数字时钟万年历的设计

摘要电子万年历是一种应用非常广泛的日常计时工具，数字显示的日历钟已经越来越流行，特别是适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和广场等使用，壁挂式LED数码管显示的日历钟逐渐受到人们的欢迎。LED数字显示的日历钟显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视，本设计利用数量较少的芯片制作了一个运用简单的电子万年历。以单片机作为本设计的核心，实现时钟日历的显示：用八段LED数码管分别显示年、月、日、星期、时、分、秒，用DS1302作为该设计的实时时钟芯片，用74LS164寄存器来驱动数码管的各段码，用三极管来驱动数码管的各位码。关键词:单片机DS1302时钟芯片数码管AbstractElectroniccalendarisdailytimingtoolforaverywiderangeofapplications,thedigitaldisplayofthecalendarclockhasbecomemoreandmorepopular,especiallysuitableforuseinthefamilyroom,office,conferenceroom,hall,stationandthesquare,wall-mountedLEDdigitaltubedisplaycalendarclockgraduallypopular.LEDdigitaldisplaycalendarclockshowstheclearandintuitive,accurate,canbethenightvision,thisdesignanelectroniccalendarbyusingsimplefewerchip.Themicrocontrollerasthecoreofthedesign,toachievetheclockcalendardisplay:eightLEDdigitaltubedisplayyear,month,dayrespectively,week,when,minutesandseconds,useDS1302asthereal-timeclockchipofthisdesign,usethe74LS164registertodrivedigitaltubesegmentsofcode,withthreetransistorstodrivedigitaltubeyoucode.KEYWORD：MCUclockchipDS1302digitaltube目录第一章绪论.........................................................................................................................1第二章系统总体设计方案.................................................................................................3第一节设计要求..........................................................................................................3第二节方案论证..........................................................................................................3第三章系统硬件设计.........................................................................................................5第一节单片机最小系统..............................................................................................5第二节显示电路..........................................................................................................8第三节时钟控制电路................................................................................................10第四节按键控制电路................................................................................................11第四章系统软件设计.....................................................................................................15第五章系统调试.............................................................................................................16第一节硬件调试........................................................................................................16第二节软件调试........................................................................................................16结论........................................................................................................错误!未定义书签。致谢.....................................................................................................................................18参考文献.............................................................................................................................191第一章绪论20世纪末，电子技术获得了飞速的发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度，同时也使现代电子产品性能进步提升，产品更新换代的节奏也越米越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌和繁杂容易使人忘记当前的时间。然而遇到重大事情的时候，一旦忘记时间，就会给自己或他人造成很大麻烦。平时我们要求上班准时，约会或召开会议必然要提及时间；火车要准点到达，航班要准点起飞；工业生产中，很多环节都需要用时间来确定工序替换时刻。所以说能随时准确的知道时间并利用时间，是我们生活和工作中必不可少的。想知道时间，手表当然是一个很好的选择，但是，在忙碌当中，我们还需要个“助理”及时的给我们提醒时间。所以，计时器最好能够拥有个定时系统，随时提醒容易忘记时间的人。最早能够定时、报时的时钟属于机械式钟农，但这种时钟受到机械结构、动力和体积的限制，在功能、性能以及造价上都没办法与电子时钟相比。电子万年历是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置，广泛应用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、自动起闭路灯箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。另外，温度实时显示系统应用同样越来越广泛，比如空洞遥控器上当前室温的显示、热水器温度的显示等等。医药卫生、工农业生产上也有很多场合需要测量环境温度。如果能够在电子万年历上附加温度采集功能，将使万年历的应用更加广泛。电子万年历主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点，被广泛应用丁生活和工作当中。当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致。也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化了的时间显示或报时器，在此基础上，人们可以根据不同场合2的要求，在时钟上加置其他功能，比如定时闹铃，环境温度、湿度检测，环境空气质量检测，USB扩展口功能等。本设计电子时钟主要功能为：1．具有时间显示和手动校对功能，24小时制；2．具有年、月、日、星期、时、分显示和自动校对功能；3．掉电后无需重新设置时间和日期。3第二章系统总体设计方案第一节设计要求本作品电子万年历用LED数码管显示阳历年、月、日、星期、时、分、秒。通过按键开关实现调时的功能，能调时，断电有实时时钟。第二节方案论证一、控制部分的方案选择（一）用可编程逻辑器件设计可采用PLD器件。设计起来结构清晰，各个模块从硬件上设计起来相对简单，控制与显示的模块间的连接也会比较方便。但是考虑到本设计的特点，EDA在功能扩展上比较受局限，而且EDA占用的资源也相对多一些。从成本上来讲，用可编程逻辑器件来设计没有什么优势。（二）用单片机设计单片机有丰富的中断源，方便本实验的设计。它的准确度相当高，并且C语言和汇编兼容的编程环境也很方便来实现一些调用。I/O口功能也比较强大，方便使用。方便对设计进行扩展，使设计更加完善。成本也相对低一些，虽然在控制与显示的结合上有些复杂，但和前则相比用单片机设计还是比较可行的。二、显示部分的方案选择（一）液晶显示方式液晶显示效果出众，但是在显示时，屏幕会有明显的闪烁。而且存储空间有限，大大影响了电子万年历的性能。（二）数码管显示相比液晶显示，采用七段数码管既经济实惠，在效果上也可以加入语音报时功能，操作比较液晶显示来说虽然略显繁琐，但总体也还可以做到比较人性化。所以，最后选择用LED数码管做显示部分。三、键盘模块的选择4在对日期和时间进行切换，对日期和时间进行调节校准过程中，系统需要产生激励电流，因此需要用按键。方案一：使用独立式键盘。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。方案二：使用矩阵式键盘。矩阵式键盘是由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。其特点是简单且不增加成本，这种键盘适合按键数量较多的场合。根据以上的论述，因本系统需要的按键不多，日期加1键，月数加1键，年数加1键，秒数加1键，分数加1键，时数加1键，时间/日期切换键，要求简单。所以采用方案一独立式键盘。5第三章系统硬件设计硬件电路主要分为单片机系统及显示电路、按键电路和时钟控制电路等几部分组成。设计框图如图3.1。图3.1电子万年历设计框图第一节单片机最小系统一、单片机介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造与工业标准的M