1、 2.1 主控制器AT89C516 2.2 DS1302芯片7 2.3 12846液晶显示屏7 2.4电容RESPACK-883 系统硬件设计8 3.1 系统硬件设计框图及特点8 3.2 硬件电路设计10 3.2.1电子万年历概述及原理图10 3.2.2电路设计10 3.2.3系统硬件概述104系统软件设计11 4.1流程图及系统程序设计12 4.1.1程序流程图13 4.1.2时间控制流程图14 4.2系统程序设计15 4.2.1阳历程序设计16 4.2.2阴历程序设计175 Proteus软件仿真18 5.1 Proteus ISIS 简介19 5.2 Proteus和Keil C51整合
2、构建单片机仿真环境20 5.3 Proteus对电子万年历的硬件电路设计21 5.4用Proteus对电子万年历进行仿真测试226 结论27致谢28参考文献29摘要 在现代社会繁忙的工作与生活中，时间与我们每个人都密不可分，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。由于经济的发展和科学技术的不断提高，人们从观看太阳来判断时间发展到现在通过电子钟表读取时间，人类观测时间的方式在发生改变。如今新出现的电子万年历，除了能够观测时间之外还具备许多的功能，例如，能够显示温度、星期、日期等和人类的生活息息相关的信息，而且这种电子表还有许多的有点，例如：电路简单、显示直观，从而
3、能够帮助人们更加直接和及时的获取信息。正因为它具备了以上的这些功能和优点，所以发展前景相当好。这种电子万年历的核心部件是单片机AT89C51，利用此部件来对钟芯片DS1302进行调控，进而能够显示出时间；其中温度的显示是通过温度传感器DS18B20来实现；闹钟的功能是通过蜂鸣器的运作来实现；对于时间以及闹钟时间可通过独立式按键来调节。本文重点讨论AT89C51单片、钟芯片DS1302钟芯片以及电子万年历的电路和软件设计的工作原理及相关的功能。此万年历有关时间的所有功能可以按照具体需要通过对有关部件的调整来实现。例如，可以通过单机片对液晶显示器进行调控，从而可以显示万年历，可以利用Proteus
4、软件对设计好的电路和软件进行仿真，最后实现相关的功能。关键词：单片机；电子万年历；AT89C51；DS1302；Proteus；仿真Abstract In the busy work and life in modern society, and every one of us is closely related to everyone under the influence of time, in order to make better use of our own time, we must have a measure of time, resulting in a watch. W
5、ith the development of society, science and technology, human beings that time from the view of the sun, the electronic clock pendulum clock to now, continuous research and innovation. At the same time in the observation time in order to understand other human related information, such as temperatur
6、e, week, date, the birth of the electronic calendar, it set the time, date and week in a body, with easy to read, intuitive display functional diversity simple circuit and many other advantages, conform to the trend of the development of electronic instruments. It has broad market prospects. The ele
7、ctronic calendar based on MCU AT89C51 as the control core, through the MCU to control the clock chip DS1302 read the realization of time; the temperature sensor DS18B20 to realize temperature acquisition; buzzer alarm clock; LCD QC12864B implementation time, week and temperature display; independent
8、 keys to achieve the adjustment of time and alarm time. This paper mainly introduces the circuit design and software design of AT89C51 single chip microprocessor and Dsl302 real-time clock chip. It can display the Gregorian calendar year, month, day, week, hour, minutes, seconds, and can be adjusted
9、 according to the needs of each bit. Then SCM control LCD display module to display the electronic calendar, gives the hardware circuit design, software design and programming, through the Proteus software, the simulation of hardware circuit and software programming, has certain practical value. Key
10、words: SCM;electronic calendar;AT89C51;DS1302;Proteus;simulation1 绪论1.1选题背景及意义1.1.1选题背景随着人们活水平的提高，传统的纸质日历已经不能满足人们的需求。环保观念的深入人心，使得一种新的环保的、方便的日历走进人们的视线，这便是电子日历，又称万年历。电子万年历具备很多优点，而且功能齐全，它除了能够显示时间以外，还能够显示温度、星期、日期等和人类的生活息息相关的信息，并且显示直观、电路简单，能够直接、及时的读取信息，顺应了现代的发展潮流。由于电子科技的飞速发展，尤其是大规模集成电路的发展，使得人民的生活发生了重大改变。
11、以单片机为核心部件的电子产品已经被普及。而电子万年历由于其功能齐全、读取方便，已经被普遍应用于电子领域，其市场相当可观。最近几年，国内也逐渐注重电子万年历的设计和开发，不过在其发展的过程中，遇到了很多困难，例如：产品的结构有问题、企业生产的产品主要是耗费大量劳动力的产品、对技术要高的产品和发达国家比起来差距较大、生产要素逐渐失去了其重要的作用、生产能耗过大、产生效率不高、有害物质的排放治理不合理、对造成生态的威胁严重、公司的规模不大、技术水平不高、管理能力不强等。所以国内在电子万年历的开发过程中遇到了瓶颈，必须要制定正确的发展战略。1.1.2选题意义本设计目的在于利用单片机设计出一种简单方便的
12、，便于携带且功能丰富的多功能万年历，将数字时钟、温湿度显示报警、年月日公历显示等功能设计到这一装置上面，方便人们的生活，替代传统的纸质日历，节能环保。由于电子产品的投入不高，而收益又很好，并且具有广阔的市场前景，因此电子产品行业飞速发展。电子万年历便是一个很好的例子，它集时钟显示，阳历年、月、日，和阴历年、月、日，闰年、闰月等功能，趣味电子信息历相比传统石英钟来说，外形更小巧精致、性能更好、成本更低，所以使用LED的日历钟受到人们的欢迎，并且很多场合都适用，例如：卧室、客厅、办公室、会议厅、广场等。LED数字显示的电子历具有方便读取、走时精确、显示清晰等特点，所以在被引入到各个电子产品已经家用
13、电器中。此日历之所以如此受欢迎，都是得益于其设计和制作过程精细完整人们可以通过这些过程更加仔细的了解产品的制作步骤以及产品的特征。1.2国内外研究现状 目前，国外对万年历研究的主要内容包括：自动报警、自动响铃、自动调控时间、按照预定的时间自动放广播、自动启动开启或关闭路灯、按照预设的时间准确控制烘箱的工作、自动开关动设备以及电器的定时启动等，不过以上的功能的实现都是要建立在钟表数字化的基础之上的。所以，探究万年历，以及使其运用领域更广泛，对人类的生活与科技的发展有重要的作用。数字万年历能够准确的计算年、月、周、日、时、分、秒，它就还可以通过直观的方式把这些信息清楚的显示出来，而且还能够对时间进
14、行调节。根据以上的描述，我们可以总结出电子万年历的以下特点：显示清晰、读取直接、功能齐全、经济实惠等。能够顺应电子产品的发展潮流，市场前景相当可观。最近几年，国内也逐渐注重电子万年历的开发和应用，使得这种先进的电子产品也能给中国公民带来方便，使得大家都可以享受它所有的功能。不过国内在这方面的发展过程中面临着许多的挑战，而且会遇到许多的问题。例如：产品的结构有问题、企业生产的产品主要是耗费大量劳动力的产品、对技术要高的产品和发达国家比起来差距较大、生产要素逐渐失去了其重要的作用、生产能耗大、产生效率不高、有害物质的排放治理不合理、给生态的发展带来严重的影响、公司个规模不大、技术水平不高、管理能力
15、不强等。此外电子万年历在国内开发的过程中还会面临以下问题：要从哪些方面去了解国内电子万能历的发展情况，采用何种方法来对中国万年历目前的发展进行评估，它在国内的发展势态乐观不乐观，以及它是否符合目前国内经济发展的趋势等问题等。这些众多的问题都表明我国电子万年历的开发遇到的瓶颈，必须制定正确的方案来解决这些问题。国内对于电子万年厉的有关分析，描述了全球电子万年历整个的发展经历以及国内关于电子万年厉的发展过程，并且发现了我国在这方面的发展与国外一些先进国家的差距，首次指出“新型电子万年历产业”以及可以取代它的产品这一问题，在这个前提下，从以下几个方面来对“新型电子万年历产业”以及可以取代它的产品的进
16、行定义，它们分别是：以人为本、保护环境、开拓创新、走向未来。依照“新型电子万年历产业”以及可以取代它的产品的有关评估和量化标准，以一个完全不一样的角度推测中国万年历未来的发展前景，并且在此前提下，仔细的分析了国内的各个行政区以及大城市的电子万年历现阶段的发展情况。国外的许多科技公司与科研人员对单片机万年历的研究从没有停止过，其中以美国Dallas公司为领头羊。美国Dallas公司生产的产品主要是一些精细的部件，例如：DS1302,DS12887，X1203芯片，公司现有的相关资料中有对时钟芯片的全面讲解。此公司选取钟芯片DS12887作为核心部件，此芯片的内部安装有适应晶体振荡器。这种芯片的精
17、确度极高，而且功能也很齐全，应用的程序也很简洁，并且可以对它进行相应的调节。为了避免时钟在遇到各种不良状况时会停止运行，在芯片的里面设计有锂电池。每当遇到电量不足或者忽然断电等状况，时钟会自动切换到里面的锂电池来保证时钟继续工作。并且就算时钟的内部系统不执行相关命令，锂电池也可以维持芯片的功能，从而保证时间的准确度。 Tietze.ch.Schenk介绍了电子电路系统设计方法的主要步骤，描述用于设计规范、综合、仿真和验证的不同方法和工具，介绍硬件描述语言、模型实现，以及不同抽象层得电路、模块和系统的设计技术。在此过程中，我学到了电子电路的有关设计方法和思路，并且懂得将学到的相关思路运用到现实当
18、中。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容 液晶显示模块在各种测量仪器、测量装置、显示仪表等日用电子产品中的应用越来越广泛，并且对器件的测量精度：和显示精度的要求也越来越高，尤其是对时间的测量不但要准确，而且需要读取数值更直观更方便。本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：1.选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。2.根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。 3.要求该万年历的功能包括时钟显示、年月日公历显示等。4.设计外部电路。5.用keil编写程序。6.用proteus进行仿真。7.
19、制作实物，调试达到实验要求。1.3.2研究方法 全文通过两个型号单片机实现了12864点阵显示，表现为万年历的模块运行设计过程。两款单片机型号是DS1302以及AT89C51，在万年历设计中，还使用了Proteus进行电路仿真分析。1.3.3本课题的关键问题及解决问题的思路（1）计数的实现 采用DS1302芯片，该芯片有计数端口，通过编写计数程序计数，实现年、月、日、时、分、秒的进位计数（2）显示的实现显示模块主要由液晶屏（型号QC12864B）构成，该构成方式的经济成本较低，适用范围广，多见于常规小型设备等的显示将该芯片的端口与LPC2138的相应I/O口连接起来，通过编写LPC2138的程
20、序实现该显示屏的显示功能。显示器的温度控制范围是-20+70。该显示器优势体现在显示效果清晰可辨，时间读取时相对直观可见，取值效果相对精确。对电路的运行要求较易实现。2 电子万年历选择器件介绍21主控制器AT89C51AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与
21、工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示。22 DS1302芯片DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于
22、临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是基于芯片DS1202的换代商品，但其同时能与DS1202芯片兼容，与一代芯片不一样的地方在于该芯片增加了新的电源引脚（主、备电源均进行了设计），后备电源还能获得电流充电的补充功能。2.3 12864液晶显示屏12864是128*64点阵液晶模块的点阵数简称，业界约定俗成的简称。该点阵构成方式的经济成本较低，适用范围广，多见于常规小型设备等的显示。图 1 12864液晶显示屏图2 12864液晶显示屏基本参数2.4 电容RESPACK-8 排阻（Network Resistor），即网络电阻器（Wire-wound Resistor）。排阻是将众多的电
23、阻集中组合装配于一体后构成。其中设定了一个公共的引脚可以将各个电阻的一个引脚连接在一起，电阻的另一个引脚完全正常引出。由上可以得到排阻之间有M个电阻构成，那么整体包含M+1个引脚。从结构上来看，排阻的最左侧是公共引脚，标示为一个单独的色点。排阻的特征是安装简易、占用体积小，适合电子器件。因而在计算机、LED、电脑主板结构以及微小家电中应用广泛。排阻的公共端外观颜色常为黑色或者黄色，其在封装带标示为白色点状。3 系统硬件设计3.1系统硬件的设计系统硬件框图如图3图 3 系统硬件框图该设计的主要特点是：功能多，能实现年、月、日、星期、时、分、秒、温度的直观显示，而且通过按键能够对时间进行调整。耗能
24、低，仅仅需要3节电池组成，驱动电池工作时间较长。实现闹钟定时功能，当时钟时间与设置好的闹铃时间一致时，蜂鸣器发出闹铃音，这是按下任意按键，可终止闹铃。 本设计中的的控制核心部件是单片机AT89C51，其工作电压值要求为5V,该单片机能耗低，性能高，是一款经典的CMOS 8位单片机，片内含8kBytes ISP（In-system programmable）的只读程序存储器，可以擦拭1000次，器件采取了ATMEL高密度、不易失性存储技术，同时兼容了80C52引脚以及相关指令系统。本芯片内部使用了通用处理器（8位），微型计算机系统AT89C51功能强大，能够为控制应用系统提供存储支持；电路中的时
25、钟部分由DS1302完成我，其特征是自带RAM实时时钟电路，它还可以对年、月、甚至分秒等时间单位进行计时，闰年的功能也已经设定了正确补偿。该时钟芯片工作范围是2.5V5.5V的使用电压。数据传输采取了三线连接方式，能够单次发送多字节信息数据。在芯片DS1302以内，设置了一个存储临时文件及数据的RAM寄存器。这一设置能够自动记录年月日、时秒分等功能单位信息，使用效果良好，另外该芯片自带断电保护功能，能在紧急情况下，自动保存相关数据。而DS18B20则主要负责了温度控制，具备单独的接口方式，该单片机的优势在于其连接主机时，简便易操作，仅需要单线通讯，测温范围是零下55至125，对温度大小的检测精
26、度为0.5摄氏度。当有数个DS18B20时，可以同时并联接线至三线端口，并联数量的上限为8。若数量查过8个则会拉低使用电压，造成传输失稳。驱动的显示功能也需要依靠排阻完成，主要包含了显示屏（12864）以及驱动器（RESPACK-8），该款显示器属于工业用液晶屏，点阵显示成本经济合理，在微小型电子设备中应用广泛。3.2 硬件电路设计3.2.1电子万年历概述及原理图硬件电路设计主要由AT89C51 单片机，DS1302 时钟芯片，DS18B20 温度传感器，13864 液晶显示屏，蜂鸣器以及4 个独立式按键组成。3.2.2电路设计图 4 电子万年历电路原理图上图图4显示了万年历的原理标示图纸，主
27、控件构成基本结构包括AT89C51，DS1302（时钟），RESPACK-8（驱动），12864（液晶显示），以及扫描电路等五个重要部分。3.2.3系统硬件概述（1）主控制器AT89C51ATMEL公司开发的单片机型号AT89C51市场反应良好，利用静态设计方法（80C51），并采取了优异的工艺制造方式。其特征是含程序存储器（不易失），能耗低，性能全面，是一款通用的8位处理器。重要参数是8KB的寄存器结构们能够实现1000次以上的数据擦拭，且有效保存数据时长达10年以上。 256字节内部RAM； 电源控制模式； 时钟可停止和恢复； 空闲模式； 掉电模式； 6个中断源； 4个中断优先级； 4个8
28、位I/O口； 全双工增强型TUAR 3个16位定时/计数器：T0、T1（标准80C51）和增加的T2（捕获和比较） 全静态工作方式：024MHZ（2）时钟电路DS1302 DS1302的性能特性： 实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行比较； 用于高速数据暂存的31*8位RAM； 最少引脚的串行I/O； 2.55.5V电压工作范围； 2.5V时电流小于300nA； 用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式； 简单的三线接口； 可选的慢速充电（至VCC1）的能力。 在进行数据传输时，对DS1302需要初始化处理，具体方法是设置RST到高电平位置，输入8位地址以及命令，保障数据在上升沿得到有效访问。时间周期开始时，命令节需要已经移入寄存器内部，另外关于时钟周期的操作数据，以数据写入的形式实现。时钟的单此脉冲以单字节表达，具体形式是8+8，若脉冲为多字节时，则表现为8+形式，最大字节数为248字节数。假定，传送过程RST为低电
