20161230基于单片机的电子日历设计

基于单片机的电子日历设计

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。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、秒的显示。

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：

✧Keilc51

✧Protues

✧DS1302

✧AT89S52

✧LCD12864

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，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：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、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-ΔADC、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、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

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。

选择51单片机作为系统的主控；

2.2 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

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。

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。