课程设计(论文)-基于单片机的电子日历设计

刘工在线

一、设计目的和要求
单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞
! N; E' P( G! T1 T  I机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和
% S0 z. a/ j5 A  U0 e5 b数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等， 这些都离不开单片机。
- x& m8 A( F9 ^! @  }单片机是集 CPU ,RAM ,ROM定 , 时，计数和多种接口于一体的微控制器。 它体积小，成本低，
5 v$ K) k1 V8 L6 @( y功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51 系列单片机是各单片机中最为典型
和最有代表性的一种。这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发
软、硬的能力。通过对一个基于单片机的能实现电子日历功能电子时钟的设计，从而达
* P! j6 d( p; ~/ s( D8 |6 P8 n/ i到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、
) I  ^. c1 h0 ?* z0 }6 v8 d' m显示电路、和复位电路等部分构成，能实现时钟日历显示的功能，能进行时、分、秒的显
示。
% A, }7 X+ D% i: ~  M* n. G系统设计要求:电子日历能显示，能调整。基于51 系列的单片机进行的电子万年历设
计可以显示年月日时分秒及周信息，具有可调整日期和时间功能。在设计的同时对单片机
的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。具体实现功能：显示年月日时分秒及星
) K0 l  p( a1 Y" x, e/ m/ t2 z期信息，具有可调整日期和时间功能，与即时时间同步。
主要使用到的工具和器件：
5 [5 ^3 U  L5 z! `0 @Keilc51
6 }1 u7 G) h9 T' I- \# C+ ZProtues
DS1302
! p) g# J8 Z, o$ s% B7 A2 hAT89S52
LCD12864
( C3 Z: p% c+ k基于单片机的电子日历设计
2
二、方案设计
每一系统都有几个核心的模块。它对整个系统的性能有非常大的影响。比如
系统的主控。
2.1 主控芯片选择方案论证
方案一：选择51 系列的单片机； AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，
具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，
4 }- D9 \9 D( P( k与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适
于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52
# v& j: K5 W) P. \6 e/ S为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：
8k 字节Flash，256 字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个16 位
$ k$ q$ p! S" j4 H( x定时器/ 计数器，一个6 向量2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，
AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作， 支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， CPU 停
, h6 ]7 C+ E7 }$ l0 H8 ]止工作，允许RAM、定时器/ 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， RAM内容
1 V* O. o( c- Z( w, z被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
方案二：选择msp430 系列单片机； MSP430 系列单片机是一个16 位的单片机，采用
0 E3 d) i5 b: p0 l$ ?) h6 z了精简指令集（ RISC）结构，具有丰富的寻址方式（ 7 种源操作数寻址、4 种目的操作数
" @9 K% g2 S- Z9 ^, S) d* R寻址）、简洁的27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器
都可参加多种运算； 还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（ WDT）、模
拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、
* m; U9 M% _6 `, HSPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10 位/12 位ADC、16 位Σ-Δ ADC、DMA、I/O 端口、
基本定时器（ Basic Timer）、实时时钟（ RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。
其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位； 模拟比较器进行模拟电压的比较， 配合定时器，
可设计出A/D 转换器； 16 位定时器（ Timer_A 和Timer_B）具有捕获/ 比较功能，大量的
捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM 等；有的器件更具有可实现异步、
2 ]5 o& Q- E& ]. ]. h: g! R4 D同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的I/O 端口， P0、
+ U" J5 ^# e1 W! C* y( qP1、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入； 10/12 位硬件A/D 转换器有较高
# `$ ]9 e* c3 O" b3 M/ r2 g8 a: I3 z的转换速率，最高可达200kbps ，能够满足大多数数据采集应用； 能直接驱动液晶多达160
段；实现两路的12 位D/A 转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了
! T) ^1 ~( R2 q  ^# t0 ]基于单片机的电子日历设计
. W' {7 S8 w1 h1 |5 S3
增加数据传输速度， 而采用的DMA 模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单
5 G  a  H# x# r0 i. {; E6 G, T片解决方案提供了极大的方便。
方案对比：
运算周期：时钟显示最小单位为秒， 51 和msp430 的运算周期都在1 秒之内，这
一点都满足要求。
IO 口是否满足系统设计要求： 51 有32 个IO 口， msp430 的IO 口则更多。这一点
都满足要求。
是否需要外加时钟芯片： 采用定时器， 误差较大。Msp430 内部就有时钟RTC单元，
51 单片机需要外加。
! P% e1 A) a, Z+ g选择51 单片机作为系统的主控；
6 o8 v6 P/ t. Y) O  i4 x* Z2.2 显示模块方案选择
方案一：用数码管显示：采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字
, N: C- J' d* [合适,采用动态扫描法与单片机连接时,虽然占用的单片机口线少，并且人站在远处夜能观
看到时间。
方案二：用LCD显示：采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文
字,图形,显示多样,清晰可见，并且使用串行接口占用IO 数比使用数码管少，但是人站在远
处观看很难看清时间，且成本较高。
方案对比：由于这次是实验式课程设计，采用LCD显示，接线简单且编程简单。
2.3 时钟模块选择
* p$ N( P4 p  n方案一：用专用时钟模块DS1302：DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低
) X/ [2 I2 S3 f6 m% k! T8 M$ Q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
' ?1 t5 w( A+ m: o, S9 g* c闰年补偿功能，工作电压为2.0V～5.5V。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31×8 的用于临时
- V, x; M+ Y! L9 j0 i性存放数据的RAM 寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主
9 M, A2 u0 U/ O3 h% O6 n9 O/ [电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。
使用DS1302，接线简单，编程简单，并且断电时，可使用电池保持DS1302继续工作，
8 L* L3 B0 u/ _确保时间正确。
$ K  f2 w3 G' S% X  a* G- U方案二：用主控芯片的定时器：用定时器最为时钟源，误差大，编程复杂。
" {9 `: U  ?! v0 E% _- h" m! T) B综上所述：采用51 单片机， LCD显示和时钟模块DS1302。

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