单片机万年历程序(带闹钟)

第一章设计方案

1.1.硬件设计

1.1.1设计要求

实现年月日、时分秒、星期的显示功能，用两个按键来实现日期和时间的调整功能，调整要求星期能自动更新，且能实现位调。显示格式：四位年，两位月，两位日，星期字母前三位，两位时，两位分，两位秒。比如：

YYYY-MM-DD WEEK

HH:MM:SS

1.1.2硬件框图

图1-1-硬件框图

日期时间由硬件软件结合产生;按键之间相互配合完成当前日期时间的调整功能。过程与结果由控制芯片分别输出到显示器上。

本设计附加了播放音乐的功能。音乐从蜂鸣器产生。

1.1.3硬件选择

1）.显示模块

本设计具体选用与实际应用与消耗资源相关。万年历用到的地方大多都在室内。现市场上与许多显示器，在日常生活中最常见的有数码管，led点阵屏，lcd液晶显示器等。

八段数码管的优点：亮度高，显示大。驱动部份的软件简单；缺点：与液晶相比，耗电及体积大。数码管只能单纯的显示数字，不能生动的表达各个参数的信息，消耗电力也比led液晶显示器大。

LCD液晶显示器它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：

显示质量高，由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。

数字式接口，液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。

体积小、重量轻，液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。

功耗低，相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。Lcd液晶能一屏把本设计所要显示的信息表达完整。而且lcd耗电小，体积小很适合与室内使用。

本设计的要求日期时间以数字表示、星期用3位英文字符表示共21个字符，lcd1602能显示32个字

表 1-1 lcd1602引脚及功能

2）.按键与蜂鸣器

本设计选用轻触按钮，型号为XDJT1102S。选用压电式蜂鸣器型号PT-1540P RoHS。

3）.控制芯片

根据lcd1602液晶显示器与按键的引脚I/O数量以及扩展功能的要求，所选控制芯片至少需要三组I/O 口，本设计功能简单，所以程序量较小，AT89C51是一种带4K字节闪存只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。AT89c51是51系列基本的控制芯片，能满足本设计的要求，性价比也要低于51系列其他的芯片。

4）.日期时间生成模块

为了减少成本，使用51的内部定时器中断再配合软件计数的方式来生成一秒的时间。

1.2软件设计

1.2.1编程环境及语言：

本设计的原理图实现是在proteus 中实现的，本设计的程序在keil Uvision4环境中进行编程与调试的，keil Uvision4与proteus 联调能有效的对各个设计进行测试。编程语言51C 。 1.2.2程序框图

图1-2 程序框图

1）.time0中断用于生成时间，具体由程序和硬件共同产生1秒的时间。

2）.两个外部中断能进行时间日期的切换，和对时间日期进行调整，播放音乐，能满足对按键设置的要求。

3）.主函数能及时在液晶屏上显示默认的时间和调整后的时间。

第二章系统设计

2.1硬件设计

2.1.1振荡电路

本设计51芯片选用内部振荡器方式。由于本设计的时间由内部定时器中断与软件计数相结合产生的，所以从计算方便以及系统的效率上考虑，本设计选用12MHz频率的晶振，电路原理图如下：

图2-1 A T89C51的振荡电路

经厂家推荐稳定电路的电容C1，C2=30pF+-10p（附录资料AT89C51.PDF 第4-32页）。

2.1.2复位电路

本设计使用上电复位电路。单片机晶振为12MHz，起振时间将近1ms，单片机1个机器周期的时间为1us。

单片机每次上电复位所需的最短延时应该不小于treset。这里，treset等于上电延时与起振延时之和。从实际上讲，延迟一个treset往往还不够，不能够保障单片机有一个良好的工作开端。

复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延时（记作TRST），以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间；在电源电压稳定之后，再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时间；在单片机开始进入运行状态之前，还要至少推迟2个机器周期的延时间。单片机是高电平的时候复位,一般是用电阻和电容组成的，电容充电的时RST复位端为高电平,此时单片机开始复位..电容充电完成,此时单片机复位完成。

由此电容值可取22uf，电阻值取10KΩ。详细见附录文件（电容充电时间的计算方法.pdf）

图2-2 A T89C51上电复位电路

2.1.3按键

选用两个轻触按键与单片机P3^2（int0）、P3^3（int1）两个引脚相接组成的独立按键。

2.1.4 lcd显示电路

1）.lcd的选用

本设计选用型号为LCD-016M002L显示器。具体资料见附录文件LCD-016M002L.pdf。

2）.lcd与

表2-1 lcd1602与51的连接

VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

图2-3 1602液晶与单片机接口电路

2.1.5音乐播放电路

此模块采用蜂鸣器实现，蜂鸣器驱动电流为20mA，单片机的P1口输出电流为26mA能够直接驱动蜂鸣器。只要编写相应的程序即可实现发出不同频率的声音，蜂鸣器与单片机的接口电路，蜂鸣器接线与单片机P1^7引脚相连。

图2-5 蜂鸣器电路

2.1.6 P0上拉电阻计算

由于lcd数据口是与51的P0口连接的，在P0口做一般I/O使用时要外接上拉电阻。

根据LCD-016M002L显示器的伏安特性，要保证上拉电阻明显小于lcd的阻抗，以使高电平时输出有效

Lcd工作电压：+5V

Lcd工作电流：20mA

lcd阻抗=5v/20mA=2.5kΩ。

上拉电阻值可以取2.2kΩ（详细见附录资料上拉电阻下拉电阻的总结.doc），由于需要八个相同的上拉电阻如图2-6所示，也可用一个排阻。具体型号见附录表。

图2-6 上拉电阻

2.2软件设计

2.2.1程序流程图

图2-6主函数流程

图2-7 time0中断服务程序流程

图2-8 int1中断服务流程

否

图2-9 int0中断服务流程

2.2.2流程的各个模块设计

全局变量

datetime数组保存日期时间星期的容器。

min[2],hour[2],day[2],mon[2],year[4];调整时候使用的中间变量。

buffer_date[16]，buffer_time[16]显示缓冲区。

1）.定时器中断服务程序

定时器1计时一秒。计数初值的计算方法如下：设晶振频率为f，则定时/计数器计数频率为f/12, 定时/计数器的计数总次数T_all在方式1为216=65536，定时间隔为T，计数初值为a，则有a=-T×f/12 将计数初值a分别赋给加1计数器TH0、TL0：

TH0=（T_all-a）/256;

TL0=（T_all-a）%256;

本设计晶振频率为12MHz，定时间隔为50ms，所以

a=-0.05*12000000/12

a=50000

TH0=（65536-50000）/256

TL0=（65536-50000）%256

1s就要计20次，中断服务程序如下：

void time0() interrupt 1 using 3

{

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

if(++count==20)//计时一秒

{

count=0;

DATATIME();//按实际规则日期时间更新

}

}

2）.int0中断服务程序

按键1接在了int0对应的引脚P3^2。按键2接在了int1对应的引脚P3^3。Int0为电平触发方式，int1为边沿触发方式。由于按键2是一键多功能，具体功能由状态标志FLAG表明。所以在int0中断服务程序中要有对FLAG标志的置位及清位的操作。在调整期间为了时间准确定时器不能工作，为了对日期时间的各位值进行循环调整，设置了一个计数器，它的值表明要调整的是哪位。终端服务程序如下：void int0_K1() interrupt 0

{

T R0=0; //定时器停止

c num++; //计数器加1

F LAG=1; //标志位置位

d atetime[0]=0;

w hile(K1==0); //等待按键松开

i f(cnum>12) //调整结束，各个状态还原

{

TR0=1;

cnum=-1;

FLAG=0;

}

}

3）.int1中断服务程序

Int1只要判断标志位执行任务就行了，中断服务程序如下：

void int1_K2() interrupt 2

{

i f(FLAG==1)//调整状态下则位对应调整位的增值，正常状态则播放音乐

{

EDIT_datetime(cnum);//按计数器的值调整对应位

}

e lse

{

ShowString(0x00,0," "); //播放音乐是屏幕上的字幕

ShowString(0x00,1,happy);

music();

Delayms(500);

}

}

4）.主函数程序

主函数对各个中断及lcd1602初始化后，就一直进行显示工作了，显示的时候判断标志FLAG以区别是正常显示还是闪烁显示。主程序如下：

void main()

{

I E=0X87; //开中断 ea=1,et0=1,et1=1,ex0=1

T CON=0X04; //it1为边沿触发，it0电平触发

I P=0X0a; //定时器0,1为高优先级

T MOD=0X01; //设置定时器0方式1

T H0=(65536-50000)/256;

T L0=(65536-50000)%256;

I nitialize_LCD(); //初始化LCD

T R0=1;

w hile(1)

{

buffer_value(); //设置显示缓存区的内容

if(FLAG) //调整时对应调整位置闪烁

if(++refresh==5)

{

refresh=0;

Flash(cnum);

}

DIS_buffer(); //将显示缓冲区的内容输出到lcd上

}

}

5）.星期在调整是是自动更新的，这要归功于蔡勒公式。算法如下（C51表示）：

unsigned char week()

{