一种电子万年历的设计与实现

摘要电子万年历的设计方法很多，可选用可编程逻辑控制器或单片机为主控器进行设计，它其功能强大，使用方便，成本较低。本文以MCS-51系列单片机为主控芯片与DS1302时钟芯片组合设计了一种电子万年历，再配电源电路、按键电路和显示电路完成万年历硬件系统。试用表明，该万年历系统稳定可靠，具有一定的实用价值。

【关键词】万年历 单片机 DS1302

随着科技的进步，单片机应用技术也得了飞速的发展，由其是LED数码显示类的产品越来越多。不管是军事方面，还是学习和生活方面，都有着广泛的应用。比如，有的工作区的办公楼，学校的办公楼，以及火车站、汽车站和飞机场等许多地方都用到了成年历。所以说，我当今的生活中也经离不开电子万年历了，不仅离不开，而且是越来越依赖于它了。为了适应社会的变化，设计了一种便捷式电子万年历系统。

1 系统硬件设计

文中利用LED数码管显示出阳历中年、月、日、时、分、秒、星期等信息，按键完成系统的调时功能。用单片机设计的万年历，其成本低、准确度高，特别是，C语言和汇编兼容的编程环境是编程更方便且程序执行效率更高。单片机的功能强大，使用方便。便于扩展，使设计更加完善。系统成本相对较低，虽然控制与显示的融合复杂，但总体上还是可行。

系统硬件电路主要由单片机小系统、显示电路、按键电路和时钟控制电路等几部分组成。结构框图如图1所示。

AT89C51单片机最小系统中，图中的C8、C13电容能稳定振荡频率，并实现快速起振功能，其容量值一般从5pF到30pF之间。其中，12MHz和6MHz是晶振频率的典型值。由内部振荡方式产生的时钟信号比较稳定， 12MHz的高精度晶振，可获得较稳定的时钟信号，减小了万年历的基础时差。文中选用的晶振为12MHz，20pF的起振电容。

系统选用简单实用的LED共阳数码管完成显示功能，200欧姆的限流电阻，即可获得合适的亮度效果。74LS164芯片驱动数码管段码，9012驱动驱动数码管的位码。其主要硬件电路分别如图2所示：

其中，74LS164是8位移位寄存器，数据传输为串行输入、并行输出方式。数据可由任意输入端进行数据的输入，其中，一端为高电平使能端，控制另一端数据的输入；或将两端并接在一起为数据输入端；或将未用端接高电平，切勿悬空。上升沿时，数据右移一位，输入到Q0端，其中，Q0为两个输入端逻辑与的结果，并且需要保持移位脉冲的宽度。若复位（RST）端为低电平信号，所有输入端都将被禁用，同时清除非同步寄存器，所有输出被强制为低电平。74LS164寄存器的功能说明如下：

（1）串行输入带锁存；（2）时钟输入，串行输入带缓冲；（3）最高时钟频率可高达36MHz；（4）功耗：10mW/bit；（5）74系列工作温度：0摄氏度到70摄氏度；（6）Vcc最高电压：7V；（7）输入最高电压：7V；（8）高电平：―0.4Ma；（9）低电平：8mA。

DS1302是一种性能高、功耗低、且自带RAM存储器的实时时钟芯片，具有对年、月、日、星期、时、分、秒进行计数和闰年补偿功能，其工作电压宽，由2.5V-5.5V。采用三线式与CPU进行同步通信，并具有突发传送多个字节数据的功能。DS1302内部有8位31个字节的存储器用于临时性存放数据。具有主电源和后备电源引脚，同时具备对后备电源进行涓细电流充电功能。在主电源关闭的情况下，后备电源也能保持时钟的连续运行。DS1302由主电源和备用电源中电压高的进行供电。32.768KHz晶振接至X1和X2引脚。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据标传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在备用电源大于或等于2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端，SCLK为时钟输入端。控制指令字输入后，在SCLK信号的上升沿时，数据被写入DS1302的RAM存储器中，数据从低位开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位第0位到高位第7位。

2 系统软件设计

程序具有时间显示和定时判断功能。而年月日显示、时间更新和时间设定功能由中断服务子程序完成。

显示系统位码由P3口输出，段码由P0口输出。各存储单元中的数据经过BCD码转换后，再送入P0口，由74LS164译码后去驱动数码管显示。

3 结束语

目前，该系统已经应用到我院多中自用电子小产品中，运行稳定可靠，使用方便。成本低，技术较为先进，具有一定的实用价值和推广性。

参考文献

[1]李全利.单片机原理及应用技术[M].第2版.北京:高等教育出版社,2004.

[2]周良权 方向乔.数字电子技术基础[M].第3版.北京:高等教育出版社,2008

[3]王洪庆.微型计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[4]周渊深,宋永英.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[5]石生,韩肖宁.电路基本分析[M].北京:高等教育出版社,2000.

作者单位

怀化职业技术学院电子电气工程系湖南省怀化市418000