摘 要单片机控制系统指的是以单片机芯片作为控制器并结合其他必要功能模块的角色而实现的一种能够实现测量、闹钟、显示等功能的自动控制系统，这个的出现和普及大大改变了人们的平常的生活方式，因此本次毕业设计将以单片机控制系统作为研究对象，设计了一款能够实现时间显示、农历计时、温度测量以及闹钟设置等功能的电子系统。在这个设计的硬件系统上使用了目前在大学教学和市场上最受欢迎的51单片机作为控制器芯片，在设计片外配置了RTC时钟以及温度传感器等模块；在软件上通过C语言软件编写了程序代码，并通过Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。在硬件系统和软件系统都设计完毕后，对这款控制系统进行了大量的测试和优化，在测试过程中系统表现出了非常高的稳定性和使用价值，非常适合进行大量生产并逐步取代相关产品。
目录
一、 引言 1
（一） 万年历控制系统的发展背景 1
（二） 万年历控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控单片机的对比与选择 3
（二） AT89C51处理器简介 4
（三） DS1302实时时钟芯片 5
（四） 温度传感器简介 6
（五） LCD1602液晶显示器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 硬件结构框图设计 8
（二） 51单片机最小系统 8
（三） DS1302实时时钟芯片电路的设计 9
（四） 温度传感器电路设计 10
（五） 液晶显示器电路设计 11
（六） 闹钟电路设计 11
四、 软件系统设计 13
（一） 软件工作流程设计 13
（二） DS1302实时时钟芯片的驱动流程设计 14
（三） 温度传感器工作流程设计 16
（四） 液晶显示器工作流程设计 17
五、 实物的制作与调试 19
（一）硬件制作 19
（二）硬件调试 19
总 结 20
参考文
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献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB 24
附录三 程序 26引言
万年历控制系统的发展背景
本课题将要设计一款以AT89C51单片机来作为中央处理器的多功能万年历控制系统，这款系统与目前市面上绝大多数产品相比，它将具有更高的处理速度、更优秀的计时误差性能以及大幅度降低的功耗，下面对万年历系统的发展背景做简要介绍。万年历最早是以一种计时工具出现在人们的生活中的，古代中国农业发达，时间、气候以及温度的计量称为了辅助农业发展的一项重要工具，通过谚语或者纸质的日历等有形或者无形的时间日期参考方式，能够帮助古代人们很好的进行农业活动，随着社会的不断发展，当造纸技术不断发展发达后，纸质的日历或者台历出现在人们的生活中，这是万年历最早的雏形。随着时间的不断推移并且人们对于万年历所要实现的功能不断扩展，时间日期计量、温湿度检测、音乐播放等基本功能以及不能满足人们日益提高的生活标准，这些不断扩充的功能在单片机技术发展成熟后得到了实现，随着近几年来传感器技术发展成熟后实现了传感器外形不断缩小并且传感精度不断提升，以单片机等微处理器芯片作为核心芯片的电子万年历系统以各种外形外观涌现在市场上，几乎所有普通万年历甚至智能型万年历都采用这种微处理器架构来设计其内部硬件框架，其性能主要受微处理器以及传感器的影响，采用高端性能处理器如32位的ARM芯片是设计高端万年历的首选，本课题所要设计的这款万年历控制系统以单片机的强大处理功能作为核心技术，配合其他功能模块来实现课题预期制定的各项指标。
万年历控制系统的国内外发展现状
纵观近五年的电子万年历市场，可以得出一个明显的现象：中端层次的电子万年历市场几乎出现饱和状态，消费者对于中低端产品的需求不断下降，近几年来智能家居概念的不断深入人心带动了智能家居产品的发展，万年历作为家庭生活中重要的一个电器，实现与其它家用电器的相互兼容以及共同控制，实现家居的联网是电子万年历的主要发展前景，目前国内外性能最高的电子万年历内部处理器采用的是由英国ARM公司设计的CortexM3架构设计的，这款32位数据处理性能的架构使得这款万年历不但能够实现计时、室温测量等常见功能，更增添了语音和画质的处理。
本文主要研究内容
在对电子万年历控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对电子万年历控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图，下列指标为本课题将要实现的功能：
1、能够实现时间日期的显示；
2、具有农历显示功能；
3、具有对室温的检测功能；
4、能够实现闹钟功能；
5、计时误差每24小时不得高于0.5秒；
6、采用+5V直流电压进行供电。
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
在进行系统的硬件和软件系统设计之前，首先要对系统所使用的主控单片机进行选取，在选取时主要应该对单片机的内部资源丰富度、成本高低、开发语言、使用熟练程度以及能够胜任本系统的功能指标等方面进行考核，经过三年的大学学习，我主要从以下两款单片机中进行对比和最终选取，第一是ATMEL公司生产的AT89C51单片机，第二个是德州仪器公司生产的MSP430系列单片机。
第一个方案是AT89C51单片机，该单片机是ATMEL公司在上世纪九十年代左右推出的一款数据宽度为8的高性能单片机，无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，这主要归功于其4Kb大小的内部FLASH搭配着128字节的RAM，虽然ROM和RAM的存储容量不是很大，但是足够应用于一些中小型单片机系统中，此外AT89C51能够通过其20根地址线对外部扩展的存储器进行寻址，这使得它也经常出现在一些大型系统中。在成本方面，目前市面上AT89C51单片机的平均成本位3元/PCS，这非常适合我们的学生实验，不会给系统带来高昂的成本负担。
第二个方案是选用德州仪器的MSP430系列单片机，下图21这款单片机也是我们熟悉的常用单片机，在近五年中TI公司大肆对该系列单片机进行研发和推广，其中最高性能F5系单片机搭配外部的高稳定度晶振能够轻松实现40M以上的主频速度，该处理速度是AT89C51单片机的近五倍，在做一些数字信号处理上，中高端430单片机将是不错的选择。然而考虑到其成本，首先需要说的是其程序代码烧写方式，目前大多数430单片机全部采用JTAG接口进行代码下载和程序调试仿真，虽然这种接口能够实现仿真，但是采用这种接口必须要配合专用仿真器，该仿真器的价格较为昂贵，而51单片机只需要一个USB转串口的数据线即可实现代码的烧写，由此可见如果系统采用51单片机进行控制，那么成本将大为降低。

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