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()&amp;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&amp;&amp;DateTime[6]&lt;99) DateTime[6]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[6]&gt;0) DateTime[6]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]&gt;MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 4: //月 if(x== 1&amp;&amp;DateTime[4]&lt;12) DateTime[4]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[4]&gt;1) DateTime[4]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]&gt;MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 3: //日 MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(x== 1&amp;&amp;DateTime[3]&lt;MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[3]&gt;0) DateTime[3]--; RefreshWeekDay(); break; case 2: //時 if(x== 1&amp;&amp;DateTime[2]&lt;23) DateTime[2]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[2]&gt;0) DateTime[2]--; break; case 1: //秒 if(x== 1&amp;&amp;DateTime[1]&lt;59) DateTime[1]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[1]&gt;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&lt;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()&amp;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&lt;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&lt;8;i++) {SDA=x&amp;1; CLK=1; CLK=0; x&gt;&gt;=1; } } uchar DS1302_Read_Byte() //從DS1302讀取一字節 { uchar i,b,t; for(i=0;i&lt;8;i++) { b&gt;&gt;=1; t=SDA; b|=t&lt;&lt;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&lt;7;i++) { Write_DS1302(0x80+2*i,(DateTime[i]/10&lt;&lt;4|(DateTime[i]%10))); } Write_DS1302(0x8e,0x80); } void GetTime() //讀取當前時期時間 { uchar i; for(i=0;i&lt;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&amp;&amp;y%100!=0)||(y%400==0); } void RefreshWeekDay() //星期轉換{ uint i,d,w=5; for(i=2000;i&lt;2000+DateTime[6];i++) { d=isLeapYear(i) ? 366 : 365; w=(w+d)%7; } d=0; for(i=1;i&lt;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&amp;&amp;DateTime[6]&lt;99) DateTime[6]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[6]&gt;0) DateTime[6]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]&gt;MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 4: //月 if(x== 1&amp;&amp;DateTime[4]&lt;12) DateTime[4]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[4]&gt;1) DateTime[4]--; MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(DateTime[3]&gt;MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]=MonthsDays[DateTime[4]]; RefreshWeekDay(); break; case 3: //日 MonthsDays[2]=isLeapYear(2000+DateTime[6])? 29:28; if(x== 1&amp;&amp;DateTime[3]&lt;MonthsDays[DateTime[4]]) DateTime[3]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[3]&gt;0) DateTime[3]--; RefreshWeekDay(); break; case 2: //時 if(x== 1&amp;&amp;DateTime[2]&lt;23) DateTime[2]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[2]&gt;0) DateTime[2]--; break; case 1: //秒 if(x== 1&amp;&amp;DateTime[1]&lt;59) DateTime[1]++; if(x==-1&amp;&amp;DateTime[1]&gt;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。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。