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基于STC89C52单片机的多功能电子万年历设计
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更新于2024-06-23
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"基于单片机的多功能万年历设计" 这篇文档详细介绍了基于单片机的多功能万年历的设计,这是计算机科学与电子工程领域的一个典型应用。在信息技术飞速发展的今天,这样的智能设备已经成为日常生活的一部分。传统的纸质日历存在使用不便和寿命短的缺点,而电子万年历通过智能化的电子控制和显示技术,提供了更方便、持久的计时解决方案。 设计的核心是STC89C52单片机,这是一种广泛应用的8位微控制器,因其性价比高、性能稳定而常用于各种嵌入式系统。在这个设计中,单片机负责整个系统的控制逻辑,包括时间的自动调整和电源中断后的恢复功能。 DS1302是一款实时时钟芯片,用于精确计时,可以记录年、月、日、星期、小时、分钟和秒。它与单片机配合,确保时间的准确无误,并能在断电后保持时间信息。 DS18B20是数字温度传感器,能提供精确的温度读数。测量到的温度数据会由单片机处理,然后通过MAX7219和74HC573驱动20位共阴极数码管进行显示。这种显示方式使得用户不仅能查看时间,还能实时了解环境温度。 万年历的用户界面设计有四个按键——S1、S2、S3和S4,这些按键赋予了设备多种功能。例如,用户可以通过按键调整日期,设置闹钟,甚至使用秒表功能。 关键词包括“多功能万年历”、“单片机”、“DS1302”、“DS18B20”和“数码管”,这些词汇突出了设计的主要技术和组成部分。这个毕业设计展示了如何将微控制器技术与外围硬件集成,创建一个实用且功能丰富的电子设备,符合现代生活的需求。
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中国地质大学江城学院毕业设计(论文)
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1 引言
随着科技的不断进步与发展,越来越多的电子类产品变得人性化与智能化,在这种大
的变化趋势下,钟表类产品当然不会示弱。本次设计的多功能万年历即为生活中随处可见
的产品,不管是什么时候,时间总是很重要的,一个好的时钟类产品就是可以让人们一目
了然地接受到时间的信息。而随着时代的发展,时钟类产品也从最先的机械式钟表发展出
了电子类钟表,让人们的生活变的更加的便捷。
本次设计的多功能万年历,以 STC89C52 单片机为核心,加上 DS1302 时钟芯片和
DS18B20 温度传感器,可以实现对阳历年月日星期,时间以及阴历月日和温度的显示。另
外,通过本设计的 4 个按键还可以实现对时间的调整,还可以实现秒表和倒计时功能,以
及闹钟功能。本次设计的结构简单,计时准确,可以广泛的应用于家庭以及社会上一些需
要时钟显示的场所。而且还可以被用于学校学生的兴趣设计,增强学生的动手能力,因此,
本设计具有相当重要的现实意义和实用价值。
1.1 系统概述
多功能万年历是一种利用数字电路计算并显示时间等数据的设备,和机械式钟表相比,
其显示更直观,计时更精确,且由于没有机械齿轮等磨损性器件,所以具有更长的使用寿
命。而且万年历除了可以显示时间外还可以显示年月日星期等信息,如果加入外围器件,
还可以显示温度湿度信息等等。
本设计是以单片机为核心加上一些外围器件构成,其中单片机选用的是STC89C52,而
时钟芯片选用了DS1302,另外加上温度传感器DS18B20感知温度,通过程序处理后,由
MAX7219和74HC573驱动20个共阴极数码管显示阳历和阴历,时间,还有温度。在本设计中
共设置了四个按键,还有一个蜂鸣器模块,可以通过这四个按键实现对日历时钟信息的调
整以及闹钟功能和秒表功能。同时,由于DS1302可以设置备用电池,所以可以很好的形成
掉电保护,这样等再次上电后,时间就是此刻,而不用再去校时。本次设计所用功能均通
过软件控制实现,电路通过5V供电,直接用手机充电器即可实现稳定工作。本设计的系统
框图如图1.1所示,设计简单,时间准确,可以广泛的应用于各种需要时钟显示的场所。
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中国地质大学江城学院毕业设计(论文)
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图 1.1 系统框图
操控电路
DS1302 时钟电路
显示电路
蜂鸣器电路
电源电路
温度检测电路
单片机控制电路
软件控制
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中国地质大学江城学院毕业设计(论文)
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2 系统方案选择
由于现在市面上已经有很多电子万年历产品,且分有很多种类,它们的性能和价格都
不尽相同,所以电子万年历应该如何设计才能具有竞争性就尤其重要。正确的方案选择可
以使开发的难度大幅降低,这样就可以使开发周期缩短,并降低成本,使产品性能更好,
功能接地气,价格更亲民,因而使人们更容易选择这款产品,使它能更快的推向市场。
根据本设计最终要实现的功能,可将本系统分为控制模块,时钟模块,显示模块及温
度检测模块等。为了能较好的实现各个模块的功能,我分别考虑了以下几种方案,并通过
比较分析,从中选择了性价比较高的方案。
2.1 控制模块
方案 1:采用 STC89C52 单片机作为系统控制芯片
STC89C52单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器,其使用了
经典的MSC-51内核,但由于做了很多的改进所以使得芯片具备了传统51单片机并不具备的
功能。由于STC89C52单片机功耗低,体积较小,技术成熟,成本低,抗干扰性能好,且软
件编程灵活,可利用软件编程实现各种算法和逻辑控制,在各个领域应用广泛。
方案 2:采用 MSP430F169 单片机作为系统控制芯片
MSP430系列单片机是美国德州仪器公司推出的一种16位超低功耗、具有精简指令集
(RISC)的混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。MSP430系列单片机可以实现各
种复杂的逻辑功能,它将许多功能不同的外设都集成在一块芯片上,模块多,密度高,体
积小,提升了稳定性,降低了功耗,适合用于各种需要电池供电的便携式设备中。其中,
MSP430F169更是具备了多种工作模式,多个串行接口,硬件乘法器,AD转换等等功能。
总体而言,MSP430F169功能更强大,速度更快,与STC89C52对比来说,这些都是优势。
但是,MSP430F169作为混合信号处理器,针对本次设计,许多功能未必有用,而且本次设
计对处理速度的要求也不是很高,STC89C52同样可以胜任,从成本和方便调试的角度考虑,
本次设计选择方案1。
2.2 时钟模块
方案 1:采用 STC89C52 单片机计时
利用单片机的一个 16 位定时计数器使其每 200us 发生一次中断,则当中断 250*20 次
后即可产生一个秒信号,然后就可以根据时间的递进关系计算出分、时、日、星期、月、
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