行口內的接收器采用的是雙緩沖結構，能夠在接收到的第一個字節(jié)從接收寄存器讀走之前就開始接收第二個字節(jié)（當然，如果第二個字節(jié)接收完畢，而第一個字節(jié)仍然沒有被讀走，那將會丟掉一個字節(jié)）。AT89S52系列單片機的串行通信口可以工作于同步和異步通信方式。當WDT溢出，它將驅動RSR引腳輸出一個高電平。WDT計時周期依賴于外部時鐘頻率。WDT 在默認情況下無法工作；為了激活WDT，用戶必須往WDTRST 寄存器（地址：0A6H）中依次寫入01EH 和0E1H。AT89S52單片機內部結構 l 看門狗（WDT）：WDT是一種需要軟件控制的復位方式。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的變成電壓Vpp.l XTAL1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。l EA/VPP：外部訪問允許。l PSEN：程序存儲允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。該位置后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，見表1所示：P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。對P3口寫入“1”時，它們被內部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。Flash 編程和程序校驗期間，P2亦接收低高位地址和其他控制信號。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數據。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 Flash 編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻。作為輸出口用時，每位能驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。AT89S52單片機有40個引腳。3 系統(tǒng)硬件的設計根據上述所確定的系統(tǒng)方案構想，下面進行系統(tǒng)硬件電路的具體設計，系統(tǒng)的具體設計在下面會詳細介紹。方案二：采用動態(tài)顯示方法，動態(tài)顯示模塊的硬件制作簡單，段掃描和位掃描各占用一個端口，總需占用單片機16個端口，采用間斷掃描法功耗小、硬件成本低及整個硬件系統(tǒng)體積相對減小。因為用DS18B20溫度芯片，采用單總線訪問，降低成本、降低制作難度且可節(jié)省單片機資源，故采用方案二。方案一：采用溫度傳感器（如熱敏電阻或AD590），再經AD轉換得到數字信號，精度較準，但價格昂貴，電路較復雜。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現的時間誤差較大。因系統(tǒng)中所需按鍵不多，為了釋放更多的CPU占有時間，操作方便，故采用方案二。方案一：采用矩陣鍵盤，由于按鍵多可實現數值的直接鍵入，但在系統(tǒng)中需要CPU不間斷的對其端口掃描。同樣具有AT89S52的功能，且具有在線編程可擦除技術，當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。圖1 硬件電路框圖方案一: 采用AT89C51芯片作為硬件核心，采用Flash ROM，內部具有4KB ROM 存儲空間,能用于3V的超低電壓工作,而且與MCS51系列單片機完全兼容,但是運用于電路設計中時由于不具備ISP在線編程技術, 當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。從而實現電子萬年歷的功能。所以，系統(tǒng)的總體設計方案應在滿足系統(tǒng)功能的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結構要簡單使用、易于實現，器件的選用著眼于合適的參數、穩(wěn)定的性能、較低的功耗以及低廉的成本。（7）在硬件電路和軟件程序設計時，主要考慮提高人機界面的友好性，方便用戶操作等因素。（5）根據設計的硬件電路，編寫控制AT89S52芯片的單片機程序。（3）在硬件設計時，結構要盡量簡單實用、易于實現，使系統(tǒng)電路盡量簡單。本課題所研究的電子萬年歷是單片機控制技術的一個具體應用，主要研究內容包括以下幾個方面：（1）選用電子萬年歷芯片時，應重點考慮功能實在、使用方便、單片存儲、低功耗、抗斷電的器件。所以說電子萬年歷的開發(fā)是國家之所需，社會之所需，人民之所需。 二十一世紀是數字化技術高速發(fā)展的時代，而單片機在數字化高速發(fā)展的時代扮演著極為重要的角色。該電路采用AT89S52單片機作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用3~5V電壓供電。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償等多種功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。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，具有廣闊的市場前景。系統(tǒng)以AT89S52單片機為控制器，以串行時鐘日歷芯片DS1302記錄日歷和時間，它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償等多種功能。ABSTRACT2015年重慶大學“樹聲杯”電工技能大賽數字萬年歷設計報告小組成員： 曾鐘坤 楊典語 羅雨潔2015年11月29日摘要本文介紹了基于AT89S52單片機的多功能電子萬年歷的硬件結構和軟硬件設計方法。本設計由數據顯示模塊、溫度采集模塊、時間處理模塊和調整設置模塊四個模塊組成。溫度采集選用DS18B20芯片，萬年歷采用直觀的數字顯示，數據顯示采用數碼管顯示模塊，可以在上同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒，還具有時間校準等功能。關鍵字：萬年歷 溫度計 數碼管顯示44前言目錄摘要 II目錄 III1 緒論 5 課題研究的背景 5 5 52 系統(tǒng)的方案設計與論證 6 7 7 7 7 83 系統(tǒng)硬件的設計 9 AT89S51單片機 9 12 15 數碼管顯示模塊 19 20 204 系統(tǒng)的軟件設計 22 22 程序設計 235 系統(tǒng)的機體設計 28 28 功能實現 28結論 29參考文獻 30收獲體會 31附錄一 32附錄二——原件清單 45結論1 緒論 課題研究的背景 隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,從觀太陽、擺鐘到現在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。對于數字電子萬年歷采用直觀的數字顯示，可以同時顯示年、月、日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時間校準等功能?！　〈巳f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，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。電子萬年歷的開發(fā)與研究在信息化時代的今天亦是當務之急，因為它應用在學校、機關、企業(yè)、部隊等單位禮堂、訓練場地、教學室、公共場地等場合，可以說遍及人們生活的每一個角落。由于社會對信息交換不斷提高的要求及高新技術的逐步發(fā)展，促使電子萬年歷發(fā)展并且投入市場得到廣泛應用。（2）根據選用的電子萬年歷芯片設計外圍電路和單片機的接口電路。（4）根據硬件電路圖，在開發(fā)板上完成器件的焊接。（6）通過編程、編譯、調試，把程序下載到單片機上運行，并實現本設計的功能。2 系統(tǒng)的方案設計與論證單片機電子萬年歷的制作有多種方法，可供選擇的器件和運用的技術也有很多種。系統(tǒng)的功能往往決定了系統(tǒng)采用的結構，經過成本，性能，功耗等多方面的考慮決定用三個8位74LS164串行接口外接LED顯示器，RESPACK8對單片機AT89S52進行供電，時間芯片DS1302連接單片機AT89S52。按照系統(tǒng)設計的要求，初步確定系統(tǒng)由電源模塊、時鐘模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊、溫度測量模塊和鬧鐘模塊共六個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖1所示。方案二:采用AT89S52芯片作為硬件核心,采用Flash ROM，能以3V的超低電壓工作，而且與MCS51系列單片機完全兼容，該芯片內部存儲器為8KB ROM 存儲空間。由于AT89S52內部具有8KBROM存儲芯片并且支持ISP在線編程，因此采用AT89S52作為主控芯片。方案二：采用獨立按鍵，查詢簡單，程序處理簡單,可節(jié)省CPU資源。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、月、日、星期、時、分、秒計數。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行計數，而且精度高,位的RAM作為數據暫存區(qū)，～，.由于DS1302時鐘芯片計數時間精度高，而且具有閏年補償功能等優(yōu)點，故采用方案二。方案二：采用數字式溫度傳感器DS18B20，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現912位的數字值讀數方式，但準確度不高，誤差最大達2度。方案一：采用靜態(tài)顯示方法，靜態(tài)顯示模塊的硬件制作較復雜及功耗大，要用到多個移位寄存器，但不占用端口，只需兩根串口線輸出。比較以上二種方案：方案一硬件復雜體積大、功耗大；方案二硬件簡單、功耗小；本系統(tǒng)設計要求達到功耗小、體積小、成本低，顯示信息多等要求，權衡二種方案，選擇方案二。 AT89S51單片機本系統(tǒng)采用的是美國ATMEL公司生產的AT89S52單片機，首先我們來熟悉一下AT89S52單片機的外部引腳和內部結構。l Vcc：電源電壓+5Vl GND：接地l P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數據總線復用口。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數據總線服用，在訪問期間激活內部上拉電阻。l P1口：P1口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。l P2口：P2口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問8位地址的外部數據存儲器（MOVX Ri指令）時，P2口線上的內容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。l P3口：P3口是一組帶內部上拉電阻的8位雙向I/O，P3的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。表1 P3口的第二功能圖端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）INT0（外中斷0）INT1（外中斷1）T0（定時/計時器0外部輸入）T1（定時/計時器1外部輸入）WR（外部數據存儲器寫選通）