LCD电子时钟概要.docx

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LCD电子时钟概要

单片机及DSP课程设计报告

专业：

电子信息工程

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

时间：

2012-06-11~24

地点：

通信工程实验中心

通信与电子工程学院

一、设计目的

为了进一步巩固学习的理论知识，增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力，开始为期两周的课程设计。

通过设计使学生在巩固所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。

1、通过本设计，使学生综合运用《单片机技术原理与应用》、《DSP原理与应用》《C语言程序设计》以及《数字电路》、《模拟电路》等课程的内容，为以后从事电子产品设计、软件编程、系统控制等工作奠定一定的基础。

2、学会使用KEILC和PROTEUS等软件，用C语言或汇编语言编写一个较完整的实用程序，并仿真运行，保证设计的正确性。

3、了解单片机接口应用开发的全过程：

分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等。

电子时钟（LCD显示）

二、设计内容

电子时钟（LCD显示）。

三、问题分析

以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间：

●使用字符型LCD显示器显示当前时间。

●显示格式为“时时：

分分：

秒秒”。

●用4个功能键操作来设置当前时间，4个功能键接在P1.0～P1.3引脚上。

功能键K1～K4功能如下。

●K1—进入设置现在的时间。

●K2—设置小时。

●K3—设置分钟。

●K4—确认完成设置。

程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：

00：

00”，然后开始计时。

四时钟的总体设计思路电路

按照功能要求，本时钟系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟的调整及显示。

本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂线路，使电路简明易懂，使用按键调整时分秒，同时使用C语言程序控制整个时钟显示，使编程变得更容易，这样通过芯片和显示屏完成设计。

软件采用可读性强的C语言来写，经过KeilC编译通过，并最终将十六进制（HEX）文件烧写到单片机中。

程序编写采取模块化、结构化设计。

语言程序可以分为几个主要功能模块程序：

驱动程序，定时/计数器程序，键盘中断扫描程序，1602LCD液晶显示程序。

时钟电路

按键调时

数据显示

微型控制器

五、电路设计硬件部分

AT89C51单片机芯片

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚备选功能　　

P3.0RXD（串行输入口）　　

P3.1TXD（串行输出口）　　

P3.2/INT0（外部中断0）　　

P3.3/INT1（外部中断1）　　

P3.4T0（记时器0外部输入）　　

P3.5T1（记时器1外部输入）　　

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）　　

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）　　

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

　　ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

　　/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

1）复位电路

复位电路有两种方式：

上电复位和按钮复位，我们主要采用按钮复位方式。

如图所示：

2）晶振电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的12MHz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定.不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

晶振电路原理如图：

3）电源

供电电源是5V直流电。

4）EA非/VPP脚

5）我们没有用外部扩展ROM，因此EA非/VPP脚为高电平即接+5V电源。

键盘的控制系统设计

按键需要四个，分别实现为时间调整，时间的加，时间的减，确定四个功能。

用单片机的4个I/O口接收控制信号，其电路如图：

通过控制键来控制所要调节的时，分，秒。

在控制键按下后，会在相应的位置出现光标，这是通过加数键或减数键来控制时分秒的加减。

显示电路：

6、软件设计

软件完成的主要功能：

1）显示时间程序

用软件调节时间，通过程序的调节，最后用LCD现实时钟。

2）调节时间程序

按键调节时间，能实现时分的调节。

软件设计的主要流程：

1）系统的总流程图

主要功能是负责时间的显示，通过写地址和写数据来实现时间的调节和控制。

最后通过调用显示子程序显示出来。

如图所示：

开始扫描显示时间

定时器0中断

是否

执行

按键调时

到1秒了吗？

秒单元加1

到60秒了吗？

秒单元清零，分单元加1

到60分了吗？

分单元清零，时单元加1

到24时了吗？

时单元清零

恢复现场中断返回

Y

Y

Y

N

YY

Y

Y

2）时间控制程序：

时间控制程序，用中段准确的控制时间，采用60进制，60秒为一分，60分为一个小时，全天设置为24个小时，程序流程如图所示：

程序用C语言编写，编程时采用KEILC，仿真用PROTUES。

程序如下：

#include

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#defineDelayNOP（）{_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;}

sbitK1=P1^0;

sbitK2=P1^1;

sbitK3=P1^2;

sbitK4=P1^3;

sbitSPK=P3^0;

sbitRS=P2^0;

sbitRW=P2^1;

sbitE=P2^2;

ucharcodeStr1[]="CurrentTime";//一下两个字符串的串长均为16

ucharcodeStr2[]="SetNewTime...";

ucharHMS_String[]="00:

00:

00";//带显示的时间串

bitSettime=0;//是否修改时间

bitChange_H_or_M=1;//1表示修改时.0表示修改分

ucharMilliSecond,Hour=0,Minute=0,Second=0;

//延时函数

voidDelayMS（uintx）

{

uchari;

while（x--）for（i=0;i<120;i++）;

}

//LCD忙状态检测

bitLCD_Busy_Check（）

{

bitresult;

RS=0;RW=1;E=1;DelayNOP（）;result=（bit）（P0&0x80）;E=0;

returnresult;

}

//写LCD命令

voidLCD_Write_Command（ucharcmd）

{

while（LCD_Busy_Check（））;//判断LCD是否忙碌

RS=0;RW=0;E=0;_nop_（）;_nop_（）;P0=cmd;DelayNOP（）;

E=1;DelayNOP（）;E=0;

}

//设置LCD显示位置

voidLCD_Set_Pos（ucharpos）

{

LCD_Write_Command（pos|0x80）;

}

//写LCD数据

voidLCD_Write_Data（uchardat）

{

while（LCD_Busy_Check（））;//判断LCD是否忙碌

RS=1;RW=0;E=0;

P0=dat;DelayNOP（）;

E=1;DelayNOP（）;E=0;

}

//LCD初始化

voidLCD_Initialize（）

{

LCD_Write_Command（0x38）;DelayMS

（1）;

LCD_Write_Command（0x0c）;DelayMS

（1）;

LCD_Write_Command（0x06）;DelayMS

（1）;

LCD_Write_Command（0x01）;DelayMS

（1）;

}

//显示函数，在LCD指定的行上显示字符串

voidDisplay_String（uchar*str,ucharLineNo）

{

uchark;

LCD_Set_Pos（LineNo）;

for（k=0;k<16;k++）LCD_Write_Data（str[k]）;

}

//蜂鸣函数

voidBeep（）

{

uchari,j=70;

for（i=0;i<200;i++）

{

while（--j）;SPK=~SPK;

}

DelayMS（300）;SPK=0;

}

//时分秒显示

voidDisplay_HMS（ucharh,m,s）

{

if（Settime）HMS_String[3]='>';//显示修改标志

elseHMS_String[3]='';//不显示修改标志

HMS_String[4]=h/10+'0';//时

HMS_String[5]=h%10+'0';

HMS_String[7]=m/10+'0';//分

HMS_String[8]=m%10+'0';

HMS_String[10]=s/10+'0';//秒

HMS_String[11]=s%10+'0';

Display_String（HMS_String,0x40）;

}

//设置时间

voidChange_Time（）

{

Settime=0;

if（K1==0||K2==0||K3==0）//按下k1k2k3中的任何一个键即进入修改状态

{

TR0=0;

Display_String（Str2,0x00）;//第一行提示修改时间

Settime=1;

}

while（Settime）

{

if（K1==0）//确定调整小时还是分钟

{

Beep（）;

while（K1==0）

Change_H_or_M=!

Change_H_or_M;

}

elseif（K2==0）//增加

{

Beep（）;

while（K2==0）;

if（Change_H_or_M==1）

{if（++Hour==24）Hour=0;}

else

{if（++Minute==60）Minute=0;}

}

elseif（K3==0）//减少

{

Beep（）;

while（K3==0）;

if（Change_H_or_M==1）

{if（--Hour==0xff）Hour=23;}

else

{if（--Minute==0xff）Minute=59;}

}

elseif（K4==0）//确定

{

Beep（）;

while（K4==0）;

Display_String（Str1,0x00）;//第一行还原显示str1

Settime=0;

TR0=1;

}

Display_HMS（Hour,Minute,Second）;

}//外层While在这里结束

}

//定时器0中断

voidTime0（）interrupt1

{

TH0=（65536-50000）/256;

TL0=（65536-50000）%256;//重新装入50MS定时

if（++MilliSecond==20）//50*20=1s

{

MilliSecond=0;

if（++Second==60）

{

Second=0;

if（++Minute==60）

{

Minute=0;

if（++Hour==24）

{

Hour=0;Minute=0;Second=0;

}

}

}

}

}

//主函数

voidmain（）

{

TMOD=0x01;

TH0=（65536-50000）/256;

TL0=（65536-50000）%256;

IE=0x82;

SPK=0;

LCD_Initialize（）;

Display_String（Str1,0x00）;//第一行显示

TR0=1;

P1=0xFF;

while

（1）

{

Display_HMS（Hour,Minute,Second）;//第二行显示时分秒

DelayMS（500）;

Change_Time（）;//显示过程中允许修改时间

}

}

七、仿真过程：

用PROTUES软件画出电路图。

按K1—进入设置现在的时间。

K2—设置小时。

K3—设置分钟。

K4—确认完成设置。

程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：

00：

00”，然后开始计时。

设置定时时间M为50ms，机器周期为1us，则根据初值=M/机器周期，TH0=（65536-初值）/256,TL0=（65536-初值）%256，设定好时间。

时间显示和调节系统的总体的工作流程如下：

1.由单片机通过程序对液晶进行初始化。

2.单片机的定时/计数器定时记数。

当记时到60秒时，秒清零，分钟自动加1。

当记时到60分钟时，分钟清零，小时加1。

当记时到24小时，从头开始记时。

3.利用单片机的外部中断功能。

当按键开关按下时，单片机的I/O口检测到外部中断，开始根据中断指令来相应的处理数据，从而达到调整时间的效果。

八、设计中的问题分析与解决：

在调试过程中遇到了很多的困难。

下面是我在这一次设计实验中所遇到的一些问题的总结。

1、在测量数字钟精度时我发现了一个问题，在数字钟正常工作时会出现秒与秒之间不相等的情况。

比如在10分钟之内我们与标准时间进行比较会发现，有时发现时间走的快，有时时间走的慢。

解决方案：

后面在程序中发现原因是由于程序中的if判断语句在判断过

程中当满足条件时会执行更多的语句，这样会有相应的机器周期的延时所以会出现时间一会走的快一会走的慢的情况。

这种情况只有通过减少if语句。

怎么减少if语句呢？

我们可以充分利用单片机的自身条件，充分利用单片机中的定时器。

定时器不够用时我们可以选用89c52系列。

2、在编写程序时，由于对C语言的掌握较差，因此老是出现这样那样的问题。

比如时钟显示的字符串长度应该为16，而我第一次编写时长度不足，所以一直显示出错，后来通过和同学讨论，上网查询然后才改过来。

其他的有很多程序由于我自己的能力有限，所以我都是靠和同学商量以及上网查资料编写的。

九、设计心得体会：

在这个两个星期的时间里我学到了很多宝贵的知识和单片编程的经验，在这次课程设计过程中我遇到了许多困难和问题，其中一些我通过自己上网找资料和询问同学的方式找到了解决的方法，就是在这个过程中我学会了许多书本上学不到的东西，还有一些是我自己解决不了的问题，这些问题都是需要靠我以后的经验积累和不断的学习才能得到解决的，从这次课程设计中我体会到了自己用汗水换来的成果的喜悦。

我在刚开始设计这个东西时是一头雾水，没有一个方向和目标，后来从网上找到一些有关的资料通过相似的题目我一步一步的完成我自己的课程设计的功能，尤其是在编写程序的时候，每一个模块都要经过非常仔细的考虑后在写，因为程序的运行过程中需要考虑各个模块之间的影响和互助，有一些模块是我们没有学习过的我从网上找到相似的然后经过修改变成我能用的，在这之间我锻炼了我的变成能力。

电路的设计相对编程来说要容易一些，总体来说电路图都是大同小异的，只是他们中的分支做一些修改来。

最重要的学习就是一个课程设计的过程的整体思路，先做什么后做什么最后来一个总结经验的过程，这给我以后的设计过程打下了基础，这次设计中，我深刻体会到专研的重要性，一个看似简单的系统，却需要着大量的知识储备和很强的专研精神，理论和实践往往是两回事，理论上很简单的事情在实际操作中往往会遇到很多意想不到的困难，学科的知识不光来自于书本知识，更来自于实践。

由于水平和经验的有限，系统可能仍存在一些缺点或者有更多更好的功能或方法可以加进去，望各位老师、同学指正。

参考文献：

高锋.2007.单片微型计算机原理与接口技术.北京：

科学出版社。

教师评语：

教师：

日期：

设计过程30﹪

课设报告40﹪

答辩30﹪

总成绩