【正文】 ...................................... 36 附錄 4 程序清單 ......................................................... 55 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 I 基于單片機的萬年歷設(shè)計 摘要 電子萬年歷 在 日常 生活中 是一種應(yīng)用非常廣泛的計時工具，數(shù)字顯示的日歷時 鐘已經(jīng)越來越受歡迎 ，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，液晶顯示的日歷時鐘逐漸受 到人們的喜歡 。并且數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時準(zhǔn)確、 并且 可以進行夜視。該電子萬年歷在硬件結(jié)構(gòu)方面主要采用 STC90C51 單片機作為主控核心，由 DS1302 時鐘芯片提供時鐘、 12864LCD 點陣液晶顯示屏顯示，以及鍵盤掃描電路。所有程序編寫完成后，在 Keil2 軟件中進行調(diào)試，確定沒有問題后，下載到單片機中調(diào)試運行。此外，該電子萬年歷還具有時間校準(zhǔn)等功能。 本論文主要分析 了液晶顯示器 LCD12864 及時鐘芯片 DS1302 的使用方法和注意事項 ，與單片機之間的硬件連接和 通信 ，并給出了相應(yīng)的解決方案。 主要包括：主程序， LCD 的顯示程序， DS1302 的時間信息采集程序，另外， 對日歷算法 也 作了詳細的闡 述。 This article describes the importance of electronic calendar in the life，Mainly describes a STC90C51control of core design of multifunctional electronic calendar。 Chip clock provided by the DS1302 clock, 12864lcd dotmatrix LCD display, As well as keyboard scan circuit. In terms of software, mainly includes the calendar program, the time adjustment procedure, the display procedure, the time information gathering procedure and so on. all programming is pleted, Debug in the Keil2 software, When you determine that there is no problem, Downloaded to the MCU debugging and running, The results showed that the calendar can display year, month, day, week, hours, minutes, seconds and other information. In addition, the electronic calendar also has a calibration function. Finally, also Appendix some relevant information in the design, the design project description, opens the topic to report, English translation and so on. This paper mainly studies the LCD LCD12864 and clock chip DS1302, with the Communication and connection between the microcontroller and hardware. Software aspect ,Using singlechip c language programming , Increased the readability and probability of procedure, LCD display program , DS1302 time information acquisition program ,The software also has the detailed elaboration to the calendar algorithm. Key Words: SCMSTC90C51, DS1302, LCD12864華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 課 題背景和意義 在 人們繁忙的工作與生活中，時間與我們每一個人都有很 密切的關(guān)系，每個人都 會受到時間的影響。鐘表的發(fā)展是非常迅速的，從 最原始 的機械式鐘表 ， 到現(xiàn)在普遍 使用的數(shù)字式鐘表，即使現(xiàn)在鐘表各式各樣 ，但是 ， 它們 的功能單一，也即是 —— 計時功能，只是工作 上 原理不同而已。隨著當(dāng)今世界經(jīng)濟的快速發(fā)展和信息化時代的來臨，各種各樣的小型 智能家電產(chǎn)品陸續(xù)出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中。但 是， 一般日歷都為紙制用品，使用不 方 便，壽命不長。 隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，單片機在日常生活的個人領(lǐng)域得到了廣泛的運用。這些電路能在軟件的控制下單獨、準(zhǔn)確、迅速、高效地完成 程序設(shè)計者所事先規(guī)定的任務(wù)。因此，由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)是發(fā)展比較快、品種比較全、數(shù)量比較大、應(yīng)用廣泛的控制處理器。 MCS51 單片機是由美國 Intel 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品。其他一些電子公司在基本結(jié)構(gòu)的 MCS51 單片機的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了功能更強的產(chǎn)品。它不僅能顯示時間、星期、日期還可 以 顯示農(nóng)歷、生肖 等 ，具有很高的實用價值， 給人們的生活帶來的諸多方便 。因此，研究帶萬年歷的多功能電子時鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。本文提出了一種基于 STC90C51 單片機的多功能電子萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟件的設(shè)計方案，本課題以 STC90C51 單片機為主控核心，與串行時鐘日歷芯片 DS130按鍵、字符型液晶 LCD12864 顯示等模塊組成硬件系統(tǒng)。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 ，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。在硬件系統(tǒng)中設(shè)有獨立按鍵和 LCD顯示器，能顯示 豐富的信息，根據(jù)使用者的需要可以隨時對時間進行校準(zhǔn)、設(shè)定 時間等 . 軟件部分是采用 C 語言編寫 的 。通過 Keil2軟件編譯連接可以自動生成用于 燒寫于單片機的 HEX 文件。 單片機的選擇 采用傳統(tǒng)的 STC90C51 作為本設(shè)計的控制核心。 顯示模塊的方案選擇 方案一： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，對于數(shù)字 顯示合適并且占用的接口線較少 ,價格便宜 ，但是不能顯示文字。 方案二： 采用字符液晶顯示器，來實現(xiàn)顯示功能，液晶顯示具有功耗低、輕便 且 防震，不僅可以實現(xiàn)基本的顯示信息，而且可以顯示豐富的 字符 指示信息以及文字指示信息，信息量豐富 并 且直觀 、 易懂。界面友好清晰，操作簡 便。 在本次 設(shè)計 中，我 選用 了 M128643，具有 128*64 點陣顯示。 如果 采用 了 此種方案 ，則會 減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大 ，軟件編程 比較 復(fù)雜 。 方案二： 目前 在 市場上已 經(jīng) 存在 很多實時時鐘芯片。因此計時功能 還是 以選專用時鐘芯片為宜，時鐘模塊由此實現(xiàn)，比較簡單 準(zhǔn)確且 方便。所以，采用此方案。但是，系統(tǒng)的軟件編程比較麻煩，容易干擾，所以沒有采用。但是當(dāng)按鍵較多時占用單片機的 I/O 數(shù)目較多。 最終方案的 選擇 主控制器選擇 STC90c51 單片機，時鐘芯片選擇為 DS1302，顯示屏選擇為 LCD M128643,按鍵部分為獨立按鍵模塊。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 圖 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 第 3 章 萬年歷系統(tǒng)硬件設(shè)計 電路設(shè)計框圖 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、獨立鍵盤模塊、顯示模塊共 4 個模塊組成。設(shè)計的電路硬件框圖如圖 。晶振的頻率一般在 1MHz～ 12MHz，電容的取值范圍為 20pF～ 70pF。 晶振 電路圖如下 。并且在程序出錯或 當(dāng) 系統(tǒng)進入死循 環(huán) 時 ，也需要系統(tǒng)能 進行 復(fù)位操作，重新啟動單片機 的 工作。電路 的復(fù)位電路圖如下圖 。 最小系統(tǒng) 電路圖如下圖 。 STC90C51 單片機共有 40個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,1 個全雙工串行通信口， 2個讀寫的 接 口線，片內(nèi)時鐘電路。 圖 單片機的引腳圖 VCC：電源電壓 +5V GND：接地 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 RST：復(fù)位輸入。 EA/VPP：外部訪問允許。如果 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。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。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。該位置后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE才會被激活。 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(dāng) STC90C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 P0口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線服用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)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(nèi)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。 P2口： P2 口是一個內(nèi)部 帶 上拉電阻的 8位雙向 I/O， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)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(nèi)部存在上拉電阻，某 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(shù)據(jù)存儲器時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不 會 改變。 P3口： P3 口是一組內(nèi)部 帶 上拉電阻的 8位雙向 I/O， P3 的輸出緩沖級可驅(qū)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 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（外部中斷 0） INT1（外部中斷 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(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） SFR： SFR 是具有特殊功能的所有寄存器的集合，共含有 21 個不同寄存器，它們的地址分配在 80H～ FFH 中。如 果 對這些單元進行讀操作，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效，所以在編 程時不應(yīng)該將數(shù)據(jù)寫入這些沒有 確定地址 的 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(shù)據(jù)指 針DPTR、 I/O 端口、串行口數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF、定時器寄存器 、控制寄存器。當(dāng)用于定時器方式時，定時器的輸入來自內(nèi)部時鐘發(fā)生電路，每過一個機器周期，定時器加 1，而一個機器周期包含有 12 個振蕩周期，所以，定時器的技術(shù)頻率為晶振頻率的 1/12，而計數(shù)頻率最高為晶振頻率的 1/24。控制寄存器是一個 8位的寄存器，用于控制定時器的工作狀態(tài)，方式寄存器是 一個 8 位的寄存器，用于確定定時器的工作方式，定時器 /計數(shù)器是 16 位的計數(shù)器，分為高字節(jié)和低字節(jié)兩部分。 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(jié)構(gòu)用于執(zhí)行中斷源的優(yōu)先排序；有關(guān)邏輯門用于輸入中斷請求信號。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM數(shù)據(jù)。 DS1302是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容， 但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 圖 時鐘電路 圖 DS1302 時鐘芯片包括實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM。實時時鐘 /日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。時鐘的運行可以采用 24 小時或帶 AM/PM 的 12小時格式。 DS1302有主電源 /后備電源雙電源引腳： Vcc1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電磁備份； Vcc1 在雙電池系統(tǒng)中提供主電源。 DS1302 由Vcc1 或 Vcc2 中較 大者供電。 華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8 位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù) 據(jù)在 SCLK 的上升沿被訪問到。時鐘脈沖的個數(shù)