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
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
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。
1 o: k5 h% d2 w; E9 @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，
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
+ d3 Q5 B4 i/ L: f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
$ M+ ~  c$ R$ a4 `, z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、
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
0 p+ u6 m! j# b8 Y$ a, Z示。
# p- U3 H- F' L0 x* i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
+ J' L! b( p/ N) q; q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：
3 a! ?3 z8 N. m0 q/ QKeilc51
Protues
6 k4 d8 f" N  C/ e& ^4 `4 i* ~DS1302
6 j( D) _- c, }# e+ t! B. L, eAT89S52
- q: Q" f' i2 U" nLCD12864
基于单片机的电子日历设计
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二、方案设计
( ]9 N1 m) }% p6 m8 }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
/ d2 P2 Q3 f( H系统的主控。
$ u; E2 |  Y  r9 `) h; b8 ~  U2.1 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，
' S. M; l' T8 W  `- ]" _* w6 u2 L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，
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
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：
. R  o2 P8 }+ H  e8 L; v% s8k 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
8 C. D( z. n, M9 Y+ [# I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
* N# A8 }/ I$ u6 {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
- ^' k4 |- ^3 M5 {/ ?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。
1 S5 O! f  ^$ N. \- G$ v) ^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
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
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
+ v6 F, R% b; `/ V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、
% t* I4 ?. z7 ~; O3 \. x) |SPI、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、
0 s: R$ ~: i/ F& _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。
1 d  |! p' X3 B* |7 X# ]8 h6 S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，
! z$ \/ v: N8 [% Q$ N! q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、
% J# w0 I  c' h* W$ F' x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、
P1、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
6 Q2 R& C& K) M& s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
# N/ x7 Y! b* u' ]0 \$ L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
基于单片机的电子日历设计
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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
1 d( i4 q3 B' Q; e* U" n片解决方案提供了极大的方便。
& u6 h& o& a. j. {. b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
7 d  i' Q! A6 f4 |( B7 A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
4 d: T2 t9 p# K. @$ z都满足要求。
* A8 ?9 \- M5 e; @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。
' \( \8 i' ^8 r, w选择51 单片机作为系统的主控；
+ k" r4 y( B7 h2.2 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
/ K0 K, r. u7 j" Q1 P! ~5 ^& I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
% W( W' I9 T% t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
7 c/ r' L/ U3 T/ x" P2 G7 {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
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
9 m, S2 Z. N8 h, S, f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
! E' M* k7 w% c# [% k- u9 L! c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
4 A3 h6 D% ~  V! I. a) j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
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。
  I6 P+ K7 i4 R7 _- T- V9 O% k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，
确保时间正确。
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。
综上所述：采用51 单片机， LCD显示和时钟模块DS1302。

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