单片机万年历设计

万年历显示模块设计

1使用硬件和软件简介

1.1 51单片机简介

本次单片机课程设计需要使用的是上课时学习的51单片机，其是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机即是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

1.2 使用软件简介

本次课程设计要使用2款软件协作完成，即protues完成基本电路构造和keil完成单片机程序设计。

1.2.1 protues介绍

Protues在两次课程设计中都有用到，可见学校对其应用的总是程度。Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，几乎是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内的推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。

在编译方面，它支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译，这次课程设计就是Protues和Keil的协同使用来完成。软件仿真方面，支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。可以提供软件调试功能，丰富的外围接口器件及其仿真（ RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件）。这样很接近实际。此外还具有强大的原理图绘制功能。

1.2.2 keil介绍

这次单片机课程设计中除必要的硬件外，同样离不开软件的支持，所使用的汇编语言或C语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的设计者来说是十分必要的，如果使用C语言编程，那么Keil几乎就是唯一的选择。即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，Keil方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会事半功倍。

2 设计过程

2.1 设计流程图

图2.1 设计流程图

2.2 keil编程

根据上述的电路图，可知显示部分采用8位7段数码管的分时显示，利用人眼的视觉暂留现象，在数码管上显示出连续的明显数值。

其中8位数码管的各位开关信号16进制编码如下表：

图2.2 8位数码管开关位编码

相应的2进制数输出转化位7段数码管显示十进制的编码表如下：

图2.3 7段数码管显示编码

根据以上数据和单片机的各端口功能分布，可以大略得出程序的流程图。程序开始前，可以先进行一些预处理，使编程过程简化。

2.2.1 程序预处理

首先，讲头文件中包含的单片机的各对应引脚定义为较容易书写的格式，同时定义十进制到7段数码管显示对应的8位2进制数转化的数组序列。

然后，定义全局变量（同时初始化初值），方便在各函数间调用和改变年月日时分秒的具体数值，避免使用指针带来的语言复杂性。

最后，对要用到的函数进行统一声明（也可以直接先写函数），防止编程时不合理的调用函数。

2.2.2 主函数流程

最重要的主函数流程可归纳如下：

先将2输出端置零，使得显示屏清空。后建立一永久循环H，表示程序一直运行。循环的开始再建立一设定好次数的循环J，用来做单片机分频用，其中调用键盘扫描程序，看是否有键按下，以此判定下一步动作。由于日历的要求控制键不多，课程设计的要求为可切换显示，故最少应有2个控制键来切换日期和时间的显示。

若按下的为显示日期/时间，则对日期/时间相关数据进行处理，由其中一个输出端输出，由另一输出端控制显示在8位数码管的哪一位上，后延时实现一段时间。最后再次执行键盘扫描函数，看指令是否变化。

固定循环J结束，判断是否按下其他操作键，对时间日期的数据进行人为修改；若无则向下执行,进行时间/日期的溢出判断和正常增加计数。

最后运行至无限循环H底部，再跳至开头进行上述步骤。

3.2.3 相关子函数

键盘检测程序：由于操作键较少，所以不必使用多重键盘，只需使用单片机一个端口就可以有8个按键供使用。检测哪个端口有电位变化，就可判断按下的是哪个按键。

延时函数：就一设定好次数的循环，用以消耗指令周期，循环中可以为空语句，或者为检测、显示语句以确定按键、固定示数。

2.2.4 程序总流程图

根据上述文字表达，可以得出程序总流程图如下：

图2.4 程序总流程图

根据课程设计的要求和设计流程，结合设计出的电路图，可以设计相应的C语言程序，见附录。

2.3 protues设计电路图及仿真

根据所编的程序，可以设计出相应的电路图。

显示部分采用8位7段数码管，虽然年月日/时分秒只用带6位左右，但是为了分隔便于观察，所以增加2位空格显示。

其中将P1口做输入端，用来和8个接地按键相连，构成键盘电路。P2口做输出口，用来输出时间日期的8位2进制数表达。P0口做控制端，控制P2输出的信号显示在具体哪个数码管上。

此外，需要提供相应的外部时钟输入XLAT1和XLAT2，再对RET和EA端口赋予相应的电位，使得单片机能够正常工作。