基于單片機的數(shù)字萬年歷系統(tǒng)設(shè)計

李京京

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

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基于單片機的數(shù)字萬年歷系統(tǒng)設(shè)計

李京京

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

萬年歷作為一個在記錄時間方面有著重大意義的工具，其發(fā)明的源頭來源于古人通過夜觀星象突發(fā)的靈感。隨著社會的不斷發(fā)展，生活水平的不斷提高，特別是單片機的突飛猛進推動了萬年歷的發(fā)展，萬年歷實現(xiàn)數(shù)字化已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊淮笾匾难邪l(fā)，為我們的生活帶來了極大的便捷。

萬年歷 單片機 數(shù)字化

1　引言

萬年歷是一種以數(shù)字的方式顯示時，分，秒的設(shè)備，實現(xiàn)的電路應(yīng)用的是數(shù)字電路，在我們的日常生活中應(yīng)用很廣泛，涉及的領(lǐng)域有汽車站，商店，超市，商場等等一些地方，而且萬年歷的存在已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，與我們的生活息息相關(guān)。隨著振蕩器的不斷發(fā)展以及數(shù)字集成電路的不斷進步，相比于傳統(tǒng)的鐘表，數(shù)字鐘在精確性方面有著很大的優(yōu)勢，將鐘表進行了數(shù)字化，這對于我們的生活有著起到的很大的便捷，鐘表的數(shù)字化在報時模塊功能的實現(xiàn)在傳統(tǒng)的鐘表的基礎(chǔ)上得到了很大的提高與改進。

萬年歷中記錄記錄了陽歷與陰歷，時間上是按照具體的時間范圍進行設(shè)計的。隨著電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是單片機技術(shù)起到了很大的進步，單片機的發(fā)展促進了萬年歷的廣泛應(yīng)用。單片機之所以可以在通信領(lǐng)域，電子技術(shù)中取到很大的發(fā)展，這跟單片機的優(yōu)點分不開，性價比高，單片機在外形上設(shè)計時體積足夠小，使用起來也比較方便，本系統(tǒng)的萬年歷的設(shè)計的核心是單片機，單片機和液晶技術(shù)的相互組合，并且開放起來比較容易，從而促使了萬年歷在時間上足夠精確，在外形顯示方面足夠的直觀和清晰。

2　系統(tǒng)概述

在我們的生活中國萬年歷的存在幾乎是無處不在的，廣泛應(yīng)用到了我們平日的車站，醫(yī)院，廣場等這些公共場合中，萬年歷在時間的精確性方面滿足人們的需求，現(xiàn)代科技技術(shù)萬年歷賦予了科技的特性。萬年歷的界面部分直觀地顯示了年，月，日，時分秒的數(shù)字，我們還可以在界面上通過具體的按鈕操作實現(xiàn)時間上的修改，可以是星期的修改，日期的修改也可以是時分秒的修改，萬年歷是一種電子設(shè)備通過界面的數(shù)字閃動很直觀地看出來。

本論文中的萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計是以51單片機技術(shù)為依托的，顯示的方式是通過實時的溫度進行顯示的，功能上實現(xiàn)了定時，另外還能顯示具體的年份，月份，甚至精確到具體的秒鐘，而且時間與日期這些都是可以進行調(diào)整修改的，也可以進行溫度的采集等等。軟件設(shè)計方面的程序大體上是由上位機程序，調(diào)整時間程序，顯示程序，以及日歷程序這個程序組成的。模塊部分主要包括了按鍵部分，采集溫度部分，時鐘模塊，顯示模塊等等。

3　電路設(shè)計

3.1芯片選擇

本文選擇的單片機是MCS-51，而硬件的核心是選擇芯片AT89S5，選擇該芯片的原因是考慮到了為了與所選擇的單片機之間可以很好的進行兼容起來，為電路之間的連接起到幫助的作用，AT89S51芯片的里面包括了存儲空間，大小為4kB的ROM，而且工作時對電壓的要求是3V，功率損耗方面也得到了降低，成本的投入也降低了，從而在效率方面得到了很大的改善，該芯片使用中沒必要反反復(fù)復(fù)地進行插入和拔出的操作，可以任意地刪除或者修改內(nèi)部的內(nèi)容，即使如此也不會對芯片造成一定的損壞，綜合了以上的這些描述，所以本文中的萬年歷系統(tǒng)就選擇了AT89S5。有關(guān)設(shè)備選型表如表1-1所示。

3.2按鍵模塊設(shè)計

本系統(tǒng)中在CPU對按鍵的方面用的是中斷控制掃描是形式，而且該方式是通過外部的中斷電源對輸入的信號進行響應(yīng)。當不對按鍵做任何的操作的時候，CPU就正常運作，當按鍵被按下的時候，就會中斷CPU，系統(tǒng)要確定按下的是哪個鍵這個需要依靠掃描鍵盤，當按鍵被確定后接著就是進行功能子程序的運作，按鍵的確定的這部分的實現(xiàn)是把每個按鍵都相應(yīng)和一個與門進行連接，由于是與門，所以輸入端只有有一個是0，那么經(jīng)過與后結(jié)果都是0，所以只要有一個按鍵被按下的話，輸出的電平就會是低電平，因此才會中斷單片機，這種實現(xiàn)方式的一個重大的好處是不需要做主程序中一直做循環(huán)的操作，當查詢到了按鍵的操作后，單片機啟動相應(yīng)的程序。

表1-1　設(shè)備選型表

3.3 復(fù)位電路的設(shè)計

初始狀態(tài)下單片機參加運行這就是所謂的復(fù)位電路，經(jīng)常用到的復(fù)位電路主要有按鍵復(fù)位和上位復(fù)位。本系統(tǒng)萬年歷的設(shè)計采用的復(fù)位電路是按鍵復(fù)位電路，這是因為類似于上電復(fù)位電路般，按鍵復(fù)位電路也同樣可以對確保在上電單片機之后，單片機的狀態(tài)變?yōu)榱藦?fù)位，此外在操作方面實行起來也比較容易。當電容獲得充電后，RERST的引腳的電平就會降低。而且一段時間之內(nèi)，單片機的復(fù)位是可以進行的。

4　系統(tǒng)設(shè)計

4.1鍵盤設(shè)計

鍵盤部分的設(shè)計是獨立式的，其中每一個鍵對應(yīng)著一根I/ O口線，雖然這兩者之間是相互一一對應(yīng)，但是鍵與I/O口線之間是相互分離，相互不影響的。比如當有3個操作鍵分別是K1，K2，K3，其中K1指的的是設(shè)置鍵，K2對應(yīng)著上調(diào)鍵，K3對應(yīng)著下調(diào)鍵。以編程掃描的方式作為鍵盤的運行方式，通過CPU進行子程序的掃描。當有按鍵操作發(fā)生時，掃描程序就會對該按鍵進行指令的查詢，從而進一步對下面的一步進行操作，當沒有按鍵操作的時候就會返回。

4.2控制面板設(shè)計

所謂的控制面板指的就是萬歷年的外形圖，在控制面板上有16個數(shù)碼管顯示，這幾個數(shù)碼管主要是用來顯示具體的時鐘上時間的數(shù)字，而鐘表上的時間包括了時分秒，年月日等等，具體的控制面板的規(guī)定如下：

顯示的溫度的是3位數(shù)碼管，顯示星期的是1位，顯示日的時間的是2位，顯示月的時間的是2位，顯示月份的時間是2位，顯示年份的時間是4位。時間的顯示數(shù)字變化范圍是從00到24，顯示分和秒的范圍是00到59，顯示星期的時間范圍是星期一到星期日。

在控制面板中關(guān)于鬧鐘設(shè)置和定時部分都有固定的按鍵，按鍵上都標有具體的操作名稱。時間設(shè)置的操作具體如下首先是按下設(shè)置時間的這個操作的名稱，然后用戶通過按下控制面板上的“+”和“-”符號分別對時間進行加和減，接著再繼續(xù)設(shè)置年月日，通過按下“下一步”的操作。時間數(shù)據(jù)設(shè)置結(jié)束后按下確定鍵，系統(tǒng)就會保存用戶輸入的數(shù)據(jù)值通過單片機進行計時。系統(tǒng)的電路圖如圖1-1所示。

圖1-1　數(shù)字萬年歷電路原理圖

軟件設(shè)計部分主要包括了顯示日歷時鐘，顯示溫度，掃描鍵盤和中斷模塊等等。通過系統(tǒng)設(shè)計部分的硬件，萬年歷總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1-2所示。

圖1-2　系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖

溫度顯示模塊的流程圖如圖1-3所示。

圖1-3　溫度顯示模塊流程圖

5　結(jié)語

本系統(tǒng)包括了軟件設(shè)計和硬件設(shè)計，并給出了部分設(shè)計的流程圖。萬年歷的設(shè)計相對于傳統(tǒng)的鐘表而言，在結(jié)構(gòu)方面更加的直觀，簡潔易懂，在調(diào)試方面更加的方便操作，而且所投入的成本比較低，消耗的功率也比較低，本系統(tǒng)用到的思想是模塊化設(shè)計，開發(fā)的時間周期也比較短，本系統(tǒng)將萬年歷的功能實現(xiàn)部分分為幾個模塊，這幾個模塊之間是互不影響的，彼此間相互獨立，擴展性很大。

［1］ 段磊.基于AT89C51單片機控制的萬年歷探究［J］.海峽科學(xué)，2012，62（2）

［2］ 李偉躍.基于時鐘芯片DS1302 的萬年歷的設(shè)計［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，9：2-3

［3］ 楊振江，杜鐵軍，李群.流行單片機實用子程序及應(yīng)用實例［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002：101-106