51单片机万年历

目录第1章总体方案论证及工作原理 (5)第2章硬件系统的设计 (6)第3章软件系统的设计 (12)第4章系统测试与仿真 (23)第5章设计总结 (24)参考文献 (24)1总体方案论证及工作原理1.1总体方案选择1.1.1 单片机芯片选择方案和论证采用AT89S52作为硬件核心。

片内ROM全部采用Flash ROM；以3V的超低压工作，与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有AT89C51的功能。

1.1.2 显示模块的选择和论证传统的LED数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，称重轻，精度可靠，操作简单。

数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。

1.1.3 键盘模块的选择和论证独立式键盘是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。

独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。

1.1.4 总体方案论证该万年历电路由单片机AT98S52、键盘接口电路、显示接口电路及时钟电路和复位电路构成，总原理框图如图1.1所示。

图1.1 总原理图1.2功能要求说明及工作原理1.2.1 功能要求说明本次设计所设计的万年历在功能上具有一般万年历的固有功能，即能比较准确显示时间外，还具有温度计的功能。

1.2.2 工作原理万年历的运行主要是利用单片机定时/计数器的工作和中断服务的作用完成计时功能的。

首先时钟电路产生单片机工作时所需要的时钟信号，这是单片机能够正常工作的前提，而单片机有无定时以及定多长的时间，这些还需要我们人为的确定。

先要有“秒”的计时，而单片机内部定时器是达不到“秒”数量级的定时的，所以我要多次定时，我们人为在确定工作方式的之后，再计算出定时的初值，这就可以实现所谓的定时了。

如果定时时间到了的话，那么单片机会自动地产生中断使程序转向中断服务程序执行，中断服务程序执行完了就会返回原程序，等待下一次定时时间的到来再产生中断。

在此基础上，单片机就会按照人为设定的程序执行下去。

只完成对秒的计数，才能能完成其他时间量的计数。

当然，单片机如果要执行多种不同的计时功能的话，还需要选择多种不同的工作方式，这样才不会使单片机产生混乱。

万年历的基本计时单位是秒，而秒表的基本计时单位却是毫秒了，因而我们把定时器的初始时间设计为50ms，将其乘以20便可得到我们的时间秒单位。

本设计是采用复合定时方式，一个定时间一个就去计数，合作完成一秒的定时。

2 硬件系统的设计2.1硬件系统各模块功能介绍2.1.1 AT89S52芯片介绍AT89S52是一种低功耗高性能CHMOS 8位单片机，管脚如图所示。

片内含4Kbytes ISP的可反复擦写1000次Flash只读程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM）。

AT89S52提供了8K字节Flash ，256字节RAM，32线I/O口，3个16位定时器/计数器，6向量两极中断，一个双工串行口，片内根据振荡器和始终电路等标准功能。

此外，AT89S52设有静态逻辑，并支持软件选择的两种节电运行方式、空闲方式使CPU停止工作，而允许RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统继续工作。

掉电方式下，片内振荡器停止工作，由于之中被冻结，一切能都停止，只有片内RAM的内容被保存，直到硬件复位才恢复正常工作。

（1）AT89S52的结构框图AT89S52结构框图如图2.2所示：（2）引脚介绍：/输入/输出口线:P 0.0～P 0.7 ：P0口8位双向口线；P 1.0～P 1.7 ：P1口8位双向口线；P 2.0～P 2.7 ：P2口8位双向口线；P 3.0～P 3.7 ：P3口8位双向口线。

/ALE 地址锁存控制信号:在系统扩展时，ALE 用于控制把P 0口输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。

此外由于ALE 是以晶振六分之一的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。

/PSEN 外部程序储器读选取通信号:在读外部ROM 时/PSEN 有效（低电平），以实现外部ROM 单元的读操作。

/EA 访问程序存储器控制信号:当/EA 信号为低电平时，对ROM 的读操作限定在外部程序存储器；而当/EA 信号为高电平时，则对ROM 的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。

-RST 复位信号:当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。

-XTAL 1和XTAL 2 外接晶体引线端:当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于拉外部的时钟脉冲信号。

-GND 地线-VCC +5V 电源（3）信号引脚的第二功能：由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数目是有限制的，例如MCS —51系列把芯片引脚数目限定为40条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目却远远超过此数，因此就出现了需要与可能的矛盾。

因此，给一些信号引脚赋以双重功能。

P 3的8条口线都定义有第二功能，如表2.1所示：表2.1 P3口第二功能图（4）总线结构AT89S52的管脚除了电源、复位、时钟接入、用户I/O口部分P3外，其余管脚都是为实现系统扩展而设置的。

这些管脚构成了三总线形式，即：1) 地址总线（AB）：地址总线宽度为16位，因此，其外部存储器直接地址外围为64K字节。

16位地址总线由P经地址锁存器提供低8位地址（A0～A7）；P2口直接提供高8位地址（A8～A15）。

2) 数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，由P口提供。

3) 控制总线（CB）：由部分P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、PSEN组成。

2.1.2 时钟电路时钟电路用来产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。

通过在芯片的外部XTAL1和XTAL2两个引脚跨接晶体振荡器和两个微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡电路。

时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，本设计中采用的晶振频率为12MHz。

如图2.3所示。

图2.3 时钟电路2.1.3 复位电路复位是单片机的初始操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境,也需安装复位键以重新启动。

RS T引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期（即2个机器周期）以上，本设计使用频率为12MHz 的晶振，所以复位信号持续时间应超过2μs才能完成复位操作。

复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。

在本设计中采用的是按键复位，按键复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源而实现的，如图2.4所示。

图2.4 复位电路2.1.4 显示及显示驱动电路由于七段数码显示器在显示字形代码时需要有足够的功率，单片机口线的驱动能力明显不够，所以需在显示器前加显示驱动器，以提高其输出功率，满足显示器的需求。

LED显示器俗称数码管，在其内部是由8个发光二极管加限流电阻组成，其连接方式有共阴和共阳两种，在共阴极接法中，因公共端接地，只要给某一段加高电平，该段就会亮。

而在本设计中采用的是共阳极接法，公共端接+5V电源，在某一段上加低电平，该段就会亮。

在本次设计中，为了使硬件电路更简单化，我采用四位一体的LED数码管，显示原理与单个LED的显示原理完全相同。

但在它的内部把四个数码管的段控端对应的连在了一起与单个的数码管相比其外部电路连接更加简单，故它只有8个段控端和4个位控端，4个位控端分别对四个数码管进行控制。

如图2.5所示。

图2.5 显示电路2.1.5 控制电路在单片机控制电路中，可把单片机使用的键盘分为独立式和矩阵式两种。

独立式实际上就是一组独立的按键，这些按键可直接与单片机的I/O口连接，即每个按键独占一条口线，这种接法简单。

矩阵式键盘也称行列式键盘，因为键的数目较多，所以键按行列组成矩阵。

本设计中键盘数目较少，且为安装方便，因此在本设计中采用独立式接法。

如图2.6所示。

图2.6 控制电路按从一个键到键的功能被执行主要应包括两项工作：一是键的识别，即在键盘中找出被按的是哪个键，另一项是键功能的实现。

第一项工作是使用接口电路实现的，而第二项工作则是通过执行中断服务程序来完成。

具体来说，独立式键盘接口应完成以下操作功能：a 键盘扫描，以判定是否有键被按下（称之为“闭合键”）。

b 排除多键、串键（复键）及去抖动。

c 键识别，根据各口线的值判断按键的位置。

以上这些内容通常是以软硬件结合的方式来完成的，即在软件的配合下由接口电路来完成。

但具体哪些由硬件哪些由软件完成，要看接口电路的情况。

总的原则是，硬件复杂软件就简单，硬件简单软件就得复杂一些。

3软件系统的设计3.1程序设计流程图图3.1 设计流程图 左图是住程序流程 右图是循环程序流程3.2 程序清单/////////////////////////////////////////////////////////ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP PROINT0 ;int0用来切换时钟调整位置ORG 0013H ;用来调整时间，只加不减LJMP PROINT1ORG 001BH ;50MS 的延迟，计数200次则为1秒LJMP PROTIMEORG 0030H ;主程序TABLE: DB 81H,0DBH,86H,0C2H,0D8H,0E0H,0A0H,0CBH,80H,0C0HORG 0050HSTART: MOV TCON,#05H ;中断初始化MOV IE ,#8DHMOV TMOD,#10HMOV TH1,#3CH ;定时器初始化MOV TL1,#60HMOV 31H,#00H ;00秒MOV 32H,#00H ;00分MOV 33H,#12H ;12点MOV 34H,#21H ;21号MOV 35H,#06H ;6月MOV 36H,#05H ;2005年MOV 37H,#14H;R7 存放切换标志 0 NORMAL , 1 HOUR ,2 MINUTE ,3 SECOND ,4 YEAR,5 MONTH,6 DAYMOV R1,#00H ;确定在调时不按键的最长时间，10秒后返回normal状态MOV R7,#00H ;切换标志MOV 40H,#00H ;十六进制转换BCD的高位MOV 41H,#00H ;十六进制转换BCD的低位MOV R6,#00H ;调时的位闪烁的时间间隔MOV R4,#00H ;用来计数50ms的中断次数，20次则一秒mov r3,#00hSETB TR1 ;开始计时AGAIN:ACALL PROSHOW ;显示AJMP AGAINPROSHOW:CJNE R3,#00H,SHOWDATE ;如果r3等于1就显示日期，等于0就显示时钟CJNE R7,#04H,DATE1 ;显示程序AJMP SHOWDATE ;showdate显示年月日DATE1: CJNE R7,#05H,DATE2AJMP SHOWDATEDATE2: CJNE R7,#06H,SHOWCLOCKAJMP SHOWDATEshowCLOCK:MOV R0,33H ;showclock显示时分秒，先显示时ACALL PROHTODCJNE R7,#01H,CLK1INC R6CJNE R6,#03H,CLK2 ;若处于调时状态，则该位闪烁MOV R6 ,#00HCLK1: clr P0.1mov a,41HMOV P2, a ;显示时的低位ACALL DELAY3MSCLK2: SETB P0.1CLR P0.0mov a,40HMOV P2,a ;显示时的高位ACALL DELAY3MSSETB P0.0MOV R0,32H ;显示分ACALL PROHTODCJNE R7,#02H,CLK3INC R6CJNE R6,#03H,CLK4 ;若处于调时状态，则该位闪烁MOV R6,#00HCLK3: CLR P0.3mov a,41HMOV P2, a ;显示分的低位ACALL DELAY3MSCLK4: SETB P0.3CLR P0.2mov a,40hMOV P2,a ;显示分的高位ACALL DELAY3MSSETB P0.2MOV R0,31H ;显示秒ACALL PROHTODCJNE R7,#03H,CLK5INC R6CJNE R6,#03H,CLK6 ;若处于调时状态，则该位闪烁MOV R6,#00HCLK5: CLR P0.5mov a,41HMOV P2, a ;显示秒的低位ACALL DELAY3MSCLK6: SETB P0.5CLR P0.4mov a,40hMOV P2,a ;显示秒的高位ACALL DELAY3MSSETB P0.4RETSHOWDATE:MOV R0,36H ;显示年ACALL PROHTODCJNE R7,#04H,DAY1INC R6CJNE R6,#03H,DAY2 ;若处于调时状态，则该位闪烁MOV R6,#00HDAY1: CLR P0.1MOV P2,41H ;显示年的低位ACALL DELAY3MSDAY2: SETB P0.1CLR P0.0MOV P2,40H ;显示年的高位ACALL DELAY3MSSETB P0.0MOV R0,35H ;显示月ACALL PROHTODCJNE R7,#05H,MONTH1INC R6CJNE R6,#03H,MONTH2 ;若处于调时状态，则该位闪烁MOV R6,#00HMONTH1: CLR P0.3MOV P2,41H ;显示月的低位ACALL DELAY3MSMONTH2: SETB P0.3CLR P0.2MOV P2,40H ;显示月的高位ACALL DELAY3MSSETB P0.2MOV R0,34H ;显示日ACALL PROHTODCJNE R7,#06H,YEAR1INC R6CJNE R6,#03H,YEAR2 ;若处于调时状态，则该位闪烁MOV R6,#00HYEAR1: CLR P0.5MOV P2,41HACALL DELAY3MSYEAR2: SETB P0.5CLR P0.4MOV P2,40HACALL DELAY3MSSETB P0.4RETPROHTOD:PUSH ACC ;十六进制数转换成bcd码,且可以直接输出p0口MOV A,R0DIV ABMOV DPTR,#0030HMOVC A,@A+DPTRMOV 40H,AMOV A,BMOVC A,@A+DPTRMOV 41H,APOP ACCRETDELAY3MS: ;DELAY3MSMOV 45H,#05HDELAY1: MOV 46H,#0FFHDELAY2: DJNZ 46H,DELAY2DJNZ 45H,DELAY1RETPROINT0:CLR EX0 ;切换键中断程序ACALL PROSHOWMOV C,P3.2JC IEXIT0MOV R1,#00HINC R7CJNE R7,#07H,IEXIT0MOV R7,#00HINT01: MOV C,P3.2JC INT02ACALL PROSHOWAJMP INT01INT02: ACALL PROSHOWIEXIT0: SETB EX0RETIPROINT1:CLR EX1ACALL PROSHOWJC IEXIT1LCALL ISYEAR ;判断平年闰年LCALL ISMONTH ;判断月份，确定最大日数MOV R1,#00HCJNE R7,#00H,NEXT1 ;若不是调时状态，按此键就是切换显示日期、时钟 INC R3CJNE R3,#02H,IEXIT1MOV R3,#00HAJMP IEXIT1NEXT1: mov r3,#00hCJNE R7,#03H,NEXT2 ;修改秒位INC 31HMOV A,31HCJNE A,#3CH,INT11 ;遇60变0MOV 31H,#00HAJMP IEXIT1NEXT2: CJNE R7,#02H,NEXT3 ;修改分位INC 32HMOV A,31HCJNE A,#3CH,INT11 ;遇60变0MOV 31H,#00HAJMP IEXIT1NEXT3: CJNE R7,#01H,NEXT4 ;修改时位INC 33HMOV A,33HCJNE A,#18H,INT11 ;遇24变0MOV 33H,#00HAJMP IEXIT1NEXT4: CJNE R7,#06H,NEXT5 ;修改日INC 34HMOV A,34HCJNE A,49H,INT11 ;到月底就返回月初MOV 34H,#01HAJMP IEXIT1NEXT5: CJNE R7,#05H,NEXT6 ;修改月INC 35HMOV A,35HCJNE A,#0DH,INT11 ;十二月过后就跳回1月MOV 35H,#01HAJMP IEXIT1NEXT6: CJNE R7,#04H,INT11 ;修改年INC 36HMOV A,36HCJNE A,#64H,INT11MOV 36H,#00HINT11: MOV C,P3.3JC INT12ACALL PROSHOWAJMP INT11INT12: ACALL PROSHOWIEXIT1: setb EX1RETI;/////////////////////////////////////PROTIME:MOV TMOD,#10HMOV TH1,#3CH ;定时器初始化MOV TL1,#60Hsetb tr1INC R4CJNE R4,#15H,EXITMOV R4,#00H ;计满1秒则清零CJNE R7,#00H,DIAOSHIAJMP NORMALDIAOSHI:INC R1 ;调时不按键的最长时间为10秒，在此期间又键按下重新计时CJNE R1,#0AH,EXITMOV R7,#00H ;到10秒则返回正常显示状态MOV R1,#00HAJMP EXITNORMAL: ACALL ISYEAR ;判断平闰年，返回标志48h，0为平年，1为闰年ACALL ISMONTH ;判断哪个月，返回该月的最大日数，存放在49hINC 31HMOV A,31H ;秒加一CJNE A,#3CH,EXITMOV 31H,#00HINC 32H ;分加一MOV A,32HCJNE A,#3CH,EXITMOV 32H,#00HINC 33H ;时加一MOV A,33HCJNE A,#18H,EXITMOV 33H,#00HINC 34H ;日加一MOV A,34HCJNE A,49H,EXITMOV 34H,#01HINC 35H ;月加一MOV A,35HCJNE A,#0DH,EXITMOV 35H,#01HINC 36H ;年加一MOV A,36HCJNE A,#64H,EXITMOV 36H,#00HEXIT:RETIISYEAR: MOV A,36H ;判断平闰年MOV B,#04HDIV ABMOV A,BCJNE A,#00H,EXITYEAR1MOV 48H,#01H ;闰年SJMP EXITYEAREXITYEAR1:MOV 48H,#00H ;平年EXITYEAR:RETIISMONTH:MOV A,35H ;开始检查月份CJNE A,#02H,NEXTMON1 ;判断二月MOV R2,48HCJNE R2,#00H,RUNNIANMOV 49H,#1DH ;平年为28天，赋29给49hAJMP EXITMONTHRUNNIAN:MOV 49H,#1EH ;闰年为29天，赋30天给49h AJMP EXITMONTHNEXTMON1:CJNE A,#04H,NEXTMON2AJMP XIAOYUENEXTMON2:CJNE A,#06H,NEXTMON3AJMP XIAOYUENEXTMON3:CJNE A,#09H,NEXTMON4AJMP XIAOYUENEXTMON4:CJNE A,#0BH,DAYUEXIAOYUE: MOV 49H,#1FH ;四，六，九，十一月是小月，30天，但应该赋31天给比较值49h，AJMP EXITMONTHDAYUE: MOV 49H,#20H ;其他月份为大月，31天，赋32天给49h EXITMONTH:RETIEND4 系统测试与仿真4.1仿真仿真原理图4.2测试电子万年历是多功能的数字型单片机应用产品，它可以显示当前日期,时间，还有温度。