基于单片机的万年历时钟设计【文献综述】

毕业设计开题报告

测控技术与仪器

基于单片机的万年历时钟设计

1前言部分

在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响。为了更好的利用我们自己的时间，需要一款灵活、稳定而又功能强大的自动定时控制系统，以规范本单位的作息时间或定时控制一些设备。目前，市面上出现的一些时控设备或功能单一，或使用烦琐，或价格昂贵，总有一些不尽如人意的地方[1]。我们必须对时间有一个度量，因此产生了钟表。钟表的发展是非常迅速的，17 世纪中叶, 由荷兰人C. Huygens来发明的第一个钟摆与以前任何计时装置相比, 摆钟的精确度提高了上百倍,而他随后发明的螺旋平衡弹簧,又进一步提高精度、减小体积, 导致了怀表的出现。然而再好的摆钟,其精度也只能达到每年误差不超过一秒[2]。1939年出现了利用石英晶体振动计时的石英钟, 每天误差只有千分之二秒, 到二次大战后精度提高到30 年才差一秒。很快, 测年的技术又推进到原子层面, 1948 年出现第一台原子钟, 1955年又发明了铯原子钟, 利用Cs133原子的共振频率计时,现在精度已经高达每天只差十亿分之一秒[2]。

从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表，即使现在钟表千奇百怪，但是它们都只是完成一种功能——计时功能，只是工作原理不同而已，在人们的使用过程中，逐渐发现了钟表的功能太单一，无法更大程度上的满足人们的需求。发展到现在人们广泛使用的万年历。万年历在家庭居室、学校、车站和广场使用越来越广泛，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便[3]。电子万年历具有信息量大、直观清晰、经济实用等优点，正成为家庭、商场、公共场所等新的消费热点，具有重要的开发价值[4]。随着科技的不断发展，家用电子产品不但种类日益丰富，而且变得更加经济实用，，功能也越来越齐全，除了公历年月、日、时分秒、星期显示及闹铃外，又增加了农历、温度、24节气及l2生肖等显示。甚至还有语音报时等独特功能。再加上造型新颖别致，附带立体动感画面，

配合鬻潺流水、悦耳鸟呜的背景音乐，确实是现代家庭、办公室、工厂、车站等查看时问或馈赠亲朋的理想用品，满足了当前人们追求个性化生活的需要。

万年历是我国古代传说中最古老的一部太阳历。为纪念历法编撰者万年功绩，便将这部历法命名为“万年历”[5]。而现在所使用的万年历，实际上就是记录一定时间范围内（比如100年或更多）的具体阳历或阴历的日期的年历，方便有需要的人查询使用，与原始历法并无直接联系。随着电子技术的发展，我们用于计时的工具也在不断地发展，而单片机技术的出现使得万年历有了的心得发展方向。单片机具有体积小、功能全、性价比高等优点，在工业控制、家用电器、通信、信息处理、尖端武器等各类控制领域中发挥极大地作用。单片机技术已然成为现在电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等行业的技术人员必须掌握的技术[6]。用最少的芯片就能实现强大的功能，这是将来电子产品的主流方向，它将一步步取代替他同类产品。

2主题部分

测时的原理是运用时间上稳定的周期性过程, 其实物理学上周期性过程的时间范围极大, 短到普朗克时间的10-43s, 长到天文上的1017～1018s, 为测时提

供了广阔的空间[7]。

但是话又得说回来, 尽管有精确物理定义的“秒”,我们日常使用仍然是天文计时, 仍然是按昼夜作息、按年度预算。因为天文周期实际上也是人类生活环境的周期,其精度一般讲也足够我们日常使用。即使有了原子钟,仍然需要有历法的天文计时[8]。

归纳起来,人类计时有两种系统: 一种是天文计时,一种是物理计时。前面说到, 计时是从天文方法开始的,然而天文上的周期性并不像我们外行人想象的那样规则。以太阳为标准的天文“日”长度并不相等,现在一年之中就可以差51 秒; 更不用说根据珊瑚化石生长纹判断, 四亿年前一年有四百多天, 在地质尺度上来讲地球自转速度是在减慢的。如此看来, 用独立的物理方法计时,避免天文计时中的不稳定因素,是极为重要的[9]。

随着科技的不断发展，万年历的出现解决了我们的这些问题。对手表稍有了解的人，都应该听说过手表三大复杂技术之一的万年历。它的英文“Perpetual

calendar”应直译为“永久日历”。但事实上，无论是万年还是永久都言过其实了。我们所见到的力年历表，除了正常的上弦和校对时间外，基本上每一百年就需要更正一次日期，所以称为一百年厉表才比较准确。在它的基础上进一步改造，增加数组齿轮和拨杆，理论上可以制造出四百年历表。只有突破了四百年大关才是真正的万年历表。

通过技术上的发展，电子电路对于万年历的发展祈祷了重大作用。电子电路的设计可以被划分为两个不同的领域:第一个领域将涉及如何设计一个可以完成所指定功能的电路，有时，这些功能的实现需要基于特定的实验室条件；而第二个领域则涉及如何设计同样的电路，以保证它的每个产品模块能完成所规定的功能，而不附加任何其他不期望和未指定的功能，在这个领域中，对产品的可靠性要求总是要高于对产品的寿命要求[10]。

将模拟设计和数字设计划分为两个完全独立的学科，是一种令人不安的倾向，而且这样的做法也不利于形成好的教学效果。数字电路实际上只是模拟电路的一个极端产物，任何透彻了解模拟电路原理的人，都能很好地分析逻辑设备中非常难以掌握的运行机理[10]。电子控制电路不仅在日常生活中有大量应用，而且广泛地应用于科学研究中 [11]，特别是以单片机为主的设计发展的尤为迅速：单片机发展极为迅速，当前世界上各大芯片制造公司郝推出了自己的单片机，从8位、16位到32位等，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地[12]。

马庆勇，吴中明于在基于《单片机的多功能时钟控制电路》中利用单片机AT89C2051的l6位定时器做成电子时钟。并利用电子时钟的精确定时作用实现了实时控制。为了能够增加控制设备的路数，本设计还利用一片74HC374锁存器芯片扩展了5个输出端口，大大提高了电路的控制功能，满足了日常生活和自动化生产中所需要的多路多时控制要求。电路采用6位共阳LED数码管作为系统的显示器件。每两位分别用来显示时钟的时、分、秒。键盘电路由6个按键组成，分别用来进行系统复位、时间调整等[1]。

向继文，廖立新利用AT89S51单片机及实时时钟集成电路DS1643，设计了一个电子钟系统，实现了日期、时间显示及报时功能。利用实时钟芯片DS1643 。