1、设计目的
通过本课程设计,进一步了解课程设计的要求和写作过程,了解课程设计的研究方法，培养文献检索能力、创新能力、文字表达能力等。
本设计主电路都采用目前流行的简单的典型电路接法，简单实用、稳定廉价。本设计可起到一个很好的教学目的和实验目的，对于认识PIC单片机也有一定的好处，能更加熟悉单片机和其它芯片之间的通信。
2、设计的主要内容和要求
2.1主要内容
1)PIC16F87X系列单片机是美国微芯公司（Microchip）推出的单片机系列，采用精简指令集结构（RISC）的高性价比嵌入式控制器，其总线结构采取数据总线和指令线分离独立的哈佛（Harvard）结构。所以我们要先掌握精简指令集结构和哈佛结构的特点和用法。
2)实时时钟芯片DS1302和温度传感芯片DS18B20都是DALLAS公司出产的，都采用单总线数据传送方式，所以我们先要弄懂单总线传送方式是一个什么样的传送方式。
3)1602液晶芯片是一款常见的LCD，对它的读写我们要注意读写时序，还有PIC单片机速度比8051单片机要快，以前对1602写操作前不会检查忙否，但PIC一定要确认1602不忙才进行写操作。
4)PIC16F87X系列单片机资源很丰富，故控制寄存器较多，要注意运用，还有PIC16F87X系列单片机有些引角在开出厂时输入输出的是模拟信号，要对其控制寄存器进行设置。
2.2主要要求
1)设计要做到操作简单实用廉价；
2)要能显示秒、分、时、天、月、周、年、农历以及闹钟等信息，并能调整以上信息；
3)键盘控制调整时钟信息和显示要灵敏不能出现较大的延时，灵活，可移植性强，能够随时对电路进行改进。
3、整体设计方案
为提高设计效率，本设计拟将整个系统模块化。采用的整体设计方案如图3.1所示，整个系统由MCU[1]、显示电路[2]，独立键盘电路[3]、DS1302实时时钟电路[4]、复位电路等部分组成。
图3.1整体设计框图
当电源开关打开后，系统电路初始化，一从DS1302实时时钟电路中读取一串时钟信息，二从DS18B20温度传感电路读取一串温度信息，然后，MCU系统对采集到的进行变换和处理，再通过LCD显示出来，完成一次显示过程。独立键盘与外部中断连接，当有键盘按下时，触发中断，进入中断服务子程序，子程序将会判断哪个键被按下了，有什么作用，要进行怎样的处理；复位键按下，系统将重新初始化，并再按上面所述执行下来。
4、硬件电路的设计
本设计中的万年历的硬件电路主要由MCU电路、实时时钟电路、独立键盘电路四部分组成：
4.1MCU电路的设计
主要元器件：PIC16F877A单片机，4MHz晶振、33pF电容、10K电阻、开关。
PIC16F87X系列单片机是美国微芯公司（Microchip）推出的单片机系列，采用精简指令集结构（RISC）的高性价比嵌入式控制器，其总线结构采取数据总线和指令线分离独立的哈佛（Harvard）结构，哈佛结构是数据存储器与程序存储器独立编址，也就是两种存储器位于不同的逻辑空间里，使得它在执行一条指令的同时，就可以提取下一条指令，因此具有很高的流水处理速度。其高速度、低电压工作，低功耗，强大驱动能力，低价OTP技术，体积小巧等都体现了单片机工业的新趋势；其FLASH在线编程功能可以极大地满足市场的需要，同时第三方开发的C语言开发工具，更使得研发工程师能够快速地开发升级产品，满足市场不断变化的需求。其节约成本的最优化设计，适于用量大、档次低、价格敏感的产品[4]。PIC16F877有40根接脚，每根接脚都有其特定功能，例如Pin11与Pin32(VDD)为正电源接脚，Pin12与Pin31(VSS)为地线接脚；而有些接脚有两种甚至三种以上功能，例如Pin2(RA0/AN0)代表PORTA的第一支接脚，在系统重置(Reset)后，可自动成为模拟输入接脚，接收模拟讯号，也可经由程序规划为数字输出输入接脚。PIC16F877引脚功能如图4.1所示。
图4.1MCU电路图
设计中以PIC16F877A单片机为主芯片，DS1302、DS18B20等为辅芯片，将结果在LCD上显示。具体总原理图如图4.2所示 。
图4.2总原理图电路图
4.2实时时钟电路的设计
主要元器件：DS1302、电容、5K10K20K电阻。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路秒、分、时、日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，公需用到三个口线：(1)RES(复位)，(2)I/O(数据线)，(3)SCLK(串行时钟)。时钟RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
DS1302是由DS1202改进而来，Vcc1为可编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日期、星期、月、年的能力、还有闰年调整的能力，这就使本来要通过复杂的算法来计算出的星期、闰年的计算简单了许多。
设计中我们要设计一个高稳定晶振电路，这里我们用二片电容和一个32.768MHz的晶振。具体电路连接如图4.3所示。
图4.3实时时钟电路图
4.3独立键盘和其它电路的设计
主要元器件：键盘、10千欧和100欧电阻、电源和地等等。键盘电路一般都是让端口检测低电平，有用扫描的方法检测哪个键有按下，也有用中断的方法检测。本设计中的独立键盘是前者，一般键盘可直接接地，但这里为了稳定起见，在挂键盘的端口用了个上拉电阻。具体电路连接如图4.4所示。
图4.4独立键盘电路图
5、软件设计
软件设计部分可分为：主程序、LCD显示子程序和DS1302实时时钟子程序、DS18B20温度计子程序、键盘服务子程序等。
5.1主程序设计
在主程序中，需要完成整体的功能构架并对各芯片的初始化，另外，在主程序模块中还需要设置定时器0，并对它们进行初始化。主程序一次循环流程图如图5.1所示。当打开电源开关时，各个模块初始化，然后显示固定在液晶上的用于美化显示的图形。之后读取温度信息，定时器0初始化，读取时间等信息，冒号闪烁，读取星期、农历信息，显示所有信息，结束一次循环。在实际运行时，显示完所有信息后，将返回到读取温度子函数前再往循环下执行。
图5.1主程序流程图
5.2键盘服务子程序设计
在主程序中，进入键盘服务程序后，开始扫描键盘，如果设置键没有键按下或是按下次数K=K%10=0，则本次扫描结束，若设置键按下次数K=K%10=1;则可通过加、减键调节秒；若设置键按下次数K=K%10=2，则可通过加、减键调节分；若设置键按下次数K=K%10=3，则可通过加、减键调节时；若设置键按下次数K=K%10=4，则可通过加、减键调节天；若设置键按下次数K=K%10=5，则可通过加、减键调节年；若设置键按下次数K=K%10=6，则可通过加、减键调节星期；若设置键按下次数K=K%10=7，则可通过加、减键调节闹铃开关；若闹铃关，则设置键按下次数K=K%10=8，将回到初始显示界面。若闹铃开，则设置键按下次数K=K%10=8，则可通过加、减键调节闹铃分；则可通过加、减键调节闹铃时；若设置键按下次数K=K%10=10，将回到初始显示界面。
图5.2独立键盘服务流程图
5.3LCD显示子程序设计
在LCD显示子程序中，初始化后，从LCD中读状态字，判断LCD是否在忙状态，不是则可向LCD写控制命令，再写数据，即显示数据。
图5.3LCD显示流程图
器材：LCD(LGM12641BS1R)一个
单片机PIC16F877A一个
红色法官二极管 一个
DS1302 一个
32768Hz的晶振一个
6pF的电容 二个
10k的电阻 五个
1k的电阻 四个
Button按键四个