基于AT89S52單片機(jī)的電子萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李楊

摘 要：本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，構(gòu)成單片機(jī)控制電路，結(jié)合DS1302時(shí)鐘芯片和24C02FLASH存儲(chǔ)器，顯示陽(yáng)歷年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和陰歷年、月、日，在顯示陰歷時(shí)間時(shí)，能標(biāo)明是否閏月，同時(shí)完成對(duì)它們的自動(dòng)調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用液晶顯示。人機(jī)接口由三個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，用這三個(gè)按鍵對(duì)時(shí)間、日期可調(diào)，并可對(duì)鬧鈴開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。軟件控制程序?qū)崿F(xiàn)所有的功能。整機(jī)電路使用+5V穩(wěn)壓電源，可穩(wěn)定工作。

關(guān)鍵詞：AT89S52；DS1302；HD61202；HY12864

1 引言

在日新月異的21世紀(jì)里，家用電子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展。許多家電設(shè)備都趨于人性化、智能化，這些電器設(shè)備大部分都含有CPU控制器或者是單片機(jī)。本文設(shè)計(jì)的電子萬(wàn)年歷屬于小型智能家用電子產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)基于AT89S52單片機(jī)、DS1302時(shí)鐘芯片、24C02FLASH存儲(chǔ)器和HY-12864液晶顯示器等主要芯片，顯示陽(yáng)歷年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和陰歷年、月、日，在顯示陰歷時(shí)間時(shí)，能標(biāo)明是否閏月，同時(shí)完成對(duì)它們的自動(dòng)調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用液晶顯示。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，構(gòu)成單片機(jī)控制電路，結(jié)合DS1302時(shí)鐘芯片和24C02FLASH存儲(chǔ)器，顯示陽(yáng)歷年、月、日、星期、時(shí)、分、秒和陰歷年、月、日，在顯示陰歷時(shí)間時(shí)，能標(biāo)明是否閏月，同時(shí)完成對(duì)它們的自動(dòng)調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用液晶顯示。人機(jī)接口由三個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，用這三個(gè)按鍵對(duì)時(shí)間、日期可調(diào)，并可對(duì)鬧鈴開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、鍵盤(pán)接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共6個(gè)模塊組成。基于以上分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架如下所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體要求，本系統(tǒng)的硬件組成部分包括控制芯片，時(shí)鐘電路，存儲(chǔ)電路，鍵掃描電路，液晶顯示，鬧鈴電路6個(gè)部分。

3.1 器件選擇

考慮到體積、成本、市場(chǎng)等一系列因素，控制芯片最終選用STC89C52RC。其為增強(qiáng)型的8位8051單片機(jī)，有8KB的可反復(fù)擦寫(xiě)EEPROM和512字節(jié)的RAM，無(wú)需外擴(kuò)，代碼改寫(xiě)方便，滿足系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求；有內(nèi)置“看門(mén)狗”電路，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，滿足系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)要求。

時(shí)鐘電路采用DS1302作為記錄測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，時(shí)間記錄準(zhǔn)確，可以免了連續(xù)記錄的大工作量，也避免了定時(shí)記錄的盲目性，給連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量、控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行及檢查都來(lái)方便。

顯示器部分是由HD61202液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器和HY12864液晶顯示器組成的。HD61202液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器是一種帶有驅(qū)動(dòng)輸出的圖形液晶顯示控制器，它可直接與8位微處理器相連，它可與HD61203配合對(duì)液晶屏進(jìn)行行、列驅(qū)動(dòng)；HY-12864是使用HD61202作為列驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)使用HD61203作為行驅(qū)動(dòng)器的液晶模塊。

3.2 系統(tǒng)原理圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 陽(yáng)歷程序的設(shè)計(jì)

因?yàn)槭褂昧藭r(shí)鐘芯片DS1302，陽(yáng)歷程序可以從DS1302各寄存器中讀出年、周、月、日、[小]時(shí)、分、秒等數(shù)據(jù)，再處理即可。在首次對(duì)DS1302進(jìn)行操作之前，必須進(jìn)行初始化，然后從DS1302中讀出數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)處理，送給顯示緩沖單元。陽(yáng)歷程序流程圖見(jiàn)圖3所示。

4.2 時(shí)間調(diào)整程序設(shè)計(jì)

調(diào)整時(shí)間用三個(gè)調(diào)整按鈕，一個(gè)作為移位、控制用，一個(gè)作為加用，一個(gè)作為退出調(diào)整和鬧鈴開(kāi)關(guān)用。分別定義為控制按鈕、加按鈕、退出按鈕。在調(diào)整時(shí)間過(guò)程中，要調(diào)整的位與別的位應(yīng)該有區(qū)別，所以增加了閃爍功能，即調(diào)整的位一直在閃爍，直到調(diào)整下一位。閃爍原理就是，讓要調(diào)整的一位每隔一定的時(shí)間熄滅一次，例如間隔時(shí)間為50ms。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到50ms溢出時(shí)，就送給該位熄滅符，在下一次溢出時(shí)，再送正常顯示的值，不斷交替，直到調(diào)整該位結(jié)束。此時(shí)送正常顯示值給該位，再進(jìn)入下一位調(diào)整閃爍程序。時(shí)間調(diào)整程序流程圖如圖4所示。

4.3 陰歷陽(yáng)歷程序設(shè)計(jì)

陰歷程序的實(shí)現(xiàn)是要靠陽(yáng)歷日期來(lái)推算的。推算方法是，根據(jù)陽(yáng)歷當(dāng)前日期在一年中的天數(shù)來(lái)計(jì)算陰歷日期。陽(yáng)歷一個(gè)月不是30天就是31天（2月除外，閏年2月為29天，平年2月為28天）。陰歷一年有12個(gè)月或13個(gè)月（含閏月），一個(gè)月為30天或29天。如果把一個(gè)只有29天的月稱為小月，用1為標(biāo)志，把30天的月稱為大月，用0為標(biāo)志，那么12位二進(jìn)制就能表示一年12個(gè)月的大小。如果有閏月，則把閏月的月份作為一個(gè)字節(jié)的高4位，低4位表示閏月大小，大月為0，小月為1，這樣一個(gè)字節(jié)就包括了所有閏月的信息。陰歷春節(jié)和陽(yáng)歷元旦相差的天數(shù)也用一個(gè)字節(jié)表示。總共用4字節(jié)就可以存儲(chǔ)一年中任何一天陽(yáng)歷和陰歷的對(duì)應(yīng)關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)，例如2004年的陰歷和陽(yáng)歷對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5所示。

2004年的春節(jié)和元旦差21天，這樣2004年的信息表示為：21，42H，52H，21H。其中表示12個(gè)月大小信息的字節(jié)，第4位和第7位不用，第1個(gè)字節(jié)為十進(jìn)制，其它的都為十六進(jìn)制。按此方法，50年的陽(yáng)歷和陰歷對(duì)應(yīng)關(guān)系表總共使用200字節(jié)。圖6為計(jì)算陽(yáng)歷中任何一天在該年中為第幾天的程序流程圖。

計(jì)算出陽(yáng)歷總天數(shù)后，就可以根據(jù)它來(lái)推算陰歷日期。推算方法是，先用總天數(shù)減去春節(jié)和元旦的日差，如果結(jié)果為1，則該天正好是春節(jié)（因?yàn)榇汗?jié)在元旦之后，在計(jì)算春節(jié)和元旦的日差時(shí)，假設(shè)元旦為0天，春節(jié)為n天，則日差為n。而前面計(jì)算的陽(yáng)歷總天數(shù)是該天在該年中的第幾天，是以元旦為1而得到的，與計(jì)算春節(jié)和元旦日差的這樣方法相比，其數(shù)值少了1，所以要在原來(lái)本應(yīng)該以0作為該天就是春節(jié)的依據(jù)的基礎(chǔ)上加1，所以以1作為該天是春節(jié)的標(biāo)志）；如果結(jié)果小于1，則陰歷應(yīng)該是陽(yáng)歷的前一年；如果結(jié)果大于1，說(shuō)明陽(yáng)歷和陰歷為同一年。再根據(jù)查表所得的該年的陰歷的閏年和大小月的信息，就可以推算出該天的陰歷日期了。圖5-4為由總天數(shù)推算出陰歷日期的程序流程圖。

5 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果及評(píng)估

設(shè)計(jì)完成后，給系統(tǒng)上電，液晶顯示屏顯示結(jié)果如圖8所示。

調(diào)節(jié)10K電位器R4可調(diào)整液晶顯示屏的亮度。調(diào)整到合適亮度后，按控制按鈕，光標(biāo)會(huì)從陽(yáng)歷年位開(kāi)始閃爍，進(jìn)入設(shè)定調(diào)整狀態(tài)。此時(shí)按加按鈕，當(dāng)前數(shù)字就可改變。按一次，數(shù)字加1；若長(zhǎng)按，則數(shù)字連續(xù)加。此時(shí)，調(diào)整的位一直在閃爍，直到再次按光標(biāo)移動(dòng)控制位，光標(biāo)跳到下一位閃爍。調(diào)整順序依次為：陽(yáng)歷年、月、日，陰歷年、月、日，時(shí)、分、秒，鬧鈴時(shí)、分。當(dāng)全部參數(shù)調(diào)整完畢后，按退出按鈕，光標(biāo)停止閃爍，退出設(shè)定調(diào)整狀態(tài)；當(dāng)再次按下此按鈕，鬧鈴顯示“開(kāi)”；當(dāng)?shù)谌伟聪麓随I，鬧鈴顯示“關(guān)”。若當(dāng)前月為閏月，則屏幕左下角會(huì)顯示“閏月”；若不是閏月，則無(wú)顯示。

調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試主要是檢測(cè)硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。DS1302的硬件電路很簡(jiǎn)單，只通過(guò)3根線與單片機(jī)相連，很容易檢測(cè)，主要是檢查其引腳，如晶振和電源等是否接好。另外可以通過(guò)軟件來(lái)調(diào)試硬件，如為了測(cè)試顯示電路連接是否正確，可以編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的顯示程序來(lái)測(cè)試它。接下來(lái)可進(jìn)行軟件調(diào)試，可以編寫(xiě)只含DS1302的計(jì)時(shí)和讀寫(xiě)程序、顯示程序，測(cè)試DS1302是否正常工作。最后調(diào)試時(shí)間調(diào)整程序和陰歷推算程序。

6 結(jié)論

本設(shè)計(jì)硬件電路較簡(jiǎn)單，所用器件較少，電路中使用了AT89S52單片機(jī)、DS1302時(shí)鐘芯片、24C02FLASH存儲(chǔ)器和HY-12864液晶顯示器等主要芯片，實(shí)現(xiàn)了預(yù)計(jì)功能。

在對(duì)芯片的管腳功能和用法有充分的了解后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)硬件電路，包括單片機(jī)控制電路、時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)電路、鍵盤(pán)掃描電路、顯示電路和鬧鈴電路。然后通過(guò)軟件編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒、星期、閏年和陰歷的自動(dòng)調(diào)整，用按鍵進(jìn)行控制，用液晶模塊進(jìn)行顯示，并具有鬧鈴功能。

電子萬(wàn)年歷可以正常顯示時(shí)間并進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，完成了預(yù)期要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。可以作為以后家用或者商用的產(chǎn)品，有很好的應(yīng)用前景。

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