摘要

本文介紹了基于STC89C52單片機的多功能電子萬年歷的硬件結(jié)構(gòu)和軟硬件設計方法。本設計由數(shù)據(jù)顯示模塊、溫度采集模塊、時間處理模塊和調(diào)整設置模塊四個模塊組成。系統(tǒng)以STC89C52單片機為控制器，以串行時鐘日歷芯片DS1302記錄日歷和時間，它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能。溫度采集選用DS18B20芯片，萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，數(shù)據(jù)顯示采用12864A液晶顯示模塊，可以在LCD上同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒，還具有時間校準等功能。此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。

關鍵字：萬年歷 溫度計 液晶顯示

前言

隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。目前，單片機技術(shù)的應用產(chǎn)品已經(jīng)走進了千家萬戶。電子萬年歷的出現(xiàn)給人們的生活帶來了諸多方便。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機在國民經(jīng)濟的個人領域得到了廣泛的運用。單片機以體積小、功能全、性價比高等諸多優(yōu)點，在工業(yè)控制、家用電器、通信設備、信息處理、尖端武器等各種測控領域的應用中獨占鰲頭，單片機開發(fā)技術(shù)已成為電子信息、電氣、通信、自動化、機電一體化等專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)。

單片機單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具，于是基于單片機的醒目而時尚的電子版萬年歷順應而生。基于單片機的電子萬年歷結(jié)合了時鐘和日歷的功能，將其二者融為一體，在顯示時間的同時還能顯示日期和年、月，它主要是通過單片機來讀取時鐘芯片的時間、日期，然后送給顯示設備顯示出來。而電子萬年歷作為電子類小設計不僅是市場上的寵兒，也是是單片機實驗中一個很常用的題目。因為它的有很好的開放性和可發(fā)揮性，因此對作者的要求比較高，不僅考察了對單片機的掌握能力更加強調(diào)了對單片機擴展的應用。而且在操作的設計上要力求簡潔，功能上盡量齊全，顯示界面也要出色。數(shù)字顯示的日歷鐘已經(jīng)越來越流行，特別是適合在家庭居室、辦公室、大廳、會議室、車站和廣場等使用，壁掛式LED數(shù)碼管顯示的日歷鐘逐漸受到人們的歡迎。LED數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時準確、可以進行夜視，并且還可以擴展出多種功能。

1 緒論

1.1 課題研究的背景

隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀錄。它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，還具有閏年補償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、時、分、秒和溫度等信息，還具有時間校準等功能。該電路采用STC89C52單片機作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用3~5V電壓供電。
　　此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。

方案選擇 單片機的選擇

方案一：AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS型8位單片機，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強大。其片內(nèi)的8K程序存儲器是FLASH工藝的，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護我們的勞動成果。再者，AT89C52目前的售價比8031還低，市場供應也很充足。AT89C52可構(gòu)成真正的單片機最小應用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于8K，四個I/O口全部提供給用戶?？捎?V電壓編程，而且擦寫時間僅需lOms。AT89C51芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。PO口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。

方案二：STC89C52系列單片機的指令系統(tǒng)和AT89C52系列的完全兼容，但實際操作起來卻存在很多問題：

（1）AT89C52不帶ISP下載，要用下載器才行，STC89C52可以用你的USB轉(zhuǎn)串口下載，下載軟件可以到STC廠家網(wǎng)上去下。

（2）STC單片機執(zhí)行指令的速度很快，大約是AT的3-30倍，盡管快是好事，但這樣一來，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些對時序有嚴格要求的模塊，用STC時注意得加長延時，大約是AT的10—30倍就差不多，這一點自己調(diào)試就知道了。

（3）STC單片機對工作環(huán)境的要求比較低，電壓低于5伏時仍然正常工作，甚至3伏到4伏之間都還可以工作，然而這樣的環(huán)境下AT肯定不行了，所以當一個系統(tǒng)用STC單片機好用，但用AT的單片機不工作時，直接查最小系統(tǒng)，看單片機的供電是否正常。

比較這兩種方案，由于在學校期間學過數(shù)字電路、單片機原理、C語言程序設計，綜合考慮單片機的各部分資源和作為學生能夠獲得的資源，經(jīng)過對比此次設計要求，我選擇用STC系列芯片完成。而且學校也提供了相應的硬件操作平臺，實際操作起來比較方便，故STC為更合理的選擇。本系統(tǒng)選擇STC89C52單片機作為主控芯片。足夠本設計運行，且價格便宜，下載程序方便。
?

一、硬件方案

本系統(tǒng)采用單片機+DS1302時鐘芯片+LCD12864液晶+18b20溫度傳感器+按鍵+蜂鳴器而成。

二、設計功能

1. 單片機型號：STC89C52/51、AT89C52/51、AT89S52/51 都可通用

2.設計自帶單片機上電復位電路、手動復位電路（復位按鍵）、晶振電路（給單片機提供時鐘周期）。

3.12864液晶可以同時顯示年月日、時分秒、星期、陽歷、農(nóng)歷、溫度值和鬧鐘設定。

4.可以按鍵修改當前的時間并還可以設置一個鬧鐘。

5.具有閏年補償，可以準確及正確的顯示時間等信息。

6.采用進口時鐘芯片DS1302，走時非常精確。

7.自帶3V紐扣電池，當系統(tǒng)掉電后，紐扣電池供電給時鐘芯片繼續(xù)工作，再次上電無需重新設置時間，使用起來非常方便。設置的鬧鐘具有掉電保存功能，保存在STC單片機內(nèi)部，上電無需重新設置。

8.具體24節(jié)氣功能 可以自動實時顯示24節(jié)氣。

三、實物圖

?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-490069.html

?

3.2主控模塊設計

單片微型計算機是隨著微型計算機的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。自從1975 年美國德克薩斯儀器公司的第一臺單片微型計算機（ 簡稱單片機）TMS-1000 問世以來，迄今為止，單片機技術(shù)已成為計算機技術(shù)的一個獨特分支，單片機的應用領域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制中經(jīng)常遇到對某些物理量進行定時采樣與控制的問題，在儀器儀表智能化中也扮演著極其重要的角色。

如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個階段：

第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。

第二階段（1978—1982）：單片機的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結(jié)構(gòu)。

（1）完善的外部總線。MCS-51設置了經(jīng)典的8位單片機的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。

（2）CPU外圍功能單元的集中管理模式。

（3）體現(xiàn)工控特性的地址空間及位操作方式。

（4）指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。

第三階段（1982—1990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。

第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面、深入地發(fā)展和應用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。

單片機是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計算機，這些元件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機具有體積小、價格低、可靠性高、開發(fā)應用方便等特點，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領域應用較為廣泛，在智能儀表中單片機是應用最多、最活躍的領域之一。在控制領域中,現(xiàn)如今人們更注意計算機的底成本、小體積、運行的可靠性和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，提高計算機的運算速度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。

單片機引腳介紹 單片機主要特點：

（1）有優(yōu)異的性能價格比。

（2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。

（3）控制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。

（4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。

（5）外部總線增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。

（6）單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。

優(yōu)異的性能價格比。

1）集成度高、體積小、有很高的可靠性。

單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。

此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。

2）控制功能強。

為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。

單片機的系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。

? ?VCC：STC89C52電源正端輸入，接+5V。

GND：電源地端。

XTAL1: ?單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。

XTAL2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。

RESET：STC89C52的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。

EA/Vpp："EA"為英文"External Access"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。

ALE/PROG：ALE是英文"Address Latch Enable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。STC89C52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進鎖存器中，因為STC89C52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。

PSEN：此為"Program Store Enable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。STC89C52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。

PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。

PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在STC89C52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了。

PORT1（P1.0～P1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地若將端口1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當做定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。

PORT3（P3.0～P3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋?/p>

其引腳分配如下：

P3.0：RXD，串行通信輸入。

P3.1：TXD，串行通信輸出。

P3.2：INT0，外部中斷0輸入。

P3.3：INT1，外部中斷1輸入。

P3.4：T0，計時計數(shù)器0輸入。

P3.5：T1，計時計數(shù)器1輸入。

P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。

P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。

RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。

EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。

單片機最小系統(tǒng)
單片機芯片內(nèi)還有一項主要內(nèi)容就是并行I/O口。STC89C51共有4個8位的并行I/O口，分別記作P0、P1、P2、P3。每個口都包含一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。實際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問片外擴展存儲器時，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高8位地址由P2口傳送。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。

單片機的4個I/O口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點。

STC89C51單片機的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。在單片機內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5-30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2-12MHz間選擇，典型值為12MHz和11.0592MHz。

當在STC89C51單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。

復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復位。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1KΩ。除了上電復位外，有時還需要按鍵手動復位。本設計就是用的按鍵手動復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源Vcc接通而實現(xiàn)的。

四、原理圖 ?

在本設計做的過程中，硬件和軟件方面都遇到了許多問題，但是相比于軟件，在硬件方面還是比較快解決的方面，因為硬件是比較容易檢查出來錯誤的，軟件比較晦澀難懂，還是有一定難度。
在硬件調(diào)試問題上，首先焊接好了元器件實物板后，先用萬用表測量這個工業(yè)板子的電源方面，電源方面是最重要的問題，應該是特別需要檢查的地方，以防止電源的短路和正負極的錯誤。然后在仔細檢查電路的連接是否有問題，或者有沒有虛焊或者沒有焊接到的地方，然后核對一下元器件的安裝是否有問題，安裝上去是否符合規(guī)定，由于已經(jīng)是大學四年都是做過了很多實訓過來了，對于這些還是游刃有余的，但是在上機調(diào)試后還是發(fā)現(xiàn)了很多的問題。

五、PCB圖 ?

在本設計做的過程中，硬件和軟件方面都遇到了許多問題，但是相比于軟件，在硬件方面還是比較快解決的方面，因為硬件是比較容易檢查出來錯誤的，軟件比較晦澀難懂，還是有一定難度。
在硬件調(diào)試問題上，首先焊接好了元器件實物板后，先用萬用表測量這個工業(yè)板子的電源方面，電源方面是最重要的問題，應該是特別需要檢查的地方，以防止電源的短路和正負極的錯誤。然后在仔細檢查電路的連接是否有問題，或者有沒有虛焊或者沒有焊接到的地方，然后核對一下元器件的安裝是否有問題，安裝上去是否符合規(guī)定，由于已經(jīng)是大學四年都是做過了很多實訓過來了，對于這些還是游刃有余的，但是在上機調(diào)試后還是發(fā)現(xiàn)了很多的問題。

?

?六、程序源碼

?Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。

?

?資料包括：

需要完整的資料可以加入我的紛傳圈子，里面有資源壓縮包的百度網(wǎng)盤下載地址及提取碼。

紛傳點擊用微信打開即可，過程有點繁瑣請見諒。

?

?

?

到了這里，關于47、基于51單片機萬年歷溫度鬧鐘農(nóng)歷陽歷LCD 12864顯示系統(tǒng)設計的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！