基于51单片机的万年历的设计
学生姓名 学 号 所在专业 所在班级 小组成员 指导教师 完成日期
电子信息工程 电子1111
基于51单片机的万年历的设计
1 需求分析
1.1 “需“的分析
万年历是一个可以显示当前时间、日历、温度信息以及设置闹钟报警的应用系统，其具有以下功能：
（1）可以显示当前的时间信息； （2）可以显示当前的温度； （3）可以手动修改时间；
（4）可以设置闹钟，并且达到设置的时间点发出音响信号。
1.2 “求“的分析
设计万年历，需要考虑以下几方面的内容：
（1）如何获取当前的时间信息，这些时间信息包括时、分、秒、年、月、日、和星期；
（2）如何获得当前的温度信息，精确到1°C即可； （3）提供必要的用户输入设置通道； （4）提供相应的显示和报警部件； （5）需要写出合适的软件应用代码。
2 方案设计与论证
2.1 时间获取方法的方案设计与论证
方案一：
使用单片机的内部定时器进行定时，使用软件算法来计算当前的时间信息。此种方案虽然可以不使用时钟芯片，节约成本，但是时间的精准度一般，软件代码复杂。
方案二：
采用外部扩展实时时钟芯片DS12C887的方式来获取相应的时间信息。
DS12C887是一种高性能的芯片，能自动产生年、月、日、时、分、秒等信息，并有闰年修正功能。采用双电源供电方式，可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流的充电的能力，在能满足精度要求的同时价格也比较便宜，性价比较高。
所以采用方案二。
2.2 显示模块的方案设计与论证
方案一：采用LED数码管动态扫描。LED数码管价格适中,但只能显示数字和简单的字符，且其的接口线少。
方案二：
采用点阵式数码管显示。点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，并不太适合于对数字跟字母进行显示，其主要用于汉字的显示。
方案三：
采用LED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，虽然价格稍微贵了点，但其接口线多。
所以采用方案三。
2.3 温度采集的方案设计与论证
方案一：
使用PT铂电阻采集。PT铂电阻根据温度变化的只是其电阻值，在实际使用过程，需要额外的辅助器件将其转化为电压信号，并且通过调整后送到模/数字转换器件才能让51单片机进行处理。
方案二：使用数字温度传感器采集。温度传感器虽然、精度采样速度等性能比不上PT铂电阻，但是其没有额外的附加器件，且能满足系统对采集精度的要求。
所以采用数字温度传感器。
3 硬件设计
3.1 万年历的硬件模块
声音报警模块 显示模块 51 单 片 机
温度传感器模块 用户输入模块 图3-1 万年历的硬件模块
时钟日历模块
3.2 万年历的电路
图3-2 万年历的电路
3.3硬件基础
DS1302的硬件基础：
(1) 时钟芯片DS1302的工作原理：
DS1302在每次进行读、写程序前都必须初始化，先把SCLK端置 “0”，接着把RST端置“1”，最后才给予SCLK脉冲。图5为DS1302的控制字的位7必须置1，若为0则不能把对DS1302进行读写数据。对于位6，若对程序进行读/写时RAM=1，对时间进行读/写时，CK=0。位1至位5指操作单元的地址。位0是读/写操作位，进行读操作时，该位为1；该位为0则表示进行的是写操作。控制字节总是从最低位开始输入/输出的。DS1302的日历、时间寄存器内容：“CH”是时钟暂停标志位，当该位为1时，时钟振荡器停止，DS1302处于低功耗状态；当该位为0时，时钟开始运行。“WP”是写保护位，在任何的对时钟和RAM的写操作之前，WP必须为0。当“WP”为1时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。
(2) DS1302的控制字节
DS1302的控制字如表-1所示。控制字节的高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 表3-1 DS1302的控制字格式 1 RAM /CK A4 A3 A2 A1 A0 RD /WR (3) 数据输入输出（I/O）
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。如下图3-3所示：
图3-3 DS1302读/写时序图
(4) DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表3-2。
表3-2 DS1302的日历、时间寄存器
此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与
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