基于单片机的电子万年历设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的电子万年历设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

will to achieve calendar of a multifunctional electronic clock design,Thereby achieve studying and understanding the relevant directives MCU in all aspects of the application. By main control AT89C5 keystroke circuit and restore circuit ponented, to achieve clock calendar display function can be carried out, hours seconds of the show and realtime temperature display. Keywords : Monolithic singlechip,lunar calendar demand, perpetual calendars XIV 引言 随着微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。 单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点，在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头，单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电 一体化等专业技术人员必须掌握的技术。 而 电子万年历作为电子类小设计不仅是市场上的宠儿，也是是单片机实验中一个很常用的题目。 因为它的有很好的开放性和可发挥性，因此对作者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。 而且在操作的设计上要力求简洁，功能上尽量齐全，显示界面也要出色。 数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用，壁挂式 LED数码管显示的日历钟逐渐受到人们的欢迎。 LED 数字显示的日历钟显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视，并且还 可以扩展出多种功能。 所以，电子万年历无论作为比赛题目还是练习题目都是很有价值。 基于单片机的电子万年历设计 1 第一章 绪论 立题背景 在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。 为了更好的利用我们自己的时间，我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。 钟表的发展是非常迅速的，从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都只是完成一种功能——计时功能，只是工作原理不同而已，在人们的使用过程中，逐渐发现了钟表的功能太单一，没有更大程度 上的满足人们的需求。 因此在这里，我想能不能把一些辅助功能加入钟表中。 在此设计中所设计的钟表不但具有普通钟表的功能，它还能实现额外的功能：世界时、农历显示。 人类不断研究，不断创新纪录。 发展到现在人们广泛使用的 电子 万年历。 电子万年历的发展现状及前景 电子 万年历是采用 基于单片机以 实现对 .时 ,分 ,秒 .数字显示的计时装置 ,广泛用于个人家庭 ,车站 , 码头办公室等公共场所 ,成为人们常生活中不可少的必需品 ,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用 ,使得 电子 钟的精度 ,远远超过老式钟表 , 钟表的数字化给人们生产 生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。 诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，但是所有这些，都是以钟表 电子 化为基础的。 因此，研究 电子 万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。 它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，对于电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能。 综上所述此 电子 万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符 合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。 本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析 该电子万年历使用 12MHZ 晶振与单片机 8052 相连接，通过软件编程的方法实基于单片机的电子万年历设计 2 现了以 24 小时为一个周期，同时显示小时、分钟和秒的要求。 利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据。 同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。 电子万年历设计与制作可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。 若用数字电路完成 ，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。 若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，这样一来就降低了硬件电路的复杂性，从而使得其成本降低，更适合我们生自主研发。 所以在该设计与制作中我选用了单片机 8051，它是低功耗、高性能的 CMOS 型 8 位单片机。 因此，采用单片机 8051 原理制作的电子万年历，不仅仅在原理上能够成功实现计时等功能，也更经济，更适用，更符合我们实际生活的需要，对我们生来说也更 加有用。 第二章 单片机 单片机简介 单片机原理 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器 /计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 单片机历史 1) SCM 即 单片微型计算机 （ Single Chip Microputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。 “创新模式 ”获得成功，奠定了 SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。 在开创嵌入式系统独立发展道路上， Intel 公司功不可没。 2) MCU 即微控制器（ Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。 它所涉及的领域都与对象系统相关，基于单片机的电子万年历设计 3 因此，发展 MCU 的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。 从这一角度来看， Intel 逐渐淡出 MCU 的发展也有其客观因素。 在发展 MCU 方面，最著名的厂家当数 Philips 公司。 单片机应用领域 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹 的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡 ，民用豪华轿车的安全保障系统， 录像机 、 摄像机 、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单 片机。 更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。 因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 定时 /计数器 定时 /计数器的结构 定时 /计数器的实质是加 1 计数器（ 16 位），由高 8 位和低 8 位两个寄存器组成。 TMOD 是定时 /计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON 是控制寄存器，控制 T0、 T1 的启动和停止及设置溢出标志。 组成图如下图 () 图（ ） 定时 /计数器 的工作原理 GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T H 1 T L 1 T H 0 T L 0T 1 方 式T 0 方 式T 1 引 脚T 0 引 脚机 器 周期 脉 冲内 部 总 线T M O DT C O N外 部 中 断 相 关 位TF1TR1TF0TR0基于单片机的电子万年历设计 4 加 1 计数器输入的计数脉冲有两个来源 ,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经 12 分频后送来；一个是 T0 或 T1 引脚输入的外部脉冲源。 每来一个脉冲计数器加 1，当加到计数器为全 1 时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使 TCON 中 TF0 或 TF1 置 1，向 CPU 发出中断请求（定时 /计数器中断允许时）。 如果定时 /计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。 定时 /计数器的控制 80C51 单片机定时 /计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。 TMOD 用于设置其工作方 式； TCON 用于控制其启动和中断申请。 1） 工作方式寄存器 TMOD 工作方式寄存器 TMOD 用于设置定时 /计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于 T1。 其格式如下 表 ()： 表 () GATE：门控位。 GATE＝ 0 时，只要用软件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 为 1，就可以启动定时 /计数器工作； GATA＝ 1 时，要用软件使 TR0 或 TR1 为 1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时 /计数 器工作。 即此时定时器的启动条件，加上了或引脚为高电平这一条件。 ： 定时 /计数模式选择位。 ＝ 0 为定时模式 ； =1 为计数模式。 M1M0：工作方式设置位。 定时 /计数器有四种工作方式，由 M1M0 进行设置。 设置表如下表（ ） C/T C/T C/T基于单片机的电子万年历设计 5 表（ ） 2）控制寄存器 TCON TCON 的低 4 位用于控制外部中断 ,已在前面介绍。 TCON 的高 4 位用于控制定时 /计数器的启动和中断申请。 其格式如下 表 ()： 表 ()  TF1（ ）： T1 溢出中断请求标志位。 T1 计数溢出时由硬件自动置 TF1 为 1。 CPU 响应中断后 TF1 由硬件自动清 0。 T1 工作时，CPU 可随时查询 TF1 的状态。 所以， TF1 可用作查询测试的标志。 TF1 也可以用软件置 1 或清 0，同硬件置 1 或清 0 的效果一样。  TR1（ ）： T1 运行控制位。 TR1 置 1 时， T1 开始工作； TR1置 0 时， T1 停止工作。 TR1 由软件置 1 或清 0。 所以，用软件可控制定时 /计数器的启动与停止。  TF0（ ）： T0 溢出中断请求标志位，其功能与 TF1 类同。  TR0（ ）： T0 运行控制位，其功能与 TR1 类同。 定时 /计数器的工作方式 方式 1 方式 1 的计数位数是 16 位，由 TL0 作为低 8 位、 TH0 作为高 8 位，组成了 16 位加 1 计数器。 原理图如下图 (): T F 1T R 1T F 0T R 0G A T EC / TM 1M 0G A T EC / TM 1M 01amp。 ≥ 110T 0 引 脚I N T 0 引 脚10机 器 周 期T H 0 T L 08 位 8 位溢 出T C O NT M O DD 0D 7D 7D 0申 请中 断基于单片机的电子万年历设计 6 图 () 计数个数与计数初值的关系为： 定时时间 =（ 216T0初值 ） 时钟周期 12 定时器的初始化过程 (1)根据 要求选择方式，确定方式控制字，写入方式控制寄存器 TMOD。 (2)根据要求计算定时 /计数器的计数值，再由计数值求得初值，写入初值寄存器。 (3)根据需要开放定时 /计数器中断。 (4)设置定时 /计数器控制寄存器 TCON 的值，启动定时 /计数器开始工作。 (5)等待定时 /计数时间到，则执行中断服务程序；如果查询处理则编写查询程序，判断溢出标志，溢出标志等于 1，则进行相应处理。 中断系统 中断概述 中断是指计算机在执行某一程序的过程中 , 由于计算机系统内、 外的某种原因 , 而必须中止原程序的执行 , 转去执行相应的处理程序 , 待处理结束之后 , 再回来继续执行被中止的原程序的过程。 中断的主要功能 及优先级 1)实现 CPU 与外部设备的速度配合 2)实现实时控制 3)实现故障的及时发现与处理 4)实现人机联系 中断优先级越高 , 则响应优先权就越高。 当 CPU正在执行中断服务程序时 , 又有中断优先级更高的中断申请产生 , 这时 CPU 就会暂停当前的中断服务转而处理高级中断申请 , 待高级中断处理程序完毕再返回原中断程序断点处继续执行 , 这一过程称为中断嵌套。 80C51 定时中断 基于单片机的电子万年历设计。