万年历专业课程设计.doc

基于51单片机万年历设计学生姓名 学 号所在专业电子信息工程所在班级电子1111小组组员指导老师完成日期基于51单片机万年历设计1 需求分析1.1 “需“分析万年历是一个能够显示目前时间、日历、温度信息和设置闹钟报警应用系统，其含有以下功效：（1）能够显示目前时间信息；（2）能够显示目前温度；（3）能够手动修改时间；（4）能够设置闹钟，而且达成设置时间点发出音响信号。1.2 “求“分析设计万年历，需要考虑以下几方面内容：（1）怎样获取目前时间信息，这些时间信息包含时、分、秒、年、月、日、和星期；（2）怎样取得目前温度信息，正确到1C即可；（3）提供必需用户输入设置通道；（4）提供对应显示和报警部件；（5）需要写出适宜软件应用代码。2 方案设计和论证2.1 时间获取方法方案设计和论证方案一：使用单片机内部定时器进行定时，使用软件算法来计算目前时间信息。此种方案即使能够不使用时钟芯片，节省成本，不过时间正确度通常，软件代码复杂。方案二：采取外部扩展实时时钟芯片DS12C887方法来获取对应时间信息。DS12C887是一个高性能芯片，能自动产生年、月、日、时、分、秒等信息，并有闰年修正功效。采取双电源供电方法，可设置备用电源充电方法，提供了对后备电源进行涓细电流充电能力，在能满足精度要求同时价格也比较廉价，性价比较高。所以采取方案二。2.2 显示模块方案设计和论证方案一：采取LED数码管动态扫描。LED数码管价格适中,但只能显示数字和简单字符，且其接口线少。方案二：采取点阵式数码管显示。点阵式数码管是由八行八列发光二极管组成，并不太适合于对数字跟字母进行显示，其关键用于汉字显示。方案三：采取LED液晶显示器。液晶显示器显示功效强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清楚可见，即使价格稍微贵了点，但其接口线多。所以采取方案三。2.3 温度采集方案设计和论证方案一：使用PT铂电阻采集。PT铂电阻依据温度改变只是其电阻值，在实际使用过程，需要额外辅助器件将其转化为电压信号，而且经过调整后送到模/数字转换器件才能让51单片机进行处理。方案二：使用数字温度传感器采集。温度传感器即使、精度采样速度等性能比不上PT铂电阻，不过其没有额外附加器件，且能满足系统对采集精度要求。所以采取数字温度传感器。3 硬件设计3.1 万年历硬件模块显示模块51单片机声音报警模块用户输入模块时钟日历模块温度传感器模块图3-1 万年历硬件模块3.2 万年历电路图3-2 万年历电路3.3硬件基础DS1302硬件基础：(1) 时钟芯片DS1302工作原理：DS1302在每次进行读、写程序前全部必需初始化，先把SCLK端置 “0”，接着把RST端置“1”，最终才给SCLK脉冲。图5为DS1302控制字位7必需置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0。位1至位5指操作单元地址。位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出。DS1302日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。“WP”是写保护位，在任何对时钟和RAM写操作之前，WP必需为0。当“WP”为1时，写保护位预防对任一寄存器写操作。(2) DS1302控制字节DS1302控制字如表-1所表示。控制字节高有效位（位7）必需是逻辑1，假如它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6假如0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示操作单元地址；最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 表3-1 DS1302控制字格式1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/WR(3) 数据输入输出（I/O）在控制指令字输入后下一个SCLK时钟上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。一样，在紧跟8位控制指令字后下一个SCLK脉冲下降沿读出DS1302数据，读出数据时从低位0位到高位7。以下图3-3所表示： 图3-3 DS1302读/写时序图(4) DS1302寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器和日历、时钟相关，存放数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表3-2。表3-2 DS1302日历、时间寄存器 另外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及和RAM相关寄存器等。时钟突发寄存器可一次性次序读写除充电寄存器外全部寄存器内容。 DS1302和RAM相关寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方法下RAM寄存器，此方法下可一次性读写全部RAM31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。1602液晶硬件基础 ：1602通常有14条引脚线或16条引脚线LCD，多出来2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理和14脚LCD完全一样，引脚定义如表3-3所表示：表3-3 1602引脚及其对应功效1602支持一系列指令：（1）清屏指令：表3-4 清屏指令(2)归零指令：表3-5 归零指令（3）输入方法选择指令：表3-6 输入方法选择指令（4）显示开关控制指令：表3-7显示开关控制指令(5) 光标和画面移动指令：表3-8光标和画面移动指令（6）功效设定指令：表3-9功效设定指令(7) CGRAM设置指令：表3-10 CGRAM设置指令(8)DDRAM设置指令：表3-11 DDRAM设置指令（9）读BF和AC指令：表3-12读BF和AC指令（10）写数据指令：表3-13写数据指令（11）读数据指令：表3-14读数据指令4 软件设计系统初始化设置闹钟按键被按下驱动蜂鸣器报警时钟数据和闹钟信息等初始化时钟芯片和液晶显示显示目前数据和温度数据读取DS18B20数据而且进行对应处理读取DS1302时钟数据是否是图4-1 万年历工作步骤5 总结5.1 仿真结果及分析经过数次调试、修改程序，万年历最终在pruteus正常运行起来了。前面因为首次写代码有较多不完善地方，所以调试时候出了很多大问题，第一次发觉大问题后，团体认真地讨论并修改了程序，后面调试碰到全部是些小问题，无非是打漏或打错这类问题。5.2 心得工程上问题很多不是一个人能力能够处理，所以不能老是想着单干、蛮干，一定要发挥团体力量，多讨论，讨论往往能够碰撞出思想火花来。做事时候一定要静下心来，保持专注，不能老想着快，不然会弄出很多本能够避免问题，敲代码时候，为了求快，结果调试碰到小问题花了可不少时间才处理。此次课程设计，让我知道了要想处理工程上问题，必需现将问题具体化、模块化，然后再逐一击破，这么才能更有效率地处理整个工程设计再到实物问题。附录一：仿真图附录二：程序#include#include#define TIME (0X10000-50000)#define FLAG 0XEF/闹钟标志/引脚连接图sbit rst=P35;sbit clk=P34;sbit dat=P33;sbit rs=P15;sbit rw=P16;sbit e=P17;sbit DQ=P14; /温度输入口sbit ACC_7=ACC7;/全局变量及常量定义unsigned char i=20,j,time116;unsigned char alarm2,time215,time3;unsigned char code Day=31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31;/12个月最大日期(非闰年)/音律表unsigned int code table1=64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178,65217;/发声部分延时时间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,5,4,4,5,3,0,0x08,0x0f,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 /*温度小数部分用查表法*/unsigned char code ditab16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09;/闹钟中用全局变量unsigned char th1,tl1;unsigned char temp_data2=0x00,0x00; / 读出温度暂放bit flag;/18b20存在标志位/*11微秒延时函数*/delay(unsigned int t)for(;t0;t-);/*18B20复位函数*/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_();/5usDQ=val&0x01; /最低位移出delay(6); /66usval=val/2; /右移一位DQ=1;delay(1); /*18B20读1个字节函数*/从总线上读取一个字节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)value|=0x80;delay(6); /66usDQ=1;return(value);/*读出温度函数*/Read18B20()RST18B20(); /总线复位if(!flag)/判定ds1820是否存在?若ds18b20不存在则返回return;/Write1Byte18B20(0xCC); / Skip ROM/Write1Byte18B20(0x44); / 发转换命令/delay(70);Write1Byte18B20(0xCC); /发Skip ROM命令Write1Byte18B20(0xBE); /发读命令temp_data0=Read1Byte18B20(); /温度低8位temp_data1=Read1Byte18B20(); /温度高8位RST18B20();Write1Byte18B20(0xCC); / Skip ROMWrite1Byte18B20(0x44); / 发转换命令/*温度数据处理函数*/DealTempData()unsigned char n=0,m; if(temp_data1127)/负温度求补码temp_data1=(256-temp_data1);temp_data0=(256-temp_data0);n=1;time213=ditabtemp_data0&0x0f+0;time212=.;m=(temp_data0&0xf0)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)/最高位为0时全部不显示time29=0x20;if(n)/负温度时最高位显示-time29=-;if(time210=0)if(n)time210=-;time29=0x20;elsetime210=0x20;if(time211=0&time213=0)time211=time212=0x20;delay1ms(unsigned char time)/延时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;/写LCD函数WriteLCD(unsigned char i)P0=i;rs=1;rw=0;e=0;delay1ms(2);e=1;/写LCD内部地址函数WriteLCDRAM(unsigned char data *address,m)unsigned char i,j;for(i=0;im;i+,address+)j=*address;WriteLCD(j);/LCD显示LCDSHOW()P0=0XC;/显示器开、光标关EnableLCD();P0=0x80;/写入显示起始地址EnableLCD();WriteLCDRAM(time1,16);P0=0xc1;/写入显示起始地址EnableLCD();WriteLCDRAM(time2,15);/自建字函数库DesignHZ()unsigned char i;P0=0x40;EnableLCD();for(i=0;i32;i+)WriteLCD(tabi);delay1ms(2);/写DS1302子程序WriteDS1302(unsigned char address)unsigned char i;clk=0;_nop_();rst=1;_nop_();for(i=0;i=1;clk=0;/读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);/部分显示数据初始化TimeInit()time11=time113=time28=time29=time210=0x20,time214=0;time16=1,time19=2,time112=3,time12=2,time13=0;time114=W,time22=time25=:;WriteDS1302(0xc1);alarm0=ReadDS1302();rst=0;WriteDS1302(0xc3);alarm1=ReadDS1302();rst=0;WriteDS1302(0xc5);time10=ReadDS1302();rst=0;/读取时间ReadTime()unsigned char i,m,n;WriteDS1302(0x8d);/读取年份m=ReadDS1302();rst=0;time14=m/16+0x30;time15=m%16+0x30;WriteDS1302(0x8b);/读取星期m=ReadDS1302();rst=0;time115=m+0x30;for(i=7,n=0x89;i11;i+=3,n-=2)/读取月份和日期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+)/读取时,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=20;TH0=TIME/256,TL0=TIME%256;/闹钟部分intime1() interrupt 3TH1=th1,TL1=tl1;P3_2=!P3_2;/显示闹钟设置数据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;return(i);/设置时间settime()unsigned char i=0x85,year,month,day,n;time26=time27=0x30,time114=time115=0x20;LCDSHOW();while(1)P0=0xe;/显示器开、光标开EnableLCD();P0=i;/定光标EnableLCD();P2=0xf7;if(P2!=0XF7)delay1ms(100);/延时0.1s去抖动if(P2!=0XF7)j=7;if(P2=0X77)i+=3;if(i=0x8e)i=0xc2;else if(i0xc5)i=0x85;else if(P2=0xb7)year=(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(dayDaymonth-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+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=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;/设置闹钟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+(time24&0xf);n+;if(n59)n=0;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;LCDSHOW();else if(P2=0xd7)WriteDS1302(0xc0);WriteDS1302(time20&0xf)*16+(time21&0xf);rst=0;WriteDS1302(0xc2);WriteDS1302(time23&0xf)*16+(time24&0xf);rst=0;time10=FLAG;WriteDS1302(0xc4);WriteDS1302(time10);rst=0;TR0=0;TimeInit();return;elseTR0=0;TimeInit();return;if(j=0)TR0=0;TimeInit();return;main()IE=0X82;TMOD=0x11;WriteDS1302(0x8E);/严禁写保护WriteDS1302(0);rst=0;P0=1;/清屏并光标复位EnableLCD();P0=0X38;/设置显示模式:8位2行5x7点阵EnableLCD();P0=6;/文字不动,光标自动右移EnableLCD();DesignHZ();/自建字TimeInit();while(1)ReadTime();/读取时间Read18B20(); /读出18B20温度数据DealTempData(); /处理温度数据LCDSHOW();/显示时间if(time10!=0x20)if(time0=alarm0)if(time1=alarm1)if(time2=0)showalarm();P2=0xf7;if(P2&0XF0)!=0XF0)delay1ms(100);/延时0.1s去抖动if(P2&0XF0)!=0XF0)j=7;TH0=TIME/