基于51单片机的万年日历

南京信息职业技术学院毕业设计论文作者学号系部电子信息学院专业题目

指导教师评阅教师完成时间： 2016 年 03 月 27 日南京信息职业技术学院毕业设计

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毕业设计(论文)中文摘要

题目：基于 51 单片机的电子万年日历

摘要：单片机（Single Chip Microcomputer），其实就是一个简单的微机。只不过

是将微机的 CPU、存储器，I/0 接口，定时器/计数器等集成在一片芯片上罢了。相对微机来说，单片机价格很低，非常适用于简单的控制场合，以降低成本。另外，

它的可靠性非常高，可以在工业现场复杂的环境下运行。本课题使用的是STC AT98C51 单片机是学校最常使用的微机芯片，其廉价并且具有相当的稳定性，所以用它作为控制器，使用串行时钟日历芯片 DS1302 记录日历和时间，进行对年、月、

日、时、分、秒和日期进行计数并在 LCD 直观显示。这个设计具有直观的界面显示、

电路简单、功能丰富、成本低及售价便宜，具有很大的市场前景。

关键词：单片机 AT89C51 电子万年日历 DS1302

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毕业设计(论文)外文摘要

Title : Based on 51 single-chip electronic perpetual calendar Abstract:The monolithic (Single Chip Microcomputer) is in fact a simple

computer. But is the computer CPU, memory, I/o interface, timer/c ounters,

such as integrated in a chip on it. Relative for microcomputer an d SCM price is very low, very suitable for simple applications to re duce costs. In addition, its reliability is very high, and can be ru n in the context of industrial complex. This topic is the use of STC AT98C51 is the most frequently used computer chips, its cheap and c onsiderable stability, so use it as a controller, serial calendars a nd calendar clock chip DS1302

record time on years, months, days, hours, minutes, seconds and d ate counts and in the LCD display. The design with an intuitive inte rface, simple,

feature-rich, low costs and prices cheap, has great market prospe ct.

keywords: Single Chip Microcomputer AT89C51 Electronic perpetual calendar DS1302

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目录

第一章绪论 (5)

1.1 设计研究的背景 (5)

1.2 设计研究目的与意义 (5)

1.3 设计解决的主要内容 (5)

第二章总体设计 (6)

2.1 方案的构建与确定 (6)

2.2 原件的选用分类 (6)

2.3 系统框图设计 (6)

第三章系统硬件的设计 (8)

3.1 单片机最小系统 (8)

3.1.1 51 单片机 (8)

3.1.2 复位及时钟震荡电路 (8)

3.2 DS1302 模块 (9)

3.2.1 DS1302 时钟芯片 (9)

3.1.2 时钟模块电路 (10)

3.3 液晶显示模块 (11)

3.4 闹钟提醒模块 (11)

3.5 矩阵键盘电路 (12)

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第四章系统的软件设计 (13)

4.1 主程序 (13)

4.2 闹钟提醒程序 (14)

第五章系统仿真及调试 (15)

5.1 日历显示模式仿真调试 (15)

5.2 时间调整模式仿真调试 (16)

结论 (1)

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致谢 (1)

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参考文献 (1)

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附录 I 原理图 ...................................................

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附录 II 主程序代码 ..............................................

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第一章绪论

1.1 设计研究的背景随着科技的快速发展，人类不断研究，不断创新纪录，从工业化到电子信息化时代，

从日晷到纸质日历，再到现在的电子日历，从一般只能算时间到它可以对年、月、日、时、

分、秒进行计时。我们所用的 DS1302 的使用误差低，使用时间寿命长。并且能直观的显示你所需要的信息，还具有时间自动校准等功能。使用 AT89C51 单片机作为核心，廉价且可靠。此万年历具备读取简易、显示明了直观、功能百般、电路简单清晰、成本低等诸多优点，吻合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。

1.2 设计研究目的与意义随着时代的变化，人们放弃了那些繁琐复杂的推算时间的方法，并且研究了先进的方法。在这高速运行的社会中，单片机扮演着重要的角色。人们走到哪里都需要关注一下时间，并且在重要场合，如：军区、学校、企业、机关。所以说电子万年日历的开发是国家之所需，也同时是社会之所需。有需求量就有供给量，这促使着电子万年日历在社会市场拥有着广阔的前景。

1.3 设计解决的主要内容本设计解决的单片机电子万年日历控制技术，只要包括以下方面：

（1）选择单片机为核心部分，应选用方便、廉价、无污染、低功耗、抗断电的器件。

（2）根据单片机的类型选用合适的周围配件。

（3）在硬件设计时，电路尽量简洁实用，制作方便。

（4）根据硬件电路图，完成焊接。

（5）根据硬件电路，写出合适的 AT89C51 程序。

（6）经过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。

（7）在硬件和软件设计方面，主要考虑了提高人机界面友好、操作方便等因素。

（8）软件设计必须有一个好的想法，要实现程序简单，易于调试。

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第二章总体设计

2.1 方案的构建与确定系统的功能往往决定了系统采用的结构，在性能，成本，功耗等多方面的考虑决定选用 AT89C51RD+单片机为核心控制模块，并用 L CD3229 字符型液晶液晶作为显示模块，时钟模块选用专用时钟芯片 DS1302，并具有掉电工作的功能；语音模块以另一个 AT89C4051 单片机作为闹钟处理芯片；系统将具有年月日，时分秒，星期的时间信息显示，并能通过按键调整时间，另外还能以月查看的方式显示当前月份的日历表。

2.2 原件的选用分类单片机:AT89C51RD+,AT89C451

传感器:DS1302

显示器：LCD3229 图形液晶电源：5v 线性直流稳压电源四输入与门：74LS 21

分立元器件：电阻，电容，按键，纽扣电池，晶振，三极管，有源蜂鸣器

2.3 系统框图设计图 2.1 系统框图

AT89C51RD+

单机核心处理模块

LCD3229

液晶显示模块时钟及复位模块

DS1302 时钟模块

AT89C51RD+

单机核心处理模块

AT89C4051 整点音乐闹钟提醒模块

LCD3229

液晶显示模块时钟及复位模块按键矩阵模块

DS1302 时钟模块南京信息职业技术学院毕业设计

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系统总体设计框图如图 2.1 所示，AT89c51rd+单片机作为核心处理模块，负责时间及日历表的显示，通过对 ds1302 的时间读取获得当前时间信息，并驱动 LCD2339 液晶显示时间信息；同时处理获得的时间原始数据，计算出当天是星期几，绘制日历表，通过矩阵键盘的的控制，可以调整时间；选择是主页“菜单”显示还是日历表的显示。当获得整点信息时，通过核心模块的串口给4051 发送播放音乐的命令，接着 4051 播放提示音乐，

放完后等待下次整点来临。

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第三章系统硬件的设计

3.1 单片机最小系统

3.1.1 51 单片机

51 单片机兼容英特尔 8031 单片机的单芯片。该系列单片机的鼻祖是 Int el 的 8031 单片机，随后跟着 Flash rom 技术的发展，8031 单片机获得了长足的起色，成为应用最广泛的 8 位单片机之一，其代表型号是 ATMEL 公司的AT89 系列，它普遍应用于产业测控系统当中。很多公司都推出了 51 系列兼容型，未来很长一段时间会占据很大的市场。51 单片机是基础入门的一个单片机，仍然是使用中最广泛的一种。请注意，52 系列的微控制器一般没有自我编程能力。主要芯片类型如下：：

（1） MCS-51 系列单片机

（2）AT89C51 单片机

AT89C51 单片机的主要特征如下：

与 MCS-51 产品指令系统完全兼容

寿命：1000 写/擦循环

数据能保留 10 年

4V～5.5V 的工作电压范围

全静态工作模式：0～33MHz

三级程序存储器锁

128×8 字节内部 RAM

32 可编程 I/O 口线

两个 16 位定时/计数器

5 个中断源

可编程串行通道

低功耗空闲置和掉电模式

片内振荡器和时钟电路

3.1.2 复位及时钟震荡电路图 3.1 复位电路南京信息职业技术学院毕业设计

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图 3.2 晶振电路

3.2 DS1302 模块

3.2.1 DS1302 时钟芯片如今流行的串行时钟电路非常多，如 DS1302、 DS 1307、PCF8485 等。该电路接口简单，价格低，使用方便，广泛应用。本文介绍的实时时钟电路 DS1302 是 DALLAS 公司的一种具备涓细电流充电能力的电路，主要特点是选用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，而且可以能够关闭充电功能。采用普通 32.768kHz 晶振。

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、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V～

5.5V。三线接口和中央处理器用于同步通信，和突发模式可用于发送多个字节的时钟信号或内存数据在一个时间。DS1302在内部有一个31×8的用于临时性寄存数据的RAM寄存器。

DS1302 是 DS1202 的升级产物，与 DS1202 兼容，但增添了主电源/背面电源双电源引脚，

同时供应了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

DS1302 的引脚排列,其中 Vcc1 为后备电源，Vcc2 为主电源。在关闭主电源的情况下，

它可以保持时钟的连续运行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。当 Vcc2 大于

Vcc1＋0.2V 时，Vcc2 给 DS1302 供电。当 Vcc2 小于 Vcc1 时，DS1302 由 Vcc1 供电。X1 和

X2 是振荡源，外接 32.768kHz 晶振。RST 是复位/片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能：首先，RST 接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当 RST 为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。如果在传送过程中 RST 置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc≥2.5V 之前，RST 必须保持低电平。只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。I/O 为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK 始终是输入端。

DS1302 的控制字节的最高有效位(位 7)必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入 DS1302 中，位 6 如果为 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 数据;位 5 至南京信息职业技术学院毕业设计

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位 1 指示操作单元的地址;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。

在控制指令字输入后的下一个 SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入 DS1902，数据输入从低位即位 0 开始。同样，在紧跟 8 位的控制指令字后的下一个 SC LK 脉冲的下降沿读出

DS1302 的数据，读出数据时从低位 0 位到高位 7。

DS1302 有 12 个寄存器，其中有 7 个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD

码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表 1。

此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与 RAM

相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。

DS1302 与 RAM 相关的寄存器分为两类：一类是单个 RAM 单元，共 31 个，每个单元组态为一个 8 位的字节，其命令控制字为 C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性读写所有的 RAM 的 31 个字节，命令控制字为 FEH(写)、FFH(读)。

DS1302 与 CPU 的连接需要三条线，即 SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。DS190 2 与 89C2051

的连接图，其中，时钟的显示用 LED。

DS1302 与 CPU 的连接，实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个 32.768kHz

的晶振即可。只是选择晶振时，不同的晶振，误差也较大。另外，还可以在上面的电路中加入 DS18B20，同时显示实时温度。只要占用 CPU 一个口线即可。 LED 还可以换成 LCD，

还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的 10 位多功能 8 段液晶显示模块 LCM101，

内含看门狗(WDT)/时钟发生器及两种频率的蜂鸣器驱动电路，并有内置显示 RAM，可显示任意字段笔划，具有 3－4 线串行接口，可与任何单片机、IC 接口。功耗低，显示状态时电流为 2μA (典型值)，省电模式时小于 1μA，工作电压为 2.4V～3.3V，显示清晰。

3.1.2 时钟模块电路图 3.1 DS1302 时钟电路

DS1302 时钟芯片的应用电路如图 3.1 所示，晶振的频率的 32.768kHz,并附带 3v 纽扣电池，系统断电情况下依然工作。保证 VCC1>VCC2 至少 0.2v 情况下，系统不断电情况下自南京信息职业技术学院毕业设计

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动使用电源供电，掉电情况下自动选择电池供电，保证电源的稳定性故加了两个滤波电容，控制引脚直接接到 51 的 P3 口。

3.3 液晶显示模块图 3.2 液晶模块的电路液晶显示模块如图 3.2 所示，液晶选用 LCD3229 字符图形液晶，像素为 240*128,完全满足需要显示的信息，液晶的数据口接到 51 的 P0 口，故上拉电阻为 10k，控制引脚接到 51 单片机的 P2 口。

3.4 闹钟提醒模块图 3.3 音乐闹钟模块闹钟提醒模块如图 3.3 所示，核心模块选用 89c4051，4k 的 flash 完全满足设计要求，接收 89c51rd+的整点播放命令，即可播放音乐，播放结束后等待下次整点的来临；喇南京信息职业技术学院毕业设计

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叭选用有源蜂鸣器。

3.5 矩阵键盘电路图 3.4 键盘矩阵电路键盘矩阵电路如图 3.4 所示，该按键为 4x4 矩阵键盘，按键的读取状态通过中断来读取，这样可以保证单片机的系统的高效率，而改变以往的顺序扫描模式，减少不该浪费的时间从而大大提高系统的可靠性，并且中断具有相应快的特点，让键盘扫描更迅速。

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第四章系统的软件设计

4.1 主程序

N Y Y Y Y Y Y N N

主函数液晶初始化

DS1302 初始化主菜单显示初始化打开外部中断 1

获取原始时间信息计算当前是星期几并显示时间信息是否有按键如果为日历表显示模式如果为左键如果为右键如果为确定键如果为时间调整模式返回通过一定的算法计算出当前月份的日历表，

并显示通过上，下按键调整时间，左右键选择调整的项目选择时间调整模式选择日历表显示模式南京信息职业技术学院毕业设计

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4.2 闹钟提醒程序

Y Y N

开始串口初始化，等待中断是否为整点

AT89C51rd+ 通过串口给 4051 发送播送音乐命令

4051 结束等待，是否为整点播放命令开始中断来临播放音乐一首执行后面程序等待南京信息职业技术学院毕业设计

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第五章系统仿真及调试

5.1 日历显示模式仿真调试图 5.1 主菜单时间显示图 5.2 日历表显示南

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5.2 时间调整模式仿真调试图 5.3 时间调整模式如图 5.3 所示，为时间调整模式，时间显示正常，模式转换也正常。但也存在许多问题，比如我们可以看到时间调整模式没有标明当前调整的是时间的那个数据，这是不太人性化的，同时该程序的设计时候，只考虑到左右键的模式切换问题，而没有考虑如何进入时间调整模式，而当进入时间调整模式时候，左键功能无法用，只能通过右键选择调整时间的哪个数据。并且时间的调整是通过上/下键来一步一步调，而无法通过数字按键直接调整，这是很不科学的，还要改进的地方是时间调整的按键当按下时间超过预定时间时，

它应该是自动加时或减时的。

另外一个重大的设计漏洞是软件的设计结构不合理，语法不够严谨，算法不够逻辑性，

比如在计算当前的星期几的时候，由于 51 单片机的内存不太够，因此定义的起始日期是从 2000 年开始，故之前的年份就不能显示，这违背了万年历的初衷。另外没有农历的算法，这也是一个很大的缺憾。总之还有许多需要改进的地方，BUG 要慢慢调，算法要逐步合理，但时间显示基本正常，也算达到任务的要求。

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结论本课题从理论到实际应用，用 AT89C51 单片机与 ds1302 时钟芯片，L CD3229 液晶显示模块等一些电路的组合，成功的设计出了一个电子万年历。并且所设计的电子万年历设计也按起初要求的能够在 PROTEUS 中进行仿真，并且可以很精确的显示年历。可以说该电子万年历具有很高的实用价值。

软件设计中，使用 keil 软件中输入的优越性和程序的调试，所以我可以写软件时很容易发现软件错误，现在已经能够使用 keil 程序的设计调试。对于PROTEUS 这款软件，

也能熟练掌握电路设计仿真。因为没有怎么接触过这 2 款软件，再加上毕业设计的时间是有限的，对于自己的连接调试程序，没能掌握，但以后有机会学习更多的。

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致谢

感谢指导老师和同学们帮助，在他们的帮助和指导意见下，作品和论文顺利完成了。设计从题目和最后完成，用我的汗水凝结，它让我懂得了如何设计自己的一个有用的电子作品，结合自己所学的知识，理解课文中的内容，受益匪浅。在完成这门课程的过程中，我想向我的家庭教师和我的老师和学生表示衷心的感谢。

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参考文献

[1] 赵长德.微型计算机原理与接口技术[M].北京：机械工业出版社，1999：98-350.

[2] 苏平.单片机的原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社，2006：1-1 13.

[3] 王忠民.微型计算机原理[M].西安:西安科技大学出版社，2003：15-55.

[4] 胡戴明.计算机组成原理[M].北京:经济科学出版社，2005：43-56.

[5] 纪宗南.单片机外围器件使用手册[M].北京:北京航空航天大学出版社，622-655.

[6] 周雪.模拟电子技术[M]西安: 西安电子科技大学出版社，2005：81-95.

[7] 左金生.电子与模拟电子技术[M].北京:电子工业出版社，2004：105-1 31.

[8] 尹勇.单片机开发环境μVision2 的开发指南[M]. 北京:北京航空航天大学出版社，

2004：173-199.

[9] 张斌武.单片机系统 Proteus 设计与仿真[M]. 北京:电子工业出版社，2005:52-89.

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附录 I 原理图南京信息职业技术学院毕业设计

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附录 II 主程序代码

/==========================================

*程序：基于 51 的 lcd3229 液晶显示模块及应用

*设计者： *时间： 2016/3

*学校：南信院

===================================/

#include

#include"lcd_driver.c"

#include"key_scan.h"

#include"ds1302.h"

//#include"ds18b20.c"

//#include"SoundPlay.h"

unsigned char xdata week; // 记录当前是星期几

bit MODE;

SYSTEMTIME CurrentTime; /*

年月日时分秒 */

const unsigned char code DS1302_Address[]={0x8C,0x88,0x86,0x84,0x 82,0x80};

//储存 DS1302 年月日的地址

void Set_Time(void);

void display_week(void);

void dispy_week(void);

void Day_Table(void);

void Data_TO_Char(unsigned char dat,unsigned char

*p_data);

void LCD_Meu(void);

/=================================

*名称: main()

*功能: 主函数，画图，写汉字，写汉字前应设置 CGRAM

*=================================/

void main(void)

{

EA=1; //开总中断

EX1=1; //外中断 1 允许中断IT1=1; //边沿触发

P1=0Xf0;

LCD_Init();

DS1302_Initial();

clear_screen();

LCD_Meu();

while(1)

{

if(flag)

{

flag=0;

if(MODE)

Set_Time();

switch(key)

{

case 11:

write_option(14,13,4,2,1); //菜单

write_option(14,25,0,2,0); 南京信息职业技术学院毕业设计22

//调时;

MODE=0;

break; //左

case 12:

write_option(14,13,4,2,0); //菜单

write_option(14,25,0,2,1); //调时

MODE=1;

break; //右

case 13:

if(!MODE)

Day_Table();

break; //确定,菜单