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基于51单片机的万年历设计

山东工商学院SHANDONG INSTITUTE OF BUSINESS AND TECHNOLOGY 单片机课程实训SCM PRACTICAL TRAINING

第一部分课程设计任务书 (1)

一、课程设计题目 (1)

二、课程设计时间 (1)

三、课程设计提交方式 (1)

四、设计要求 (1)

第二部分课程设计报告 (2)

一、单片机发展简史 (2)

二、MCS-51单片机系统简介 (2)

三、设计思路 (2)

四、硬件设计电路 (3)

五、软件设计流程 (6)

六、程序源代码 (10)

七、结束语 (66)

八、参考文献 (67)

第一部分课程设计任务书

一、课程设计题目

万年历的设计

二、课程设计时间

一周

三、实训提交方式

提交实训设计报告

四、设计要求

设计一台液晶显示屏显示的万年历，要求如下。

（1）显示年、月、日、时、分、秒和星期，并有相应的农历显示。（2）可通过键盘自动调整时间。

（3）具有闹钟功能。

（4）能够显示环境温度，误差小于±1℃。

（5）计时精度：月误差小于20秒。

第二部分课程设计报告

一、单片机发展概况

单片机诞生于20世纪70年代末，它的发展史大致可分为三个阶段：

第一阶段（1976-1978）：初级单片机微处理阶段。该时期的单片机具有 8 位CPU，并行 I/O 端口、8 位时序同步计数器，寻址范围 4KB，但是没有串行口。

第二阶段（1978-1982）：高性能单片机微机处理阶段，该时期的单片机具有I/O 串行端口，有多级中断处理系统，15 位时序同步技术器，RAM、ROM 容量加大，寻址范围可达 64KB。

第三阶段（1982-至今）位单片机微处理改良型及 16 位单片机微处理阶段民用电子产品、计算机系统中的部件控制器、智能仪器仪表、工业测控、网络与通信的职能接口、军工领域、办公自动化、集散控制系统、并行多机处理系统和局域网络系统。

二、MCS-51单片机系统简介

MCS-51系列单片机产品都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心构成的。MCS-51单片机由CPU 、RAM 、ROM 、I/O接口、定时器/计数器、中断系统、内部总线等部件组成。

MCS-51以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，为以后的单片机的发展奠定了基础。

三、设计思想

以AT89C52单片机为核心，外接单片机复位电路，单片机晶振电路，蜂鸣器电路，温度传感器DS18B20，时钟芯片DS1302，按键电路，12864液晶显示电路，通过控制AT89C52单片机的接口来控制蜂鸣器电路，温度传感器DS18B20模块，时钟芯片DS1302模块，按键电路，12864液晶显示模块，使12864液晶能显示阳历年、月、日、时、分、秒和温度及相应的农历时间。

图为硬件系统设计框架

四、硬件电路设计

4.1电路原理图

4.2单片机控制模块

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

(1) 复位电路

按键手动复位是通过使复位端经电阻与VCC接通而实现的。

(2) 时钟振荡电路

基于系统运行速度，采用12MHZ的石英晶振，并使用两个小电容作为微调电容。

4.3温度模块

DS18B20温度传感器具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃，工作电源为 3~5V。

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、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～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。

4.4时钟模块

4.5液晶显示模块

本系统选择的LCD是AMPIRE128×64的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形。单片机P1口作为数据输出口，RS，R\W，E分别通过10K的上拉电阻连接到单片机的P0.0，P0.1,P0.2。VDD接5V电源，VSS接地。VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（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）。RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。R/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。DB0-DB7为双向数据总线，同时最高位DB7也是忙信号检测位。BLA、BLK分别为显示器背光灯的正、负极。

4.6按键模块

本系统使用5个button元件分别设置为增加键、减小键、退出键、设置/OK 键。4个按键与一个4个驱动电阻相连，作为整个按键控制功能系统，以触发AT89C52中断为方式使用设置功能。

4.7蜂鸣器模块

本系统采用BUZZER元件和PNP型三极管及电阻组成了蜂鸣器电路。

五、软件设计框图

5.1主程序流程图

万年历的程序主要包括：按键识别程序、时间设定程序、温度数据采集程序、时间数据采集程序、液晶屏数据显示程序、定时中断程序、阳历转阴历程序、闹钟设定程序、延时子程序等。

5.2温度数据模块设计

5.4闹钟设定模块设计

六、程序源代

/****************************文件包含*************************************/

#include < reg52.h >

#include < character.h >

#include < lcd.h >

#include < clock.h >

#include < sensor.h>

#include < calendar.h >

#include < key.h >

/*****************************预定义**************************************/

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

/****************************************************************************/ sbit bell = P2 ^ 0; //定义蜂鸣器端口

/***************************************************************************** * 名称: Timer0_Service() inturrupt 1

* 功能: 中断服务程序

* 入口参数:

* 出口参数:

*****************************************************************************/ void Timer0_Service() interrupt 1

{

static uchar count = 0;

static uchar flag = 0; //记录鸣叫的次数

count = 0;

TR0 = 0; //关闭Timer0

TH0 = 0x3c;

TL0 = 0XB0; //延时50 ms

TR0 = 1 ; //启动Timer0

count ++;

if( count == 20 ) //鸣叫1 秒

{

bell = ~ bell;

count = 0;

flag ++;

}

if( flag == 6 )

{

flag = 0;

TR0 = 0; //关闭Timer0

}

/***************************************************************************** * 名称: Timer2_Servie() interrupt 5

* 功能: 中断服务程序

* 入口参数:

* 出口参数:

*****************************************************************************/

uchar HexNum_Convert(uchar HexNum)/*时间存储个位和十位的方式*/

{

uchar Numtemp;

Numtemp=(HexNum>>4)*10+(HexNum&0X0F);

return Numtemp;

}

/******************************************************************************

* 函数名称：main()

* 功能：

* 入口参数：

* 出口参数：

********************************************************************************/

void main( void )

{

uchar clock_time[6] = {0X00,0X59,0X23,0X09,0X04,0X11}; //定义时间变量秒分时日月年

uchar alarm_time[2] = { 10, 06}; //闹钟设置alarm_time[0]: 分钟alarm_time[1] :小时

uchar temperature[2]; //定义温度变量temperature[0] 低8位temperature[1] 高8位

Lcd_Initial(); //LCD初始化

Clock_Fresh( clock_time ); //时间刷新，proteus会调用当前系统时间

Clock_Initial( clock_time ); //时钟初试化

/***********************中断初始化***************************/

EA = 1; //开总中断

ET0 = 1; //Timer0 开中断

ET2 = 1; //Timer2 开中断

TMOD = 0x01 ; //Timer0 工作方式1

RCAP2H = 0x3c;

RCAP2L = 0xb0; //Timer2 延时50 ms

while( 1 )

{

switch( Key_Scan() )

{

case up_array:

{

Key_Idle();

}

break;

case down_array:

{

Key_Idle();

}

break;

case clear_array:

{

Key_Idle();

}

break;

case function_array:{

Key_Function( clock_time, alarm_time );

}

case null:

{

Clock_Fresh( clock_time ); //时间刷新

Lcd_Clock( clock_time ); //时间显示

Sensor_Fresh( temperature ); //温度更新

Lcd_Temperture( temperature ); //温度显示

Calendar_Convert( 0 , clock_time );

Week_Convert( 0, clock_time );

//闹钟报警

if( * alarm_time == HexNum_Convert(* ( clock_time + 1 ) )) //分钟相吻合

if( * ( alarm_time + 1 ) == HexNum_Convert(*( clock_time + 2 )) ) //小时相吻合

{

bell = 0;

TR2 = 1; //启动Timer2

}

break;

}

#ifndef _SUN_MOON

#define _SUN_MOON

/*************************************************************************/

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

/********************************************************************************

* 名称: get_moon_day(uchar month_p,uint table_addr)

* 功能: 读取数据表中农历的大月或小月，如果大月返回1, 小月返回0

* 入口参数:

* 出口参数:

*********************************************************************************/

bit get_moon_day( uchar month_p,uint calendar_address )

{

uchar temp,temp1;

temp1=(month_p+3)/8;

temp=0x80>>((month_p+3)%8);

temp=year_code[calendar_address+temp1]&temp;

if(temp==0){return(0);}else{return(1);}

}

/**************************************************************************

* 名称: void Calendar_Convert( uchar * clock_time )

* 功能: 输入BCD的阳历数据，输出BCD阴历数据( 1901 - 2099 )

* 入口参数: c_flag:阳历的世纪标志clock_time: 时钟地址

* 出口参数: 无

* 说明: c_flag = 0 :21世纪c_flag = 1 :19世纪

*****************************************************************************/

void Calendar_Convert( uchar c_flag, uchar * clock_time )

{

bit flag_month, flag_year;

uchar year, month, day, month_point; //定义年月天

uchar temp1, temp2, temp3;

uint calendar_address; //定义农历地址

uint day_number;

uchar clock_moon[3]; //定义阴历

clock_time += 3; //指向日

day = ( * clock_time >> 4 ) * 10 + ( *clock_time & 0x0f ); //BCD转换十进制

clock_time ++; //指向月

month = ( * clock_time >> 4 ) * 10 + ( * clock_time & 0x0f ); //BCD转换十进制

clock_time ++; //指向年

year = ( * clock_time >> 4 ) * 10 + ( * clock_time & 0x0f ); //BCD转换十进制

//定位日历地址

if( c_flag == 0 )

calendar_address = ( year + 99 ) * 3;

else

calendar_address = ( year - 1 ) * 3;

//春节(正月初一)所在的阳历月份

temp1 = year_code[ calendar_address + 2 ] & 0x60; //Bit6~~Bit5:春节所在的阳历月份

temp1 >>= 5 ;

//春节(正月初一)所在的阳历日期

temp2 = year_code[ calendar_address + 2 ] & 0x1f; //Bit4~~Bit0:春节所在的阳历日期

//计算春节(正月初一)离当年元旦{ 1月1日(阳历) }的天数；春节只会在阳历的1月或2月temp3=temp2-1;

if(temp1!=1) temp3+=0x1f;

//计算阳历月离当年元旦{ 1月1日(阳历) }的天数

if( month < 10 )

{day_number = day_code1[ month - 1 ] + day ;}

else

{day_number = day_code2[ month - 10 ] + day ;}

//如果阳历的月大于2 且该年的2月为闰月，天数加1

//闰年指的就是阳历有闰日或阴历有闰月的一年；

//阳历四年一闰，在二月加一天，这一天叫做闰日：

//农历三年一闰，五年两闰，十九年七闰，每逢闰年所加的一个月叫做闰月。

if( ( month <= 2 ) || ( year % 0x04!= 0) ) day_number-=1;

// day_number ++;

// if ((month<2)||(year%0x04!=0))

// day_number-=1;

//判断阳历日在春节(正月初一) 之前还是之后

if( day_number >= temp3 ) //阳历在春节之后或者春节当日

{

day_number -= temp3;

month = 1;

month_point = 1; // month_point 为月份指向，阳历日在春季前就是春季

flag_month = get_moon_day( month_point, calendar_address ); //检查该阴历月的大小大月返回1 小月返回0

flag_year = 0;

if (flag_month==0) {temp1=29;} else{temp1=30;}

//闰月所在的月分

temp2 = year_code[ calendar_address ] & 0xf0;

temp2 >>= 4; //提取高四位假如是0 表示没有闰月

while( day_number >= temp1 )

{

day_number -= temp1;

month_point ++;

if( month == temp2 )

{

flag_year = ~ flag_year;

if( flag_year == 0 )

month +=1;

}

else

month ++ ;

flag_month = get_moon_day( month_point, calendar_address );

if( flag_month )

temp1 = 30;

else

temp1 = 29;

}

day = day_number + 1;

}

else //阳历在春节之前使用以下代码进行运算

{

temp3 -= day_number;

if( year == 0 )

{ year = 0xe3; c_flag = 1; }

else

year -= 1;

calendar_address -= 3;

month = 0xc;

temp2 = year_code[ calendar_address ] & 0xf0;

temp2 >>= 4; //提取高4位

flag_year=0;

if( temp2 == 0 )

month_point = 12;

else

month_point = 13;

//flag_year = 0;

flag_month = get_moon_day( month_point, calendar_address );

if( flag_month )

temp1 = 30;

else

temp1 = 29;

while( temp3 > temp1 )

{

temp3 -= temp1;

month_point --;

if( flag_year == 0 )

month -=1;

if( month == temp2 )

flag_year = ~ flag_year;

flag_month = get_moon_day( month_point, calendar_address );

if( flag_month )

temp1 = 0x1e;

else

temp1 = 0x1d;

}

day = temp1 - temp3 + 1;

}

//HEX->BCD ,运算结束后,把数据转换为BCD数据

temp1 = year / 10;

temp1 <<= 4;

clock_moon[2] = temp1 | ( year % 10 );

temp1 = month / 10;

temp1 <<= 4;

clock_moon[1] = temp1 | ( month % 10 );

temp1 = day / 10;

temp1 <<= 4;

clock_moon[0] = temp1 | ( day % 10 );

Lcd_Lunar_Calendar( clock_moon );

}

/********************************************************************************

* 名称: void Week_convert( uchar * clock_time )

* 功能: 输入BCD阳历数据；输出BCD星期

* 入口参数:

* 出口参数:

* 说明: 算法: （日期+ 年份+ 所过闰年+ 月校正) / 7 的余数就是星期如果是闰年又不到3 月份上述之和要减一天再

********************************************************************************/

void Week_Convert( bit c, uchar * clock_time )

{

uchar year, month, day; //定义年月天

uchar temp;

clock_time += 3; //指向日

day = ( * clock_time >> 4 ) * 10 + ( *clock_time & 0x0f ); //BCD转换十进制

clock_time ++; //指向月

month = ( * clock_time >> 4 ) * 10 + ( * clock_time & 0x0f );

clock_time ++; //指向年

year = ( * clock_time >> 4 ) * 10 + ( * clock_time & 0x0f );

if( c == 0 ) //如果为21世纪,年份数加100

year += 100;

temp = year / 4; //所过闰年数只算1900年之后的

temp = year + temp;

temp = temp % 0x07; //为节省资源,先进行一次取余,避免数大于0xff,避免使用整型数据

temp = temp + day + table_week[ month - 1 ];

if( ( year % 4 == 0 ) && ( month <3 ) )

temp -=1;

Lcd_Week( temp % 7 );

}

/********************************************************************************/

#endif

#ifndef _CHARACTER

#define _CHARACTER

/*****************************预定义**************************************/

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

/******************************************************************************************* *

*内容: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空白- T :

*大小: 8X16字符

********************************************************************************************

uchar code letter_logo[16][16]={

/*-- 文字: 0 --*/