电子万年历设计

电子万年历设计

指导老师：耿艳丽

郭家旭135561 自动化C134

焦大城135583自动化C134

邱锦君135640自动化C134

殷明135723自动化C134

课程设计任务书：电子万年历设计：利用单片机、时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20、1602液晶等实现日期、时间、温度的显示即一个简单的万年历。

摘要

本次单片机课程设计需要使用的是上课时学习的51单片机，其是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL 公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机即是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

目录

1使用硬件和软件简介 (3)

1.1 51单片机 (3)

1.2 使用软件简介 (4)

2 设计过程 (5)

2.1 设计流程图 (5)

2.2 keil编程 (6)

2.3 protues设计电路图及仿真 (7)

3 心得体会 (11)

附录 (12)

万年历显示模块设计

1使用硬件和软件简介

1.1 51单片机

单片机，亦称单片微型电脑或单片微型计算机。它是把中央处理（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，在人们日常生活中应用广泛，但有时我们并不要求计算机功能强大，而只需要它能在特定的环境下连续不断地完成并不负责的任务，同时又要求它轻便和廉价。微型计算机就是在这么的情况下产生了。

1.2 使用软件简介

本次课程设计要使用2款软件协作完成，即protues完成基本电路构造和keil完成单片机程序设计。

1.2.1 protues介绍

Protues在两次课程设计中都有用到，可见学校对其应用的总是程度。Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，几乎是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内的推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。

在编译方面，它支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译，这次课程设计

就是Protues和Keil的协同使用来完成。软件仿真方面，支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。可以提供软件调试功能，丰富的外围接口器件及其仿真（ RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC器件）。这样很接近实际。此外还具有强大的原理图绘制功能。

1.2.2 keil介绍

这次单片机课程设计中除必要的硬件外，同样离不开软件的支持，所使用的汇编语言或C语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的设计者来说是十分必要的，如果使用C语言编程，那么Keil几乎就是唯一的选择。即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，Keil 方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会事半功倍。

2 设计过程

2.1 设计流程图

确定设计

目标

使用keil编写程序，生成

供单片机运行的hex文件

使用Protues设计实现程序

的电路图

在仿真单片机中的导入

hex文件

开始仿真

调试程序和电路，使之达

到课程设计要求

结束

图2.1 设计流程图

2.2 keil编程

根据上述的电路图，可知显示部分采用8位7段数码管的分时显示，利用人

眼的视觉暂留现象，在数码管上显示出连续的明显数值。

其中8位数码管的各位开关信号16进制编码如下表：

1 2 3 4 5 6 7 8 点亮第

几位（从

左记）

0xfe 0xfd 0xfb 0xf7 0xef 0xbf 0xbf 0x7f 相应的

16进制

编码

图2.2 8位数码管开关位编码

相应的2进制数输出转化位7段数码管显示十进制的编码表如下：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 显示

十进

制

16进

0x3f 0x06 0x5b 0x4f 0x66 0x6d 0x7d 0x07 0x7f 0x6f 制输

出

图2.3 7段数码管显示编码

根据以上数据和单片机的各端口功能分布，可以大略得出程序的流程图。程

序开始前，可以先进行一些预处理，使编程过程简化。

2.2.1 程序预处理

首先，讲头文件中包含的单片机的各对应引脚定义为较容易书写的格式，同

时定义十进制到7段数码管显示对应的8位2进制数转化的数组序列。

然后，定义全局变量（同时初始化初值），方便在各函数间调用和改变年月日

时分秒的具体数值，避免使用指针带来的语言复杂性。

最后，对要用到的函数进行统一声明（也可以直接先写函数），防止编程时不合理的调用函数。

2.2.2 主函数流程

最重要的主函数流程可归纳如下：

先将2输出端置零，使得显示屏清空。后建立一永久循环H，表示程序一直运行。循环的开始再建立一设定好次数的循环J，用来做单片机分频用，其中调用键盘扫描程序，看是否有键按下，以此判定下一步动作。由于日历的要求控制键不多，课程设计的要求为可切换显示，故最少应有2个控制键来切换日期和时间的显示。

若按下的为显示日期/时间，则对日期/时间相关数据进行处理，由其中一个输出端输出，由另一输出端控制显示在8位数码管的哪一位上，后延时实现一段时间。最后再次执行键盘扫描函数，看指令是否变化。

固定循环J结束，判断是否按下其他操作键，对时间日期的数据进行人为修改；若无则向下执行,进行时间/日期的溢出判断和正常增加计数。

最后运行至无限循环H底部，再跳至开头进行上述步骤。

2.2.3 相关子函数

键盘检测程序：由于操作键较少，所以不必使用多重键盘，只需使用单片机一个端口就可以有8个按键供使用。检测哪个端口有电位变化，就可判断按下的是哪个按键。

延时函数：就一设定好次数的循环，用以消耗指令周期，循环中可以为空语句，或者为检测、显示语句以确定按键、固定示数。

2.2.4 程序总流程图

根据上述文字表达，可以得出程序总流程图如下：

图2.4 程序总流程图

根据课程设计的要求和设计流程，结合设计出的电路图，可以设计相应的C 语言程序，见附录。

2.3 protues设计电路图及仿真

根据所编的程序，可以设计出相应的电路图。

显示部分采用8位7段数码管，虽然年月日/时分秒只用带6位左右，但是为了分隔便于观察，所以增加2位空格显示。

其中将P1口做输入端，用来和8个接地按键相连，构成键盘电路。P2口做输出口，用来输出时间日期的8位2进制数表达。P0口做控制端，控制P2输出的信号显示在具体哪个数码管上。

此外，需要提供相应的外部时钟输入XLAT1和XLAT2，再对RET和EA端口赋予相应的电位，使得单片机能够正常工作。

综上，利用protues元件库，可以设计出满足上述条件的显示电路，如下所

示：

图2.5 仿真电路图

由于对于Protues的晶振元件不是很熟悉，无法设定合适的电路使其起

振，故在此用一周期脉冲源替代晶振作为外部时钟。

基本电路完成，将编程生成的hex文件导入到仿真单片机中：

图2.6 导入hex文件

按下仿真键，即可开始仿真：

图2.7 仿真实时图（显示日期）

图2.8 仿真实时图（显示时间）

虽然电路比较简陋，但是基本可以实现对年月日和时分秒的分别显示，且具有清零和更改设置时间的功能。

由于没有采用4×4键盘，只和P1端口直接链接，所以只有8个操作键，实现显示6个时间和2个更新时间的操作。

由于选用的的数码管最多只能找到8位的，所以就没有增加显示星期的功能。也因为，我觉得星期本身就是在日期上多加一个限制在7内的计数单元，没有太多的必要，所以就没有设计这个功能。

3 心得体会

本次单片机课程设计是一个使用Protues设计工具、协同使用Keil编程软件制作小万年历的题目。

解题过程中，我更加感到这不是一个特别简单的事情，单片机的的C语言表示法很多语法与之前学过的C语言不同，特别是单片机的存储结构和指令计数方式是从前没有学好。不过时间紧迫，只能临时抱佛脚啃啃教材。在整个过程中，我深刻地感受并理解到Ｃ语言的简便性和丰富性。不管是从实现功能的角度看还是从数据类型、架构上，都可以看出Ｃ语言是一个十分优秀的程序开发语言。虽然汇编有程序段短小的巨大优势，不过对于我这样新手而言，能用C语言完成这个题目已经很不容易了。

这次作业让我了解怎么从不同的角度去分析同一个问题，让我们有更多更广的思路去处理解题时遇到的难点和要点。从解决问题的过程中也可以熟悉和了解C语言和Protues程序的不同用法和功能，而各种原有的模板使得我可以用高效，简洁的思路、观点来解题。这样的探索过程也是很愉悦的，特别是看到自己也能编写一个起码有点样子的仿真程序的时候。虽然我所完成的作业本身就是很简单的一个基本应用，但在这过程中我所学到的东西令我终生受用。

在这段时间中因为我们组成员的共同努力才能有所成就，更有老师和同学们的共同指导和帮助，这次也让我认识到只有平时扎实知识才能用的时候信手拈来，不用临时抱佛脚。我以后会更加努力希望老师给予评分。

最后，我完成了这次作业，望老师指正。

附录

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

Unsigned char code discode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; unsigned int i=0,j,m=32,f=25,s=10,r=21,y=7,n=05;

sbit P1_0=P1^0;

sbit P1_1=P1^1;

sbit P1_2=P1^2;

sbit P1_3=P1^3;

sbit P1_4=P1^4;

sbit P1_5=P1^5;

sbit P1_6=P1^6;

sbit P1_7=P1^7;

sbit P0_0=P0^0;

sbit P0_1=P0^1;

sbit P0_2=P0^2;

sbit P0_3=P0^3;

sbit P0_4=P0^4;

sbit P0_5=P0^5;

sbit P0_6=P0^6;

void delays(void);

uchar kbscan(void);

uchar inkbscan(void);

void display(void);

/******************************下面是主程序*************************/ void main(void)

{P0=0;P2=0;

{

kbscan();//键盘扫描程序

delays();//延时程序

for(j=600;j>0;j--)

{if(j>290&&j<550)

{if(i==0) //show day

{P0=0xfe;P2=discode[n/10];delays();

P0=0xfd;P2=discode[n%10];delays();

P0=0xf7;P2=discode[y/10];delays();

P0=0xef;P2=discode[y%10];delays();

P0=0xbf;P2=discode[r/10];delays();

P0=0x7f;P2=discode[r%10];delays();

}

if(i==1) //? show time {P0=0xfe;P2=discode[s/10];delays();

P0=0xfd;P2=discode[s%10];delays();

P0=0xf7;P2=discode[f/10];delays();

P0=0xef;P2=discode[f%10];delays();

P0=0xbf;P2=discode[m/10];delays();

P0=0x7f;P2=discode[m%10];delays();

}

kbscan();//键盘扫描程序

}

if(i==2){n++;i=0;} // year add 1

if(i==3){y++;i=0;} // yuefen add 11

if(i==4){r++;i=0;} // day add 1

if(i==5){s++;i=1;} // hour add 1

if(i==6){f++;i=1;} // min add 1

if(i==7){n=0;y=1;r=1;s=0;f=0;m=0;i=0;} // all be 0

{ m++; //秒计数进行

if(m>59)

{f++;m=0;}

if(f>59)

{s++;f=0;}

if(s>23)

{r++;s=0;}

if(r>30)

{y++;r=1;}

if(y>12)

{n++;y=1;}

if(n>99)

{n=2;}

}

}

void delays(void)//延时程序

{

int o;

for(o=80;o>0;o--);

}

uchar kbscan(void)//键盘扫描程序{

if((P1&0xff)!=0xff)

{

delays();

if((P1&0xff)!=0xff)

{

if(P1_0==0)i=0;

if(P1_1==0)i=1;

if(P1_2==0)i=2;

if(P1_3==0)i=3;

if(P1_4==0)i=4;

if(P1_5==0)i=5;

if(P1_6==0)i=6;

if(P1_7==0)i=7;

display();//数码管显示程序

}

}

return(i);

}

void display(void) //数码管显示程序

{

P2=discode[i];

delays();

}

此程序可以正常进行编译，生成相应的hex，说明基本语法没有错误。