萬(wàn)年歷課程設(shè)計(jì)(完整版)

1、 基于51單片機(jī)的萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào)所在專業(yè)電子信息工程所在班級(jí)電子1111小組成員指導(dǎo)教師完成日期基于51單片機(jī)的萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)1 需求分析1.1 “需“的分析萬(wàn)年歷是一個(gè)可以顯示當(dāng)前時(shí)間、日歷、溫度信息以及設(shè)置鬧鐘報(bào)警的應(yīng)用系統(tǒng)，其具有以下功能：（1）可以顯示當(dāng)前的時(shí)間信息；（2）可以顯示當(dāng)前的溫度；（3）可以手動(dòng)修改時(shí)間；（4）可以設(shè)置鬧鐘，并且達(dá)到設(shè)置的時(shí)間點(diǎn)發(fā)出音響信號(hào)。1.2 “求“的分析設(shè)計(jì)萬(wàn)年歷，需要考慮以下幾方面的內(nèi)容：（1）如何獲取當(dāng)前的時(shí)間信息，這些時(shí)間信息包括時(shí)、分、秒、年、月、日、和星期；（2）如何獲得當(dāng)前的溫度信息，精確到1C即可；（3）提供必要的用戶輸入設(shè)

2、置通道；（4）提供相應(yīng)的顯示和報(bào)警部件；（5）需要寫出合適的軟件應(yīng)用代碼。2 方案設(shè)計(jì)與論證2.1 時(shí)間獲取方法的方案設(shè)計(jì)與論證方案一：使用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，使用軟件算法來(lái)計(jì)算當(dāng)前的時(shí)間信息。此種方案雖然可以不使用時(shí)鐘芯片，節(jié)約成本，但是時(shí)間的精準(zhǔn)度一般，軟件代碼復(fù)雜。方案二：采用外部擴(kuò)展實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12C887的方式來(lái)獲取相應(yīng)的時(shí)間信息。DS12C887是一種高性能的芯片，能自動(dòng)產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒等信息，并有閏年修正功能。采用雙電源供電方式，可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流的充電的能力，在能滿足精度要求的同時(shí)價(jià)格也比較便宜，性價(jià)比較高。所以采用方案二

3、。2.2 顯示模塊的方案設(shè)計(jì)與論證方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描。LED數(shù)碼管價(jià)格適中,但只能顯示數(shù)字和簡(jiǎn)單的字符，且其的接口線少。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，并不太適合于對(duì)數(shù)字跟字母進(jìn)行顯示，其主要用于漢字的顯示。方案三：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(jiàn)，雖然價(jià)格稍微貴了點(diǎn)，但其接口線多。所以采用方案三。2.3 溫度采集的方案設(shè)計(jì)與論證方案一：使用PT鉑電阻采集。PT鉑電阻根據(jù)溫度變化的只是其電阻值，在實(shí)際使用過(guò)程，需要額外的輔助器件將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并且通過(guò)調(diào)整后送到模/數(shù)字轉(zhuǎn)換器件才能

4、讓51單片機(jī)進(jìn)行處理。方案二：使用數(shù)字溫度傳感器采集。溫度傳感器雖然、精度采樣速度等性能比不上PT鉑電阻，但是其沒(méi)有額外的附加器件，且能滿足系統(tǒng)對(duì)采集精度的要求。所以采用數(shù)字溫度傳感器。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 萬(wàn)年歷的硬件模塊顯示模塊51單片機(jī)聲音報(bào)警模塊用戶輸入模塊時(shí)鐘日歷模塊溫度傳感器模塊圖3-1 萬(wàn)年歷的硬件模塊3.2 萬(wàn)年歷的電路圖3-2 萬(wàn)年歷的電路3.3硬件基礎(chǔ)DS1302的硬件基礎(chǔ)：(1) 時(shí)鐘芯片DS1302的工作原理：DS1302在每次進(jìn)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。圖5為DS1302的控制字的位7必須置1，

5、若為0則不能把對(duì)DS1302進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí)RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫時(shí)，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為1；該位為0則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。DS1302的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行?！癢P”是寫保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，WP必須為0。當(dāng)“WP”為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。(2) DS1302的控制字節(jié)DS1302的控制字如表-1所示。控制字節(jié)的高

6、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(shí)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(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 表3-1 DS1302的控制字格式1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WR(3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，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(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。如下圖3-3所示： 圖3

7、-3 DS1302讀/寫時(shí)序圖(4) DS1302的寄存器DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表3-2。表3-2 DS1302的日歷、時(shí)間寄存器 此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)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(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，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

8、可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。1602液晶的硬件基礎(chǔ) ：1602通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，引腳定義如表3-3所示：表3-3 1602的引腳及其對(duì)應(yīng)的功能1602支持的一系列指令：（1）清屏指令：表3-4 清屏指令(2)歸零指令：表3-5 歸零指令（3）輸入方式選擇指令：表3-6 輸入方式選擇指令（4）顯示開關(guān)控制指令：表3-7顯示開關(guān)控制指令(5) 光標(biāo)和畫面移動(dòng)指令：表3-8光標(biāo)和畫面移動(dòng)指令（6）功能設(shè)定指令：表3-9功能設(shè)定

9、指令(7) CGRAM設(shè)置指令：表3-10 CGRAM設(shè)置指令(8)DDRAM設(shè)置指令：表3-11 DDRAM設(shè)置指令（9）讀BF和AC指令：表3-12讀BF和AC指令（10）寫數(shù)據(jù)指令：表3-13寫數(shù)據(jù)指令（11）讀數(shù)據(jù)指令：表3-14讀數(shù)據(jù)指令4 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化設(shè)置鬧鐘按鍵被按下驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警時(shí)鐘數(shù)據(jù)和鬧鐘信息等初始化時(shí)鐘芯片和液晶顯示顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)讀取DS18B20數(shù)據(jù)并且進(jìn)行相應(yīng)的處理讀取DS1302的時(shí)鐘數(shù)據(jù)是否是圖4-1 萬(wàn)年歷的工作流程5 總結(jié)5.1 仿真結(jié)果及分析經(jīng)過(guò)多次調(diào)試、修改程序，萬(wàn)年歷終于在pruteus正常運(yùn)行起來(lái)了。前面由于初次寫的代碼有較多不完善的地

10、方，所以調(diào)試的時(shí)候出了很多大的問(wèn)題，第一次發(fā)現(xiàn)大的問(wèn)題后，團(tuán)隊(duì)認(rèn)真地討論并修改了程序，后面調(diào)試遇到的都是些小問(wèn)題，無(wú)非是打漏或者打錯(cuò)這類問(wèn)題。5.2 心得工程上的問(wèn)題很多不是一個(gè)人的能力可以解決的，所以不能老是想著單干、蠻干，一定要發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量，多討論，討論往往可以碰撞出思想的火花來(lái)。做事的時(shí)候一定要靜下心來(lái)，保持專注，不能老想著快，不然會(huì)弄出很多本可以避免的問(wèn)題，敲代碼的時(shí)候，為了求快，結(jié)果調(diào)試的遇到小問(wèn)題花了可不少時(shí)間才解決。本次課程設(shè)計(jì)，讓我知道了要想解決工程上的問(wèn)題，必須現(xiàn)將問(wèn)題具體化、模塊化，然后再逐個(gè)擊破，這樣才能更有效率地解決整個(gè)工程設(shè)計(jì)再到實(shí)物的問(wèn)題。附錄一：仿真圖附錄二：程

11、序#include#include#define TIME (0X10000-50000)#define FLAG 0XEF/鬧鐘標(biāo)志/引腳連接圖sbit rst=P35;sbit clk=P34;sbit dat=P33;sbit rs=P15;sbit rw=P16;sbit e=P17;sbit DQ=P14; /溫度輸入口sbit ACC_7=ACC7;/全局變量及常量定義unsigned char i=20,j,time116;unsigned char alarm2,time215,time3;unsigned char code Day=31,28,31,30,31,30,31,

12、31,30,31,30,31;/12個(gè)月的最大日期(非閏年)/音律表unsigned int code table1=64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178,65217;/發(fā)聲部分的延時(shí)時(shí)間unsigned char code table2=0x82,1,0x81,0xf4,0xd4,0xb4,0xa4,0x94,0xe2,1,0xe1,0xd4,0xb4,0xc4,0xb4,4,0;/LCD自建字unsigned char code tab=0x18,0x1b,5,

13、4,4,5,3,0,0x08,0x0f,0x12,0x0f,0x0a,0x1f,0x02,0x02,/年0x0f,0x09,0x0f,0x09,0x0f,0x09,0x11,0x00,/月0x0f,0x09,0x09,0x0f,0x09,0x09,0x0f,0x00;/日 /*溫度小數(shù)部分用查表法*/unsigned char code ditab16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09;/鬧鐘中用的全局變量unsigned char th1,tl1;unsigned c

14、har temp_data2=0x00,0x00; / 讀出溫度暫放bit flag;/18b20存在標(biāo)志位/*11微秒延時(shí)函數(shù)*/delay(unsigned int t)for(;t0;t-);/*18B20復(fù)位函數(shù)*/RST18B20(void)unsigned char i;DQ=1;_nop_();_nop_();DQ=0; /delay(50); / 550usDQ=1; / delay(6); / 66usfor(i=0;i0; i-) /DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/5us

15、DQ=val&0x01; /最低位移出delay(6); /66usval=val/2; /右移一位DQ=1;delay(1); /*18B20讀1個(gè)字節(jié)函數(shù)*/從總線上讀取一個(gè)字節(jié)unsigned char Read1Byte18B20(void)unsigned char i;unsigned char value=0;for (i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();value=1;DQ=0; /_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4usDQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4us if(DQ)

16、value|=0x80;delay(6); /66usDQ=1;return(value);/*讀出溫度函數(shù)*/Read18B20()RST18B20(); /總線復(fù)位if(!flag)/判斷ds1820是否存在?若ds18b20不存在則返回return;/Write1Byte18B20(0xCC); / Skip ROM/Write1Byte18B20(0x44); / 發(fā)轉(zhuǎn)換命令/delay(70);Write1Byte18B20(0xCC); /發(fā)Skip ROM命令Write1Byte18B20(0xBE); /發(fā)讀命令temp_data0=Read1Byte18B20(); /溫度低

17、8位temp_data1=Read1Byte18B20(); /溫度高8位RST18B20();Write1Byte18B20(0xCC); / Skip ROMWrite1Byte18B20(0x44); / 發(fā)轉(zhuǎn)換命令/*溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)*/DealTempData()unsigned char n=0,m; if(temp_data1127)/負(fù)溫度求補(bǔ)碼temp_data1=(256-temp_data1);temp_data0=(256-temp_data0);n=1;time213=ditabtemp_data0&0x0f+0;time212=.;m=(temp_data0&0xf

18、0)4)|(temp_data1&0x0f)4);/if(n)m-=16;time29=m/100+0;time211=m%100;time210=time211/10+0;time211=time211%10+0;if(time29=0)/最高位為0時(shí)都不顯示time29=0x20;if(n)/負(fù)溫度時(shí)最高位顯示-time29=-;if(time210=0)if(n)time210=-;time29=0x20;elsetime210=0x20;if(time211=0&time213=0)time211=time212=0x20;delay1ms(unsigned char time)/延時(shí)

19、1msunsigned char i,j;for(i=0;itime;i+)for(j=0;j250;j+);/使能1602EnableLCD()rs=0;rw=0;e=0;delay1ms(3);e=1;/寫LCD函數(shù)WriteLCD(unsigned char i)P0=i;rs=1;rw=0;e=0;delay1ms(2);e=1;/寫LCD內(nèi)部地址函數(shù)WriteLCDRAM(unsigned char data *address,m)unsigned char i,j;for(i=0;im;i+,address+)j=*address;WriteLCD(j);/LCD顯示LCDSHOW

20、()P0=0XC;/顯示器開、光標(biāo)關(guān)EnableLCD();P0=0x80;/寫入顯示起始地址EnableLCD();WriteLCDRAM(time1,16);P0=0xc1;/寫入顯示起始地址EnableLCD();WriteLCDRAM(time2,15);/自建字函數(shù)庫(kù)DesignHZ()unsigned char i;P0=0x40;EnableLCD();for(i=0;i32;i+)WriteLCD(tabi);delay1ms(2);/寫DS1302子程序WriteDS1302(unsigned char address)unsigned char i;clk=0;_nop_(

21、);rst=1;_nop_();for(i=0;i=1;clk=0;/讀DS1302子程序unsigned char ReadDS1302()unsigned char i,j=0;for(i=0;i=1;_nop_();clk=0;_nop_();if(dat)j|=0x80;_nop_();clk=1;return(j);/部分顯示數(shù)據(jù)初始化TimeInit()time11=time113=time28=time29=time210=0x20,time214=0;time16=1,time19=2,time112=3,time12=2,time13=0;time114=W,time22=t

22、ime25=:;WriteDS1302(0xc1);alarm0=ReadDS1302();rst=0;WriteDS1302(0xc3);alarm1=ReadDS1302();rst=0;WriteDS1302(0xc5);time10=ReadDS1302();rst=0;/讀取時(shí)間ReadTime()unsigned char i,m,n;WriteDS1302(0x8d);/讀取年份m=ReadDS1302();rst=0;time14=m/16+0x30;time15=m%16+0x30;WriteDS1302(0x8b);/讀取星期m=ReadDS1302();rst=0;tim

23、e115=m+0x30;for(i=7,n=0x89;i11;i+=3,n-=2)/讀取月份和日期WriteDS1302(n);m=ReadDS1302();rst=0;time1i=m/16+0x30;time1i+1=m%16+0x30;for(m=0,i=0,n=0x85;i7;i+=3,n-=2,m+)/讀取時(shí),分,秒WriteDS1302(n);timem=ReadDS1302();rst=0;time2i=timem/16+0x30;time2i+1=timem%16+0x30;time0() interrupt 1 using 1i-;if(i=0)if(j!=0)j-; i=2

24、0;TH0=TIME/256,TL0=TIME%256;/鬧鐘部分intime1() interrupt 3TH1=th1,TL1=tl1;P3_2=!P3_2;/顯示鬧鐘設(shè)置數(shù)據(jù)showalarm()unsigned char i,j,a,b,n;ET1=1;for(j=0;j=4; if(a=0)TR1=0;goto D1;a=(-a)1)/2;TH1=th1=table1a/256,TL1=tl1=table1a%256;TR1=1;D1:dob-;for(n=0;n2)i+;j=(time110&0xf)*10+(time111&0xf);i+=j;i%=7;if(i=0)i=7;re

25、turn(i);/設(shè)置時(shí)間settime()unsigned char i=0x85,year,month,day,n;time26=time27=0x30,time114=time115=0x20;LCDSHOW();while(1)P0=0xe;/顯示器開、光標(biāo)開EnableLCD();P0=i;/定光標(biāo)EnableLCD();P2=0xf7;if(P2!=0XF7)delay1ms(100);/延時(shí)0.1s去抖動(dòng)if(P2!=0XF7)j=7;if(P2=0X77)i+=3;if(i=0x8e)i=0xc2;else if(i0xc5)i=0x85;else if(P2=0xb7)yea

26、r=(time14&0xf)*10+(time15&0xf);month=(time17&0xf)*10+(time18&0xf);day=(time110&0xf)*10+(time111&0xf);if(i=0x85)year+;if(year99)year=0;if(year%4)!=0)if(month=2&day=29)day=28;else if(i=0x88)month+;if(month12)month=1;if(dayDaymonth-1)day=Daymonth-1;if(month=2&(year%4)=0)day=29;else if(i=0x8b)day+;if(da

27、yDaymonth-1)if(month=2&(year%4)=0)if(day29)day=1;if(month!=2)day=1;else if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n+;if(n23)n=0;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time23&0xf)*10+(time24&0xf);n+;if(n59)n=0;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;time14=year/10+0x30;time15=year%10+0x30;time17=month/10+

28、0x30;time18=month%10+0x30;time110=day/10+0x30;time111=day%10+0x30;LCDSHOW();else if(P2=0xd7)WriteDS1302(0x8c);WriteDS1302(time14&0xf)*16+(time15&0xf);rst=0;WriteDS1302(0x8a);WriteDS1302(setweek();rst=0;for(i=7,n=0x88;i11;i+=3,n-=2)WriteDS1302(n);WriteDS1302(time1i&0xf)*16+(time1i+1&0xf);rst=0;for(i=

29、0;i7;i+=3,n-=2)WriteDS1302(n);WriteDS1302(time2i&0xf)*16+(time2i+1&0xf);rst=0;TR0=0;time114=W;return;elseTR0=0;time114=W;return;if(j=0)TR0=0;time114=W;return;/設(shè)置鬧鐘setalarm()unsigned char i,n;for(i=1;i0xc5)i=0xc2;else if(P2=0xb7)if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n+;if(n23)n=0;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time23&0xf)*10+(t