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1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 題 目： 電子萬年歷 專 業(yè)：電子信息工程技術(shù) 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 日 期： 成 績(jī)： 目錄 摘要 1 概述 1.1 單片機(jī)原理及應(yīng)用簡(jiǎn)介 1.2 設(shè)計(jì)目的 1.3 設(shè)計(jì)要求 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)總體方案 2.2 硬件電路的總體框圖設(shè)計(jì) 2.3 硬件電路原理圖設(shè)計(jì) 3 軟件設(shè)計(jì) 3.1 主程序流程圖設(shè)計(jì) 3.2 顯示模塊流程圖 4 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 5 參考文獻(xiàn) 6 附圖 摘要：本設(shè)計(jì)是電子萬年歷。具備三個(gè)功能：能顯示：年、月、日、時(shí)、分、秒及星期信息，并具有 可調(diào)整日期和時(shí)間功能。 我選用的是單片機(jī) AT89C51 來實(shí)現(xiàn)電子萬
2、年歷的功能。該電子萬年歷能夠成功實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘運(yùn)行，調(diào)整，顯示 年月日時(shí)分秒及星期，溫度等信息。 該電子萬年歷使用 12MHZ 晶振與單片機(jī) AT89C51 相連接,通過軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)了以 24 小時(shí)為一個(gè)周期， 同時(shí)顯示小時(shí)、分鐘和秒的要求。利用單片機(jī)定時(shí)器及計(jì)數(shù)器產(chǎn)生定時(shí)效果通過編程形成數(shù)字鐘效果，再利用 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示單片機(jī)內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。同時(shí)通過端口讀入當(dāng)前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實(shí) 現(xiàn)不同功能。 電子萬年歷設(shè)計(jì)與制作可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn),也可以采用單片機(jī)來完成。若用數(shù)字電路完成,所設(shè)計(jì)的電路 相當(dāng)復(fù)雜,大概需要十幾片數(shù)字集成塊,其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來
3、實(shí)現(xiàn),焊接的過程 比較復(fù)雜,成本也非常高。若用單片機(jī)來設(shè)計(jì)制作完成,由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過軟件編程來完成,這樣一來 就降低了硬件電路的復(fù)雜性,從而使得其成本降低,更適合我們大學(xué)生自主研發(fā)。所以在該設(shè)計(jì)與制作中我選用 了單片機(jī) AT89C51。另外, 單片機(jī) AT89C51 的指令系統(tǒng)和引腳與 AT89C51 完全兼容,片內(nèi)有 128B 的 RAM、32 條 I/O 口線、2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器、5 個(gè)中斷源、一個(gè)全雙工串行口等。 因此，采用單片機(jī) AT89C51 原理制作的電子萬年歷，不僅僅在原理上能夠成功實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)等功能，也更經(jīng) 濟(jì)，更適用，更符合我們實(shí)際生活的需要，對(duì)我們大學(xué)生來說也更
4、加有用。 1 概述 1.1 單片機(jī)原理及應(yīng)用簡(jiǎn)介 隨著國內(nèi)超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器及其外圍芯片有了迅速的發(fā)展。集成技術(shù)的最新發(fā)展之一是 將 CPU 和外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行、串行 I/O 口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及其他控制 部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片計(jì)算機(jī)（Single-Chip Microcomputer） 。而近年來推出的一些高檔單片機(jī) 還包括有許多特殊功能單元，如 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、鎖相環(huán)、DMA、浮點(diǎn)運(yùn)算單元等。 因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)、自動(dòng)
5、測(cè)試系統(tǒng)、萬年歷電子表等。 單片機(jī)的出現(xiàn)，并在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中得到如此迅猛的發(fā)展，與單片機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所形成的下述特 點(diǎn)有關(guān)： 1、單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。這些可靠性的獲得除了依靠單片機(jī)芯片本身的高可靠性以及 應(yīng)用有最少的聯(lián)接外，還可以方便地采用軟、硬件技術(shù)。 2、系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用 系數(shù)。 3、由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的測(cè)、控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特征，不須改 變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。 4、有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。 可以說，對(duì)于廣大的電子應(yīng)用專業(yè)技術(shù)人員，目前國和內(nèi)國外面臨的單
6、片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，如同 60 年代面臨晶體管技術(shù)，70 年代面臨數(shù)字集成電路一樣。單片機(jī)和可編程門陣列相結(jié)合，構(gòu)成新一代電子應(yīng) 用技術(shù)是不可能回避的一項(xiàng)新型的工程應(yīng)用技術(shù)。 單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分枝，單片機(jī)是把中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù) 器、并行接口接口、串行接口、A/D 轉(zhuǎn)換器等主要計(jì)算機(jī)部件，集中在一塊集成電路芯片上。雖然只是一個(gè)芯 片，但從功能上它就相當(dāng)于一臺(tái)完整的微機(jī)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片計(jì)集成度高、體積小、運(yùn)算速度 快、功耗低、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，越來越顯現(xiàn)出來。目前可以說單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們的生活的 各個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)方面：像過程控制、數(shù)據(jù)
7、采集，機(jī)電一體化、智能化儀器儀表，特別在軍事武器控制方面尤 為突出。在日常生活方面，我們使用彩電、洗衣機(jī)、電冰箱，錄放機(jī)、VCD、照相機(jī)、手機(jī)、高級(jí)定時(shí)鬧鐘以 及公共汽車上的報(bào)站器等等可以說舉不勝舉。 1.2 設(shè)計(jì)目的 1、熟悉 MCS-51 定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷的應(yīng)用。 2、熟悉時(shí)鐘時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)方法，掌握編程技巧。 3、掌握鍵盤的基本工作原理，鍵的識(shí)別，鍵抖動(dòng)和重鍵問題的解決，鍵盤工作方式和鍵盤程序的編程。 4、掌握七段碼 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)，七段碼 LED 顯示器的工作方式和顯示程序的編程。 5、掌握串行通信程序的編寫。 1.3.設(shè)計(jì)要求 1、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電子萬年歷的硬件原理圖。 2、用 T
8、0 定時(shí)器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，設(shè)計(jì)定時(shí)中斷程序。3、通過按鍵切換，分別顯示時(shí)、分、秒，設(shè)計(jì)顯示程 序。 4、可用鍵盤進(jìn)行校對(duì)時(shí)間，設(shè)計(jì)鍵盤程序。5、當(dāng)前時(shí)間可通過串口在其他單片機(jī)系統(tǒng)上顯示。 AT89C51 的引腳圖及部分引腳功能 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000 H- FFFFH），不管
9、是否有內(nèi) 部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 口管腳 備選功能 P1.0P1.7 8 位雙向口 P2.0P2.7 8 位雙向口 P3.0P3.7 8 位雙向口 P3.0 RXD 串行輸入口 P3.1 TXD 串行輸出口 P3.2 /INT0 外部中斷 0 P3.3 /INT1 外部中斷 1 P3.4 T0 記時(shí)器 0 外部輸入 P3.5 T1 記時(shí)器 1 外部輸入 P3.6 /WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 P3.7 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)總體方案 我選用的是單片機(jī)(AT89
10、C51)來實(shí)現(xiàn)電子萬年歷的功能。共具備兩個(gè)功能: （1）顯示年月日及分秒信息 （2）具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能。 1 微處理器 在設(shè)計(jì)過程中我使用 12MHZ 晶振與單片機(jī) AT89C51 相連接,通過軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)了以 24 小時(shí)為一個(gè)周期同時(shí)顯示小時(shí),分鐘和秒的要求,該定時(shí)鬧鐘設(shè)有九個(gè)按鍵，使之具備了校時(shí)、 定時(shí)功能。利用單片機(jī)定時(shí)器及計(jì)數(shù)器產(chǎn)生定時(shí)效果通過編程形成數(shù)字鐘效果，再利用數(shù)碼管動(dòng) 態(tài)掃描顯示單片機(jī)內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。同時(shí)通過端口讀入當(dāng)前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)， 實(shí)現(xiàn)不同功能。 2.2 硬件電路的總體框圖設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)的硬件電路的總體框圖如圖所示 2.3 硬件電路原理圖設(shè)計(jì)
11、 該萬年歷是以單片機(jī) 89s52 為核心來完成的。 在硬件電路中采用 P0 口作為 6 位液晶顯示電路的驅(qū)動(dòng)接口，這是由于 P0 口輸出驅(qū)動(dòng)電路工作處 于開漏狀態(tài),它的驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),故只需外接上拉電阻便可以把 LED 數(shù)碼管點(diǎn)亮。因?yàn)楣碴幍?LED 數(shù) 碼管它的驅(qū)動(dòng)電流是分開的,在單片機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描的時(shí)候不會(huì)影響彼此的電流,故該電路中的 8 位 LED 數(shù)碼管均用共陽陰極的數(shù)碼管。8 位 LED 數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的 P2. 0P2. 5 控 制,而將其相應(yīng)的段選線并聯(lián)在一起,由一個(gè) 8 位的 I/O 口控制,即 P0 口。P3 口與八個(gè)校時(shí)按鍵 相連，以成功實(shí)現(xiàn)萬年歷校時(shí)的功能。主控制原
12、理圖： 3.軟件設(shè)計(jì) 程序框圖： 開始 初始化 按鍵掃描 有鍵按下 按鍵處理，確定模式 時(shí)間顯示模式 根據(jù)按鍵狀態(tài)顯示相應(yīng)時(shí)間段 時(shí)間修改模式 根據(jù)按鍵狀態(tài)修改時(shí)間 NO NO YES YES 圖 1 主程序 流程框圖 開始 裝入計(jì)數(shù)初值（50ms 中斷） 計(jì)數(shù)標(biāo)志 num+ num=20？ num=0 時(shí)間加 1 秒 結(jié)束 圖 2 定時(shí)中斷流程框圖 NO YES 開始 清零按鍵狀態(tài)位 按鍵為低電平？ 延時(shí)，去抖動(dòng) 按鍵為低電平？ 按鍵為低高平？ 有按鍵，置按鍵狀態(tài) YES YES 結(jié)束 圖 3 按鍵掃描流程框圖 NO NO YES 清零按鍵狀態(tài) 程序中使用到了 T0,T1 和串口中斷，P0,
13、P2 口為 LED 的輸出數(shù)據(jù)口，P32,P33,P34 分別為時(shí)分 秒轉(zhuǎn)換，時(shí)間校驗(yàn)和時(shí)間停止位 （一）：主機(jī)程序： org 0000h ljmp main org 000bh ljmp time org 0023h ljmp chuanxing org 0030h main: setb p3.2 setb p3.3 setb p3.7 setb p3.5 mov pcon,#00h mov scon,#01010000b mov tmod,#21h mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch mov th1,#0cch ;產(chǎn)生 600 波特率 mov tl1,#0cch mov
14、r5, #20 ;20 次以達(dá)到 1S 的計(jì)時(shí) mov r4,#3 ;切換標(biāo)志位 mov r6,#0ffh ;恢復(fù)暫停標(biāo)志 mov r7,#1 mov r3,#0ffh ;暫停標(biāo)志 mov 50h,#0 ;存放時(shí)分秒的數(shù)據(jù)空間地址 mov 51h,#0 mov 52h,#0 mov 53h,#0 mov 54h,#0 mov 55h,#0 mov 60h,#0ffh ;串性發(fā)送標(biāo)志 mov 61h,#0ffh mov 62h,#0ffh mov 70h,#0 ;存放串行接受的數(shù) mov 71h,#0 ;接受從機(jī)發(fā)送的切換標(biāo)志 setb ea setb es setb et0 setb tr0
15、setb tr1 start: call key mov a,70h cjne a,#0f1h,qiehuan ;是否為串性標(biāo)接受到的切換志 mov 70h,#0 mov 71h,#1 ljmp xianshi qiehuan: cjne a,#0f2h,qiehuan1 mov 70h,#0 mov 71h,#2 ljmp xianshi qiehuan1: cjne a,#0f3h,qiehuan2 mov 70h,#0 mov 71h,#3 ljmp xianshi qiehuan2: mov a,r0 jnz xianshi mov a,70h cjne a,#0f6h,qiehuan
16、3 ;是否為串性接受到的恢復(fù)暫停標(biāo)志 mov r6,#0 ljmp stop qiehuan3: mov a,r3 jz stop1 mov a,70h cjne a,#0f7h,xianshi mov 70h,#0 mov r6,#0ffh sjmp xianshi stop1: ljmp stop ;51h, 50h miao ;53h,52h fen ;55h,54h shi xianshi: ;顯示子程序 mov dptr,#segtab ;顯示秒 mov a,71h cjne a,#1,bingxing1 sjmp bingxing2 bingxing1: cjne r4,#3 ,f
17、en bingxing2: mov a,51h movc a,a+dptr mov p0,a mov a,50h movc a,a+dptr mov p2,a mov a,60h ;串行發(fā)送秒 jnz biaozhi clr ti mov a,50h mov sbuf,a call t10ms jb ti ,$ mov a,51h mov sbuf,a jb ti,$ mov 60h,#0ffh ;call t10ms biaozhi: ljmp start fen: ;顯示分 mov a,71h cjne a,#2,bingxing3 sjmp bingxing4 bingxing3: cj
18、ne r4,#2 ,shi bingxing4: mov a,53h movc a,a+dptr mov p0,a mov a,52h movc a,a+dptr mov p2,a mov a,61h ;串行發(fā)送分 jnz biaozhi1 clr ti mov a,52h mov sbuf,a jb ti ,$ call t10ms mov a,53h mov sbuf,a jb ti,$ mov 60h,#0ffh ;call t10ms biaozhi1: ;call t10ms ljmp start shi: ;顯示時(shí) mov a,71h cjne a,#3,bingxing5 sjm
19、p bingxing6 bingxing5: cjne r4,#1,shi1 bingxing6: mov a,55h movc a,a+dptr mov p0,a mov a,54h movc a,a+dptr mov p2,a mov a,62h ;串行發(fā)送時(shí) ? jnz biaozhi2 clr ti mov a,54h mov sbuf,a jb ti ,$ call t10ms mov a,55h mov sbuf,a jb ti,$ mov 60h,#0ffh ;call t10ms biaozhi2: ;call t10ms shi1: ljmp start stop: ;暫停子
20、程序 mov a,r6 jz xianshi1 ljmp start xianshi1: mov a,70h cjne a,#0f4h,aa mov 70h,#0 ljmp num1 aa: mov a,r1 jnz num1 mov a,70h cjne a,#0f5h,bb mov 70h,#0 ljmp num2 bb: mov a,r2 jnz num2 ljmp start num1: ;高位累加 cjne r4,#3,fen1 ;秒 inc 51h mov a,51h cjne a,#6 ,qingling0 mov 51h,#0 qingling0: ljmp xianshi f
21、en1: ;分 cjne r4,#2,shi11 inc 53h mov a,53h cjne a,#6 ,qingling1 mov 53h,#0 qingling1: ljmp xianshi ;時(shí) shi11: cjne r4,#1,qingling2 inc 55h mov a,55h cjne a,#6 ,qingling2 mov 55h,#0 qingling2: ljmp xianshi num2: ;低位累加 cjne r4,#3,fen2 ;秒 inc 50h mov a,50h cjne a,#10,qingling3 mov 50h,#0 qingling3: ljmp
22、 xianshi fen2: cjne r4,#2,shil2 ;分 inc 52h mov a,52h cjne a,#10 ,qingling4 mov 52h,#0 qingling4: ljmp xianshi ;時(shí) shil2: cjne r4,#1,qingling5 inc 54h mov a,54h cjne a,#10 ,qingling5 mov 54h,#0 qingling5: ljmp xianshi time: ;中斷子程序 mov a,r6 jnz fanhui11 reti fanhui11: djnz r5,next mov r5,#20 inc 50h mo
23、v a,60h cpl a mov 60h,a mov a,50h cjne a,#10,next inc 51h mov 50h,#0 mov a,51h cjne a,#6,next inc 52h mov a,61h cpl a mov 61h,a mov 51h,#0 mov a,52h cjne a,#10,next inc 53h mov 52h,#0 mov a,53h cjne a,#6,next inc 54h mov a,62h cpl a mov 62h,a mov 53h,#0 mov a,54h cjne a,#10,next inc 55h mov 54h,#0 m
24、ov a,55h cjne a,#6,next mov 55h,#0 ;重裝初值 next: ljmp fanhui1 key ;鍵盤掃描子程序 p3.2 切換 p3.3 十位加 p3.5 暫停 p3.7 個(gè)位加 mov r0,#0 mov r1,#0 mov r2,#0 jb p3.2, rel1 call t10ms jnb p3.2,fanhui ;第一個(gè)鍵按下子程序 mov r0,#1 mov p1,#0feh dec r4 mov a,r4 jnz rel5 mov r4,#3 rel5: ljmp t10ms rel1: ;第二個(gè)鍵按下子程序 jb p3.3,rel2 call t
25、10ms jnb p3.3 ,fanhui mov r1,#1 ljmp fanhui ;第三個(gè)鍵按下子程序 rel2: jb p3.7,rel3 call t10ms jnb p3.7 ,fanhui mov r2,#1 ljmp fanhui ;第四個(gè)鍵按下子程序 rel3: jb p3.5,fanhui call t10ms jnb p3.5 ,fanhui mov a,r3 cpl a mov r3,a mov a,r6 cpl a mov r6,a ljmp fanhui t10ms: ;十毫秒延時(shí)程序 push 50h push 51h mov 50h,#0ffh loop1: m
26、ov 51h,#0ffh nop loop2: nop djnz 51h,loop2 djnz 50h,loop1 pop 51h pop 50h fanhui: ret fanhui1: mov tl0,#0b0h mov th0,#3ch reti ;查表段 segtab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h chuanxing: ;串性中斷子程序 jb ri,loop clr ti ajmp endt loop: mov a,sbuf mov 70h,a clr ri endt: reti t1ms: ;一豪秒的延時(shí) ? pus
27、h 50h push 51h mov 50h,#0ffh loop11: mov 51h,#0ffh nop loop22: nop djnz 51h,loop22 djnz 50h,loop11 pop 51h pop 50h ret end 4 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 通過這一周的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少的知識(shí)。把以前沒有學(xué)好的模擬電路的知識(shí)進(jìn)行了補(bǔ) 充和加強(qiáng)。這使我受益很大。加深了我對(duì)于單片機(jī)和數(shù)字電路的認(rèn)識(shí)，相信在以后的學(xué)習(xí)和工作 中碰到這些基礎(chǔ)的元器件我會(huì)更加得心應(yīng)手。通過查閱大量的資料，我獲得了以前在課堂上學(xué)不 到的東西，我想這對(duì)于以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，或者工作也好，都是很有幫助的。我很認(rèn)真地對(duì)待這
28、個(gè) 過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，希望自己能做得更好。希望今后還有這樣的機(jī)會(huì)，能夠讓我學(xué)到更多的知 識(shí)。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中,更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其 具體的使用方法。 5 參考文獻(xiàn) 1李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版 2006.02 2張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程.北京航空航天大學(xué)出版 2006.03 3余發(fā)山.單片機(jī)原理及及應(yīng)用技術(shù).中國礦業(yè)大學(xué)出版社 2003.12 4楊凌霄.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.中國礦業(yè)大學(xué)出版社 2004.08 5何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學(xué)出版社 2000.08 6萬光毅.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程.北京航空航天大學(xué)出版社 2005.01 7周航慈.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京航空航天大學(xué)出版社 1991.11 8黃遵熹.單片機(jī)原理接口與應(yīng)用.西北工業(yè)大學(xué)出版社 1997.05 6. 附圖：（整體原理圖）
《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)電子萬年歷
