学位论文基于单片机的电子时钟设计.docx
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学位论文基于单片机的电子时钟设计
摘要
设计背景:
1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表,从而奠定了电子时钟的基础,电子时钟开始迅速发展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具,采用延时程序产生一定的时间中断,用于一秒的定义,通过计数方式进行满六十秒分钟进一,满六十分小时进一,满二十四小时小时清零。
从而达到计时的功能,是人民日常生活不可缺少的工具。
数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时、分、秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。
在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际,来培养我们的综合分析和设计电路,写程序、调试电路的能力。
设计目的:
应用单片机控制技术,设计出以89C51单片机为核心的电子时钟,电子时钟能够显示时、分、秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,而且其片选的灵活性强。
设计目标:
在数码管上显示相应的时间,并通过一个控制键来实现时间的调整和是否进入省电模式的转换。
关键词:
89C51、电子时钟、LCD1602
目录
摘要............................................................................Ⅰ
1.设计方案
1.1总体设计方案说明......................................................2
1.2系统方框图.............................................................2
1.3系统流程图.............................................................3
2.主要器材及基本简介
2.1主要器.................................................................4
2.2主要器材简介..........................................................5
3.系统硬件设计
3.1最小系统..............................................................6
3.2LCD显示电路.........................................................7
3.3键盘输入电路..........................................................7
3.4蜂鸣器和LED灯电路..................................................8
3.5仿真电路图与仿真结果.................................................9
总结..............................................................................10
参考文献........................................................................11
致谢.............................................................................12
附录系统源程
1.设计方案
1.1总体设计方案说明
1.1.1程序设计及调试
根据单片机课程设计内容和要求,完成Protues仿真电路的设计和用Keil软件编写程序,并进行仿真模拟调试。
1.1.2硬件焊接及调试
根据仿真电路图完成电路板的焊接,并进行软、硬件的调试,只到达到预期目的。
1.1.3后期处理
对设计过程进行总结,完成设计报告。
1.2单片机系统方框图
图1.1系统方框图
1.3单片机系统流程图
1.3.1系统总体设计
结束
图1.2主流程图图1.3按键扫描流程图
图1.4时钟流程图
2.主要器件及简介
2.1主要器件
STC89C51单片机;LCD1602液晶显示屏。
2.2主要器件简介
2.2.1STC89C51单片机简介
STC89C51是采用8051核的ISP(InSystemProgramming)在系统可编程芯片,最高工作时钟频率为80MHz,片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,具有在系统可编程(ISP)特性,配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部,省去了购买通用编程器,而且速度更快。
图2.1STC89C51引脚图
2.2.2LCD1602液晶显示屏简介
LCD1602可以显示2行16个字符,有8位数据总线D0—D7,和RS、R/W、EN三个控制端口,工作电压为5V,并且带有字符对比度调节和背光。
LCD1602引脚说明如下表所示
LCD液晶显示器各引脚功能及结构
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
双向数据口
2
VDD
电源正极
10
D3
双向数据口
3
VL
对比度调节
11
D4
双向数据口
4
RS
数据/命令选择
12
D5
双向数据口
5
R/W
读写/选择
13
D6
双向数据口
6
E
模块使能端
14
D7
双向数据口
7
D0
双向数据口
15
BLK
背光源地
8
D1
双向数据口
16
BLA
背光源正极
VDD:
电源正极,4.5V—5.5V,通常使用5V电压;
VL:
LCD对比度调节端,电压调节范围为0—5V。
接正极时对比度最弱,接地电源时对比度最高,但对比度过高会产生“鬼影”,因此通常使用一个10K的电位器来调整对比度,或者直接串接一个电阻到地;
RS:
MCU写入数据或者指令选择端。
MCU要写入指令时,使RS为低电平;MCU要写入数据时,使RS为高电平;
R/W:
读写控制端。
R/W为高电平时,读取数据;R/W为低电平时,写入数据;
EN:
LCD模块使能信号控制端。
写数据时,需要下降沿触发模块。
D0—D7:
8为数据总线,三态双向。
如果MCU的I/O口资源紧张的话,该模块也可以只使用4位数据线D4—D7接口传送数据。
A:
LED背光正极。
需要背光时,A串接一个限流电阻接VDD,K接地。
K:
LED背光地端。
3.系统硬件设计
3.1最小系统
复位时单片机的初始化操作,只要给RST引脚加上两个机器周期以上的高电平信号,就可以使STC89C51单片机复位。
本次采用的是12M晶振,按钮复位电路。
图3.1最小系统图
3.2LCD显示电路
LCD显示屏的D0到D7与单片机P0口相连,LCD显示屏EN口与单片机P3.4口相连,RS与P3.5相连。
通过滑动变阻器改变LCD显示屏的显示对比度。
图3.2LED显示电路图
3.3键盘输入电路
本次设计采用独立键盘,键盘按下时,相应的I/O口电平由高变低,一次检测按键是否被按下。
4个独立按键与单片机P3.0—P3.3口相连。
图3.3键盘输入电路图
3.4蜂鸣器和LED灯电路
蜂鸣器的作用为准点报时产生报警声,LED在秒钟为偶数时或者功能键被按下时亮。
蜂鸣器与单片机P2.2口相连,LED灯与单片机P2.3口相连。
图3.4蜂鸣器和LED灯电路图
3.5仿真电路图与仿真结果
图3.5仿真电路图
用Keil和Protues进行仿真调试,仿真结果完全达到预期目的。
总结
本次单片机课程设计,在我和我的搭档陈雅琴默契配合,以及王跃球老师的指导和同学的帮助下顺利完成了。
在设计过程中,从仿真电路的设计,源程序的书写和修改中都遇到了不少问题,但在我们的共同努力下解决了,并且从中学到了不少知识。
我们在设计过程中还不断提出自己的疑点以及新的想法,联系实际应用,将课本上学习的东西运用到实际中,这些都令我们受益匪浅。
课程设计需要很大的耐心,尤其是遇到困难的时候,这也是对我们的考验。
在设计过程中,我们遇到问题不是感到急躁,而是耐心地寻找解决的办法,与老师、同学进行交流讨论,寻求最佳的解决办法。
总之,在此次的课程设计中,我们不仅动手、动脑,也学会了不少东西,同时,谢谢对我们的设计带来建议、意见和帮助的老师和同学们!
谢谢!
参考文献
[1]张一斌等注[M].单片机课程设计指导.中南大学出版社.2009年9月.
[2]何立民等[M].单片机实验与实践教程.北京航空航天大学出版社.2004年7月.
[3]THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书.Keil软件.Protues软件.
[4]数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”.
致谢
这次课程设计能够顺利的完成得到了系领导老师的大力支持和帮助,尤其是我的指导老师王跃球老师,在百忙之中抽出宝贵的休息时间,仔细耐心为我指导。
设计过程中,王老师帮我分析遇到的种种困难。
一直支持,鼓励我要有解决问题的信心,才使设计得以顺利的完成。
在开发的同时,和同学们之间的相互探讨也使我获益匪浅。
在此,对他们表示由衷的感谢!
电子信息技术日新月异地飞速发展,人们总是处在不断学习阶段,再加上我水平有限,所以本设计肯定存在许多不尽如人意的地方,欢迎广大老师和同学批评指正。
最后,要感谢电气系所有老师,他们精心的栽培为我以后的学习工作打下了坚实的基础。
附录系统源程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitlcdrs=P3^5;//定义1602液晶RS端
sbitlcden=P3^4;//定义1602液晶LCDEN端
sbits1=P3^0;//定义按键--功能键
sbits2=P3^1;//定义按键--增加键
sbits3=P3^2;//定义按键--减小键
sbits4=P3^3;//定义按键--闹钟键
sbitbeep=P2^2;//定义蜂鸣器端
sbitled=P2^3;//定义LED灯端
ucharcount,s1num,s4num;
charyear,month,day,week,miao,shi,fen,pshi;
ucharcodetable[]="20--";//定义初始上电时液晶默认显示状态
voiddelay(uintz)//延时函数
{uintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);}
voidzhuanhuan()
{if(shi==0)
pshi=12;
if(shi<=12&&shi>=1)
pshi=shi;
if(shi>12)
pshi=shi-12;}
voiddi()//蜂鸣器发声函数
{beep=0;
delay(300);
beep=1;
delay(300);}
voidwrite_com(ucharcom)//液晶写命令函数
{lcdrs=0;
lcden=0;
P0=com;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;}
voidwrite_date(uchardate)//液晶写数据函数
{lcdrs=1;
lcden=0;
P0=date;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;}
void_shi()//写"AM"、"PM"函数
{if(shi>=12)
{write_com(0x80+0x40+1);//写出"PM"
write_date('P');
write_date('M');}
else
{write_com(0x80+0x40+1);//写出"AM"
write_date('A');
write_date('M');}}
voidwrite_ymd(ucharadd1,uchardate1)//写年月日函数
{ucharshi,ge;
shi=date1/10;//分解一个2位数的十位和个位
ge=date1%10;
write_com(0x80+add1);//设置显示位置
write_date(0x30+shi);//送去液晶显示十位
write_date(0x30+ge);//送去液晶显示个位}
voidwrite_sfm(ucharadd,uchardate)//写时分秒函数
{ucharshi,ge;
shi=date/10;//分解一个2位数的十位和个位
ge=date%10;
write_com(0x80+0x40+add);//设置显示位置
write_date(0x30+shi);//送去液晶显示十位
write_date(0x30+ge);//送去液晶显示个位}
voidwrite_week(charweek)//写液晶星期显示函数
{write_com(0x80+12);
switch(week)
{case1:
write_date('M');delay(5);
write_date('O');delay(5);
write_date('N');
break;
case2:
write_date('T');delay(5);
write_date('U');delay(5);
write_date('E');
break;
case3:
write_date('W');delay(5);
write_date('E');delay(5);
write_date('D');
break;
case4:
write_date('T');delay(5);
write_date('H');delay(5);
write_date('U');
break;
case5:
write_date('F');delay(5);
write_date('R');delay(5);
write_date('I');
break;
case6:
write_date('S');delay(5);
write_date('A');delay(5);
write_date('T');
break;
case7:
write_date('S');delay(5);
write_date('U');delay(5);
write_date('N');
break;}}
voidwriteym()
{day=1;
month++;
if(month==13)
{month=1;
year++;
if(year==100)
year=0;
write_ymd(3,year);//年若变化则重新写入}
write_ymd(6,month);//月若变化则重新写入}
voidinit()//初始化函数
{ucharnum;
lcden=0;
year=13;//初始化种变量值
month=6;
day=21;
week=5;
shi=13;
fen=59;
miao=58;
count=0;
s1num=0;
s4num=0;
write_com(0x38);//初始化1602液晶
write_com(0x0c);
write_com(0x06);
write_com(0x01);
write_com(0x80);//设置显示初始坐标
for(num=0;num<15;num++)//显示年月日星期
{write_date(table[num]);
delay(5);}
delay(5);
write_com(0x80+0x40+6);//写出时间显示部分的两个":
"
write_date(':
');
delay(5);
write_com(0x80+0x40+9);
write_date(':
');
delay(5);
write_week(week);
write_ymd(3,year);//分别送去液晶显示
write_ymd(6,month);
write_ymd(9,day);
write_sfm(10,miao);//分别送去液晶显示
write_sfm(7,fen);
write_sfm(4,shi);
TMOD=0x01;//设置定时器0工作模式1
TH0=(65536-50000)/256;//定时器装初值
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;//开总中断
ET0=1;//开定时器0中断
TR0=1;//启动定时器0}
voidkeyscan()//按键扫描函数
{if(s1==0)
{delay(5);
if(s1==0)//确认功能键被按下
{s1num++;//功能键按下次数记录
while(!
s1);//释放确认
if(s1num==1)//第一次被按下时
{TR0=0;//关闭定时器
write_com(0x80+3);//光标定位到年位置
write_com(0x0f);//光标开始闪烁}
if(s1num==2)//第二次按下光标闪烁定位到月位置
{write_com(0x80+6);}
if(s1num==3)//第三次按下光标闪烁定位到日位置
{write_com(0x80+9);}
if(s1num==4)//第四次按下光标闪烁定位到星期位置
{write_com(0x80+12);}
if(s1num==7)//第七次被按下时光标定位到秒位置
{write_com(0x80+0x40+10);}
if(s1num==6)//第六次按下光标闪烁定位到分位置
{write_com(0x80+0x40+7);}
if(s1num==5)//第五次按下光标闪烁定位到时位置
{write_com(0x80+0x40+4);}
if(s1num==8)//第七次按下
{s1num=0;//记录按键数清零
write_com(0x0c);//取消光标闪烁
TR0=1;//启动定时器使时钟开始走}}}
if(s1num!
=0)//只有功能键被按下后,增加和减小键才有效
{if(s2==0)
{delay(5);
if(s2==0)//增加键确认被按下
{while(!
s2);//按键释放
if(s1num==1)//若功能键第一次按下
{year++;//则调整年加1
if(year==100)//若满100后将清零
year=0;
write_ymd(3,year);//每调节一次送液晶显示一下
write_com(0x80+3);//显示位置重新回到调节处}
if(s1num==2)//若功能键第二次按下
{
month++;//则调整月加1
if(month==13)//若满12后将置一
month=1;
write_ymd(6,month);//每调节一次送液晶显示一下
write_com(0x80+6);//显示位置重新回到调节处
}
if(s1num==3)//若功能键第三次按下
{
day++;//则调整日加1
if(year%4==0&&month==2)
{
if(day==30)//若满29后将置一
day=1;
}
if(year%4!
=0&&month==2)
{
if(day==29)//若满28后将置一
day=1;
}
if(month!
=2&&month!
=4&&month!
=6&&month!
=9&&month!
=11)
{
if(day==32)//若满31后将置一
day=1;
}
if(month==4||month==6||month==9||month==11)
{
if(day==31)//若满30后将置一
day=1;
}
write_ymd(9,day);;//每调节一次送液晶显示一下
write_com(0x80+9);//显示位置重新回到调节处
}
if(s1num==4)//若功能键第四次按下
{week++;//则调整星期加1
if(week==8)//若满8后将置一
week=1;
write_week(week);//每调节一次送液晶显示一下
write_com(0x80+12);//显示位置重新回到调节处}
if(s1num==7)//若功能键第七次按下
{miao++;//则调整秒加1
if(miao==60)//若满60后将清零
miao=0;
write_sfm(10,miao);//每调节一次送液晶显示一下
write_com(0x80+0x40+10);//显示位置重新回到调节处}
if(s1num==6)//若功能键第二次按下
{fen++;//则调整分钟加1
if(fen==60)//若满60后将清零
fen=0;
write_sfm(7,fen);//每调节一次送液晶显示一下
write_com(0x80+0x40+7);//显示位置重新回到调节处}
if(s1num==5)//若功能键第五次按下
{shi++;
if(shi==24)//若满24后将清零
{shi=0;}
if(s4num==0)
{write_sfm(4,shi);;/
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- 学位 论文 基于 单片机 电子 时钟 设计