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编程问答

可调式电子日历的设计

發布時間：2024/1/1 编程问答 32 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了可调式电子日历的设计小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

1.概述

1.1 課題背景

單片機運用在各種智能設備當中，比如平衡車、掃地機器人等。設備智能化是一個必然的趨勢，而要實現設備智能化離不開單片機的支持，所以學習單片機是每一位自動化學子的必修之路。之前雖然已經學過單片機的理論課，但是理論學好了，不一定就能學以致用，而為了達到這個目的就要進行單片機的實踐訓練。可調式電子日歷設計對于學習單片機十分的契合，完成這個項目需要用到單片機的定時器/計數器功能以及驅動外部模塊。而這正是單片機運用的最重要的兩個部分之一，學好了定時器/計數器以及懂得如何驅動外部模塊，那么很多單片機的應用就能舉一反三了。可調式電子日歷小巧便于攜帶，界面清爽，一目了然，方便的知曉當前時間，并可對時間做出修改，實在是居家旅行日常生活之必備用品。在現今的可調式電子日歷具有性能穩定、精確度高、成本低、易于產品化，以及方便、實用等特點。

1.2課題主要內容

設計并制作一個可調式電子日歷，開機后可以在LCD液晶顯示器上顯示當前的年、月、日、星期、時、分、秒等信息，按下K1鍵，選擇對年、月、日、星期、時、分、秒的設置；按下K2鍵，進行加設置；按下K3鍵，進行減設置；按下K4鍵，對設置進行確認。可調式電子日歷，可以顯示日期和時間信息，按下按鍵K1-K4，可設置與調整時間。

2.系統硬件設置

根據課題設計的基本方案，本系統主要有如下功能電路：單片機最小系統電路，DS1302時鐘電路，LCD液晶顯示電路，以及獨立按鍵。結構框圖如圖一所示：

圖一

2.1 STC單片機最小系統電路設計

本設計采用STC89C52單片機作為主控芯片，作為新生代單片機在抗干擾能力更加穩定，同時它的運行速度更快，功率更低，這讓用戶有了更多的打算。單片機最小系統包括復位電路、晶振電路。

復位電路

復位電路的目的是初始化主控芯片，讓芯片重新開始工作。復位時，單片機重新從程序存儲器中起始位置開始讀程序代碼，單片機運行中一旦出現死機或是程序跑飛的狀況時，就需要復位。本設計中復位電路采用自動復位+手動復位的方式，系統上電，則系統自動復位，復位采用簡單的阻容方式，設置RC的值可以確定復位時間。手動復位方式就是通過按鍵來進行操作。

復位電路本質是電容的充放電，該電路中有一個大小為10uF的電容和一個10KΩ左右的電阻，要想單片機可以穩定實現復位動作，必要使得復位引腳的高電平至少持續兩個機器周期，因此選取器件的時候一定要注意參數。

晶振電路

晶振的部分配合2個22pF的電容實現了振蕩，產生的電脈沖為單片機提供時鐘信號。本系統采用12MHz的晶振。

2.2 LCD顯示電路

本系統中應用1602液晶顯示器作為顯示器件。由于1602具有不需要持續刷新的特性，故只需要對數據口進行一次輸入，顯示屏上就會保持持續點亮。因此，液晶顯示器的畫質更高而且不會出現閃爍。液晶顯示器除了體積小、重量輕、功耗低等優點外并且還都是數字式的，這使得單片機系統的接口變得更加簡單可靠，操作也更加方便。

液晶顯示器的主要技術參數：

a) 顯示屏顯示容量：16×2個字符；

b) 器件工作電壓：5-5.5V；

c) 器件工作電流：0mA(5.0V)；

d) 顯示字符尺寸：95×3.35(W×H)mm；

1602液晶顯示模塊與單片機的P0口經過10K的上拉電阻直接連接，其電路如圖2所示。（實際電路由于供電電流夠大，所以無需接上拉電阻，并且實際電路需要接背光電源，以及在VO引腳處接一個滑動電阻用來調節對比度）

2.3 DS1302時鐘電路

2.31 DS1302的介紹

DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加 31 字節靜態RAM，采用SPI三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號和 RAM 數據。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。工作電壓2.5～5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302 用于數據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數據點的記錄上，能實現數據與出現該數據的時間同時記錄，因此廣泛應用于測量系統中。

DS1302內部結構圖

3.軟件設計

3.1 軟件開發工具介紹

A.Keil C51簡介。Keil C51軟件是一款可以用C語言來編程的51系列兼容開發軟件，和傳統的匯編來說，它有更多的優勢，例如它擁有更加強大的功能、更加完整的結構、可讀性更強，這些優勢使得它學習起來更加的容易。于此同時它還提供了數量龐大的庫函數和一些開發調試工具等，通過編譯完的匯編代碼，更能體會出這款軟件的優越性。

3.3 程序代碼設計

3.3.1 DS1302時鐘程序

#include //52系列單片機頭文件 #include #include #define uchar unsigned char //宏定義 #define uint unsigned int sbit SDA=P1^0; // DS1302數據線 sbit CLK=P1^1; //DS1302時鐘線 sbit RST=P1^2; //DS1302復位線 char Adjust_Index=-1; //當前調節的時間：秒，分，時，日， void Display_LCD_String(uchar p,uchar s); uchar tCount=0;//一年中每個月的天數，2月的天數由年份決定 uchar MonthsDays[]={0,31,0,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; uchar WEEK[]={“SUN”,“MON”,“TUS”,“WEN”,“THU”,“FRI”,“SAT”};//周日，周一到周六 void DS1302_Write_Byte(uchar x) //向DS1302寫入一字節 { uchar i; for(i=0;i<8;i++) {SDA=x&1; CLK=1; CLK=0; x>>=1; } } uchar DS1302_Read_Byte() //從DS1302讀取一字節 { uchar i,b,t; for(i=0;i<8;i++) { b>>=1; t=SDA; b|=t<<7; CLK=1; CLK=0; } return b/1610+b%16; } uchar Read_Data(uchar addr) //從DS1302指定位置讀數據 { uchar dat; RST=0; CLK=0; RST=1; DS1302_Write_Byte(addr); dat=DS1302_Read_Byte(); CLK=1; RST=0; return dat;} void Write_DS1302(uchar addr,uchar dat) //向DS1302指定位置寫入數據 { CLK=0; RST=1; DS1302_Write_Byte(addr); DS1302_Write_Byte(dat); CLK=0; RST=0; } void SET_DS1302() //設置時間 { uchar i; Write_DS1302(0x8e,0x00); for(i=0;i<7;i++) { Write_DS1302(0x80+2i,(DateTime[i]/10<<4|(DateTime[i]%10))); } Write_DS1302(0x8e,0x80); } void GetTime() //讀取當前時期時間 { uchar i; for(i=0;i<7;i++) { DateTime[i]=Read_Data(0x81+2*i); } } void Format_DateTime(uchar d,uchar *a) //時間和日期轉換成數字字符 { a[0]=d/10+‘0’;a[1]=d%10+‘0’; } uchar isLeapYear(uint y) //判斷是否為閏年 { return (y%40&&y%100!=0)||(y%4000); } void RefreshWeekDay() //星期轉換 { if(K10) //選擇調整對象：年，月，日，時，分，秒 { while(K10); if(Adjust_Index==-1||Adjust_Index1) Adjust_Index=7; Adjust_Index–; if(Adjust_Index5) Adjust_Index=4; LCD_DSY_BUFFER2[13]=’[’; LCD_DSY_BUFFER2[14]=Change_Flag[Adjust_Index]; LCD_DSY_BUFFER2[15]=’]’; } else if(K20) // 加 { while (K20); DateTime_Adjust(1); } else if (K30) // 減 { while (K30); DateTime_Adjust(-1); } else if (K40) // 確定 { while(K40); SET_DS1302(); //調整后的時間寫入DS1302 LCD_DSY_BUFFER2[13]=’ ‘; LCD_DSY_BUFFER2[14]=’ ‘; LCD_DSY_BUFFER2[15]=’ '; Adjust_Index=-1; } }

3.3.2 LCD1602顯示驅動程序

對LCD1602進行控制，需要查閱對應的數據手冊，各引腳功能如下圖。

RS為lcd數據命令選擇，RS為L則寫命令 H則寫數據，R/W為讀寫控制信號一般我們只寫而不讀取LCD內的數據。E為使能端口，當EN腳產生下降沿時LCD可接收信號，BLA和BLK為背光電源，如果不接電源LCD顯示的信息將會看不清。

V0接入10K電阻分壓可調節對比度，如果電壓不合適，同樣無法正常顯示。送入LCD的信號分為控制信號和數據信號兩種，不同信號的區分取決于RS引腳的電平，所以定義write_com函數來實現LCD的指令操作。對數據的處理函數如下：

#include //52系列單片機頭文件 #include #include #define uchar unsigned char //宏定義 #define uint unsigned int uchar Read_LCD_State() //讀LCD1602狀態 { uchar state; RS=0; RW=1; EN=1; DelayMS(1); state=P0; EN=0; DelayMS(1); return state; } void LCD_Busy_Wait() { while((Read_LCD_State()&0x08)==0x80); DelayMS(5); } void Write_LCD_Data(uchar dat) //向LCD1602寫數據 { LCD_Busy_Wait(); RS=1; RW=0; //選擇寫數據模式 EN=0; P0=dat; //將要寫的數據送入數據總線 EN=1; //將使能端置給一個高脈沖 DelayMS(1); EN=0; //將使能端置0以完成高脈沖 } void Write_LCD_Command(uchar cmd)// 向LCD1602寫命令 { LCD_Busy_Wait(); RS=0; RW=0;//選擇寫命令模式 EN=0; P0=cmd;//將要寫的命令字送入數據總線 EN=1;//將使能端置給一個高脈沖 DelayMS(1); EN=0; //將使能端置0以完成高脈沖 } void Init_LCD() //LCD初始化 { Write_LCD_Command(0x38); DelayMS(1); Write_LCD_Command(0x01); DelayMS(1); Write_LCD_Command(0x06); DelayMS(1); Write_LCD_Command(0x0C); DelayMS(1); Display_LCD_String(0x00," dian zi ri li "); DelayMS(2000); } void DateTime_Adjust(char x) //年月日時分秒++/-- { switch (Adjust_Index) { case 6: //年 if(x== 1&&DateTime[6]<99) DateTime[6]++; if(x==-1&&DateTime[6]>0) DateTime[6]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]>MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 4: //月 if(x== 1&&DateTime[4]<12) DateTime[4]++; if(x==-1&&DateTime[4]>1) DateTime[4]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]>MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 3: //日 MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(x== 1&&DateTime[3]<MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]++; if(x==-1&&DateTime[3]>0) DateTime[3]--; RefreshWeekDay(); break; case 2: //時 if(x== 1&&DateTime[2]<23) DateTime[2]++; if(x==-1&&DateTime[2]>0) DateTime[2]--; break; case 1: //秒 if(x== 1&&DateTime[1]<59) DateTime[1]++; if(x==-1&&DateTime[1]>0) DateTime[1]--; break;} }

3.3.3 定時器配置

要實現電子時鐘的顯示與設置功能，首先要知道單片機定時器的工作原理及整個配置過程。定義一個init函數用來初始化定時器和LCD，由于時鐘最小顯示時間為1秒，而定時器最大定時時間為六十多毫秒，所以需要定義一個定時器溢出次數的變量，設置定時器溢出的時間為50MS，當溢出次數為20次時，時間剛好為1秒，定時器初始化見下圖。

TMOD = 0x01; //定時器0工作方式1 TH0=(65536-45872)/256;//定時器0 16位計數器高8位初始計數 TL0=(65536-45872)%256;//定時器0 16位計數器低8位初始計數 EA=1; //中斷使能中端總開關 ET0=1; //定時器0 中斷允許位 TR0=1; //初始中斷開始啟動

3.3.4 主程序設置

#include //52系列單片機頭文件 #include #include #define uchar unsigned char //宏定義 #define uint unsigned int void main() //主程序 { Init_LCD(); //LCD初始化 IE=0x83; // 允許INT0，T0中斷 IP=0x01; IT0=0x01; TMOD=0x01;//設置定時器0為工作方式1（M1M0為01） TH0=-50000/256; //裝初值 TL0=-50000%256; TR0=1; while(1) { if(Adjust_Index==-1) GetTime(); }

4.運行和調試

4.1 proteus 調試圖

4.2 實物調試圖

5.課程設計體會

本次課程設計讓我對51單片機有了更深的理解，通過之前半個多學期的理論學習，終于有了實踐的機會，由于之前也學習過兩種單片機所以上手51并不困難。雖然我學過單片機但是之前都是比較淺顯的理解和學習，只知道怎么用以及如何在網上查找例子，并不清楚具體的配置過程以及單片機內部的一些電路原理。通過這次課設，我學會了如何使用基姆拉爾森公式算星期幾，并且使用巧妙的方法來計算每個月的天數。看似簡單的電子時鐘，其實程序也并不簡單，這讓我知道自己還需努力，通過多做項目來提高自己的水平是一個很好的路徑，對于自己未來的學習也能奠定很好的基礎，希望在之后的日子里我能創造出更多有意思的作品。

參考文獻

【1】劉瑞新 . 單片機原理及應用教程 . 北京 . 機械工業出版社 ,2003

【2】李群芳 .單片微型計算機與接口技術 .電子工業出版 ,2012

【3】審慶陽 .郭庭杰 .單片機的實踐與應用 .清華大學出版 ,2002

【4】沙占友 .王彥朋 .孟志永 .單片機外圍電路設計 .北京 .電子工業出版社 ,2003

【5】張蘭紅，陸廣平，倉思雨. 單片機課程設計仿真與實踐指導[M].北京：機械工業出版社，2018

程序清單

#include //52系列單片機頭文件 #include #include #define uchar unsigned char //宏定義 #define uint unsigned int sbit SDA=P1^0; // DS1302數據線 sbit CLK=P1^1; //DS1302時鐘線 sbit RST=P1^2; //DS1302復位線 sbit RS=P2^0; //數據命令選擇端（H/L） sbit RW=P2^1; //讀寫選擇端（H/L） sbit EN=P2^2; //使能信號 sbit K1=P3^4; // 選擇 sbit K2=P3^5; // 加 sbit K3=P3^6; // 減 sbit K4=P3^7; // 確定void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s); uchar tCount=0;//一年中每個月的天數，2月的天數由年份決定 uchar MonthsDays[]={0,31,0,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; uchar *WEEK[]={"SUN","MON","TUS","WEN","THU","FRI","SAT"};//周日，周一到周六 uchar LCD_DSY_BUFFER1[]={"Date 00-00-00 "}; //LCD顯示緩沖 uchar LCD_DSY_BUFFER2[]={" Time00-00-00 "}; uchar DateTime[7]; //所讀取的日期時間 char Adjust_Index=-1; //當前調節的時間：秒，分，時，日， uchar Change_Flag[]="-MHDM-Y"; uchar Read_LCD_State(); void LCD_Busy_Wait(); void Write_LCD_Data(uchar dat); void Write_LCD_Command(uchar cmd); void Init_LCD(); void Set_LCD_POS(uchar p); void DelayMS(uint x) //延時程序 { uchar i; while(x--) for(i=0;i<120;i++); } uchar Read_LCD_State() //讀LCD1602狀態 { uchar state; RS=0; RW=1; EN=1; DelayMS(1); state=P0; EN=0; DelayMS(1); return state; } void LCD_Busy_Wait() { while((Read_LCD_State()&0x08)==0x80); DelayMS(5); } void Write_LCD_Data(uchar dat) //向LCD1602寫數據 { LCD_Busy_Wait(); RS=1; RW=0; //選擇寫數據模式 EN=0; P0=dat; //將要寫的數據送入數據總線 EN=1; //將使能端置給一個高脈沖 DelayMS(1); EN=0; //將使能端置0以完成高脈沖 } void Write_LCD_Command(uchar cmd)// 向LCD1602寫命令 { LCD_Busy_Wait(); RS=0; RW=0;//選擇寫命令模式 EN=0; P0=cmd;//將要寫的命令字送入數據總線 EN=1;//將使能端置給一個高脈沖 DelayMS(1); EN=0; //將使能端置0以完成高脈沖 } void Init_LCD() //LCD初始化 { Write_LCD_Command(0x38); DelayMS(1); Write_LCD_Command(0x01); DelayMS(1); Write_LCD_Command(0x06); DelayMS(1); Write_LCD_Command(0x0C); DelayMS(1); Display_LCD_String(0x00," dian zi ri li "); DelayMS(2000); } void Set_LCD_POS(uchar p) { Write_LCD_Command(p|0x80); } void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s) { uchar i; Set_LCD_POS(p); for(i=0;i<16;i++) { Write_LCD_Data(s[i]); DelayMS(1);} } void DS1302_Write_Byte(uchar x) //向DS1302寫入一字節 { uchar i; for(i=0;i<8;i++) {SDA=x&1; CLK=1; CLK=0; x>>=1; } } uchar DS1302_Read_Byte() //從DS1302讀取一字節 { uchar i,b,t; for(i=0;i<8;i++) { b>>=1; t=SDA; b|=t<<7; CLK=1; CLK=0; } return b/16*10+b%16; } uchar Read_Data(uchar addr) //從DS1302指定位置讀數據 { uchar dat; RST=0; CLK=0; RST=1; DS1302_Write_Byte(addr); dat=DS1302_Read_Byte(); CLK=1; RST=0; return dat;} void Write_DS1302(uchar addr,uchar dat) //向DS1302指定位置寫入數據 { CLK=0; RST=1; DS1302_Write_Byte(addr); DS1302_Write_Byte(dat); CLK=0; RST=0; } void SET_DS1302() //設置時間 { uchar i; Write_DS1302(0x8e,0x00); for(i=0;i<7;i++) { Write_DS1302(0x80+2*i,(DateTime[i]/10<<4|(DateTime[i]%10))); } Write_DS1302(0x8e,0x80); } void GetTime() //讀取當前時期時間 { uchar i; for(i=0;i<7;i++) { DateTime[i]=Read_Data(0x81+2*i); } } void Format_DateTime(uchar d,uchar *a) //時間和日期轉換成數字字符 { a[0]=d/10+'0';a[1]=d%10+'0'; } uchar isLeapYear(uint y) //判斷是否為閏年 { return (y%4==0&&y%100!=0)||(y%400==0); } void RefreshWeekDay() //星期轉換{ uint i,d,w=5; for(i=2000;i<2000+DateTime[6];i++) { d=isLeapYear(i) ? 366 : 365; w=(w+d)%7; } d=0; for(i=1;i<DateTime[4];i++) d+=MonthsDays[i]; d+=DateTime[3]; DateTime[5]=(w+d)%7+1; } void DateTime_Adjust(char x) //年月日時分秒++/-- { switch (Adjust_Index) { case 6: //年 if(x== 1&&DateTime[6]<99) DateTime[6]++; if(x==-1&&DateTime[6]>0) DateTime[6]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]>MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 4: //月 if(x== 1&&DateTime[4]<12) DateTime[4]++; if(x==-1&&DateTime[4]>1) DateTime[4]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]>MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 3: //日 MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(x== 1&&DateTime[3]<MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]++; if(x==-1&&DateTime[3]>0) DateTime[3]--; RefreshWeekDay(); break; case 2: //時 if(x== 1&&DateTime[2]<23) DateTime[2]++; if(x==-1&&DateTime[2]>0) DateTime[2]--; break; case 1: //秒 if(x== 1&&DateTime[1]<59) DateTime[1]++; if(x==-1&&DateTime[1]>0) DateTime[1]--; break;} } void T0_INT() interrupt 1 //定時器0中斷，定時器每秒刷新LCD顯示 { TH0=-50000/256; TL0=-50000%256; if(++tCount!=2) return; tCount=0; Format_DateTime(DateTime[6],LCD_DSY_BUFFER1+5); Format_DateTime(DateTime[4],LCD_DSY_BUFFER1+8); Format_DateTime(DateTime[3],LCD_DSY_BUFFER1+11); strcpy(LCD_DSY_BUFFER1+13,WEEK[DateTime[5]-1]); Format_DateTime(DateTime[2],LCD_DSY_BUFFER2+5); Format_DateTime(DateTime[1],LCD_DSY_BUFFER2+8); Format_DateTime(DateTime[0],LCD_DSY_BUFFER2+11); Display_LCD_String(0x00,LCD_DSY_BUFFER1); Display_LCD_String(0x40,LCD_DSY_BUFFER2); } void EX_INT0() interrupt 0 //鍵盤中斷 { if(K1==0) //選擇調整對象：年，月，日，時，分，秒 { while(K1==0); if(Adjust_Index==-1||Adjust_Index==1) Adjust_Index=7; Adjust_Index--; if(Adjust_Index==5) Adjust_Index=4; LCD_DSY_BUFFER2[13]='['; LCD_DSY_BUFFER2[14]=Change_Flag[Adjust_Index]; LCD_DSY_BUFFER2[15]=']'; } else if(K2==0) // 加 { while (K2==0); DateTime_Adjust(1); } else if (K3==0) // 減 { while (K3==0); DateTime_Adjust(-1); } else if (K4==0) // 確定 { while(K4==0); SET_DS1302(); //調整后的時間寫入DS1302 LCD_DSY_BUFFER2[13]=' '; LCD_DSY_BUFFER2[14]=' '; LCD_DSY_BUFFER2[15]=' '; Adjust_Index=-1; } } void main() //主程序 { Init_LCD(); //LCD初始化 IE=0x83; // 允許INT0，T0中斷 IP=0x01; IT0=0x01; TMOD=0x01;//設置定時器0為工作方式1（M1M0為01） TH0=-50000/256; //裝初值 TL0=-50000%256; TR0=1; while(1) { if(Adjust_Index==-1) GetTime(); } }

元器件表單

附件下載

keil源程序和proteus仿真圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的可调式电子日历的设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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