合肥学院
《单片机原理与应用》
课程论文
课程论文题目
院系名称 专 业（班 级）
姓 名（学 号） 指 导 教 师
基于AT89C51多功能电子万年历
的设计
计算机科学与技术系
计算机科学与技术 （09计本2班）
2012 年 6 月 10 日
摘 要：随着单片机应用技术的飞速发展，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，这些大部分都是以单片机为控制核心的。单片机是集CPU 、RAM 、ROM 、定时、计数器和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于工业自动化和消费电子，因此具有非常现实的研究意义。
本文通过对一个基于单片机实现的电子万年历设计,让我们加深了对单片机、C语言编程、Keil调试、Proteus仿真的理解。此系统由主控制器AT89C51、时钟电路模块DS1302、显示电路模块、温度采集模块DS18B20等部分构成，能实现实时年、月、日、时、分、秒、星期、温度等显示。
关键词：DS1302；DS18B20；单片机；多功能万年历
引言：万年历是采用数字电路实现对年、月、日、时、分、秒、星期、温度等数字显示的计时装置，
广泛用于个人家庭，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功能。诸如能显示周围温度，能动态显示需要的文字信息，而且配上优美的画质，动听的音乐，更有美化环境的功能。因此，研究万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1 方案论证
1.1 单片机芯片的选择
在单片机控制中，常用的ATMEL公司单片机种类有AT89C51、AT89C52、AT89S51、AT89S52，都兼容MCS-51单片机。对于AT89C51，是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，128×8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源等主要特性。相比而言，AT89C52有8K的ROM，256B的RAM，还增加一个定时器/计数器2，自然价格比C51略高。而相对而言，S系列的单片机具有在线编程下载（ISP）功能和看门狗，而且运行的速度的最高频率达到33MHZ，使得运行速度更快，自然价格比C 系列的要高2元左右。但是当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，S系列的不需要对芯片多次拔插，节省了调试的时间。
综合考虑以上种种因素，由于考虑到产品的成本，在同样能完成我们所要求的功能时，自然会选择相对便宜的AT89C51，这样更容易把产品推向市场。但是在实验室的的调试中，我们依然可以用AT89S51，这样就方便了我们的硬件调试，同样降低了开发产品的成本。 1.2 显示模块的选择
常见的文字、图像显示屏主要有LED（Light Emitting Diode ）显示屏，LCD（Liquid Crystal Display），LED点阵数码管显示。LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现，能提供宽达160°的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号，多幅显示屏还可以进行联网播出。但是考虑到LED的价格比LCD贵的多，一般应用在对成本不是很敏感的产品上的。对于LED点阵数码管显示，一般体积较大，适合用于机场，广场等大型屏幕显示，显然不符合袖珍型的电子万年历室内产品。LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。
综合考虑，基于时代的潮流，在人们能普遍接受的价格内，我们优先考虑用LCD，这样既满足了人们的审美观，也符合世界潮流的发展，是一项新产品成功推向市场的必要条件。 1.3 时钟芯片的选择
可以直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，而且精度不是很高。因此选用专用的DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA。
1.4 电路设计最终方案
综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89C51作为主控制系统; DS1302提供时钟;LCD
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液晶显示器作为显示,DS18B20用来采集温度信息，ADC0832用来实现模拟和数字信号的转换。
2 系统的硬件电路设计和实现
2.1 电路设计框图 DS1302模块 DS18B20模块 主 控 DAC0832模块 LCD模块 图1 原理框图 2.2系统硬件概述 本电路是由AT89C52单片机为控制核心，具有可编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、时、分、秒、星期进行计时，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。可产生年、月、日、时、分、秒、星期等时钟所需数据，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；显示部份由LCD液晶显示屏显示。 2.3 主要单元电路的设计
2.3.1 单片机主控制模块的设计
AT895C1单片机为40引脚双列直插芯片,有四个8位I/O口，分别P0、P1、P2、P3,每一条I/O线都能独立地作输出或输入。单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端。 如图2 所示：
AT89C51C1U11930pfXTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617X1CRYSTAL18C230pfXTAL29RSTR1300C310uf293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51 图2 主控制系统 2.3.2 时钟电路模块的设计
低功耗时钟芯片DS1302可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补 偿等多种功
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