单片机多功能数字钟课设报告.docx
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单片机多功能数字钟课设报告
单片机课程设计
一、题目及要求
设计一个多功能数字钟,使其具有以下功能:
1、由晶振电路产生标准秒信号。
2、能够显示时、分、秒:
完成显示由秒00一直加1至59,再恢复为00;分加1,由00至01,一直加1至59,再恢复00;时加1,由00至01,一直加1到23,再恢复00。
3、要有手动快速校时、校分、秒。
4、自定义电路,设计、调试,并完成实验报告。
二、总体思路
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间一致,故需要在电路上加一个校时电路。
对于一般的数字钟多会有报时功能。
针对以上叙述,可整体构想:
标准频率可由振荡电路产生,更精确时,可由石英晶体产生。
计数,可由2个60进制计数器,分别作为秒、分计数单元,一个24进制,作为时计数单元。
计数单元同样可采用中断定时方式,这就需要由软件来实现。
对于校时部分,一般都是手动进行,通过按键来控制时、分、秒的快速校准。
报时电路,可每小时短报时,也可设定每天的几点准时闹铃。
至于,显示时间的部分可由数码管也可由液晶显示来完成。
针对以上设计思路,可有多种设计方案。
对于具体的,参考方案论证。
三、方案论证
方案一:
纯电路设计
此方案电路总方框图如下:
方案二:
采用AT89S52单片机设计
主要以52芯片为核心,可内部或外部产生信号,采用中断的方式定时。
系统由AT89S52单片机、DS1302、LCD1602、按键等部分构成,能实现比较精确的走时、时间的调整等功能。
秒信号是由单片机内部的定时器产生,通过软件计数和软件的译码,以动态扫描的方式将时间显示在LCD上面。
通过按键的检测可以控制单片机相应的动作,来达到调时的目的。
四、具体实现
电路如下:
(一)、硬件设计
1、电源电路:
电源是单片机系统的重要组成部分,它不仅为系统提供多路电压源,还直接影响到系统的技术指标和抗干扰性能。
AT89S52单片机和一般的数字芯片一样,都是5V电压供电,所以可以共用一个5V电源。
另外,为了提高电源的稳定性,在离电源的最近处做好退耦处理,可用一个电容,以滤去干扰,保证电源的稳定。
2、LCD1602显示电路:
4、AT89S52单片机:
其引脚如下:
电源引脚:
40(VCC)接+5V电源,20(GND)接地。
晶振采用内部方式。
晶体振荡器与AT89S52的接法为如图所示,XTAL1和XTAL2脚接到12MHz的晶体振荡器上,与两个30pf的电容并联,并接低电平。
19(XTAL1), 18(XTAL2)
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端,XTAL2则是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。
内部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。
晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。
电容取30PF左右。
系统的时钟电路设计是采用的内部方式,即利用芯片内部的振荡电路。
AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。
引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。
外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中。
对外接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。
因此,此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz,电容应尽可能的选择陶瓷电容,电容值约为30μF。
在焊接刷电路板时,晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近,以减少寄生电容,更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。
输入输出口的连接
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/地址的第八位。
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。
本次设计使用P0口的P0.0~P0.2来分别控制调时中的时、分、秒。
电路如下
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。
本次设计P1口分别接段选74HC573的2~9引脚,锁存控制数码管的点亮。
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。
本次设计使用P2口的P2.0~P2.5分别接位选74HC573的2~7脚,控制数码管轮流点亮。
此外,我们同样用P2.7口控制蜂鸣器的报时。
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。
本次使用了P3的P3.1~P3.2分别控制段选和位选。
(二)、软件实现
利用C语言编程如下(部分说明已注释):
/*P1口接段选,P2口接位选(P2.0到P2.5),段选letch接P3.1,位选letch接P3.2*/
#include
#include"DS18B20_3.H"
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
uchara,miao,shi,fen,ri,yue,nian,week,flag,key1n,temp;
//flag用于读取头文件中的温度值,和显示温度值
#defineyh0x80//LCD第一行的初始位置,因为LCD1602字符地址首位D7恒定为1(100000000=80)
#defineer0x80+0x40//LCD第二行初始位置(因为第二行第一个字符位置地址是0x40)
//液晶屏的与C51之间的引脚连接定义(显示数据线接C51的P0口)
sbitrs=P1^0;
sbiten=P1^2;
sbitrw=P1^1;//如果硬件上rw接地,就不用写这句和后面的rw=0了
//DS1302时钟芯片与C51之间的引脚连接定义
sbitIO=P1^4;
sbitSCLK=P1^5;
sbitRST=P1^3;
sbitACC0=ACC^0;
sbitACC7=ACC^7;
//校时按键与C51的引脚连接定义
sbitkey1=P2^0;//设置键
sbitkey2=P2^1;//加键
sbitkey3=P2^2;//减键
sbitbuzzer=P3^4;//蜂鸣器,通过三极管9012驱动,端口低电平响
ucharcodetab1[]={"20--"};//年显示的固定字符
ucharcodetab2[]={":
:
"};//时间显示的固定字符
ucharcodetab3[]={"liujuan&wzn"};//时间显示的固定字符
ucharcodetab4[]={"Num:
15&26"};//时间显示的固定字符
//延时函数,后面经常调用
voiddelay(uintxms)//延时函数,有参函数
{
uintx,y;
for(x=xms;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
/********液晶写入指令函数与写入数据函数,以后可调用**************/
/*在这个程序中,液晶写入有关函数会在DS1302的函数中调用,所以液晶程序要放在前面*/
write_1602com(ucharcom)//****液晶写入指令函数****
{
rs=0;//数据/指令选择置为指令
rw=0;//读写选择置为写
P0=com;//送入数据
delay
(1);
en=1;//拉高使能端,为制造有效的下降沿做准备
delay
(1);
en=0;//en由高变低,产生下降沿,液晶执行命令
}
write_1602dat(uchardat)//***液晶写入数据函数****
{
rs=1;//数据/指令选择置为数据
rw=0;//读写选择置为写
P0=dat;//送入数据
delay
(1);
en=1;//en置高电平,为制造下降沿做准备
delay
(1);
en=0;//en由高变低,产生下降沿,液晶执行命令
}
lcd_init()//***液晶初始化函数****
{
write_1602com(0x38);//设置液晶工作模式,意思:
16*2行显示,5*7点阵,8位数据
write_1602com(0x0c);//开显示不显示光标
write_1602com(0x06);//整屏不移动,光标自动右移
write_1602com(0x01);//清显示
write_1602com(yh);//开机后姓名显示
for(a=0;a<15;a++)
{
write_1602dat(tab3[a]);//向液晶屏写姓名部分
delay(20);
}
write_1602com(er+1);//序号写入位置
for(a=0;a<14;a++)
{
write_1602dat(tab4[a]);
delay(20);
}
delay(4000);
write_1602com(0x01);//清显示
write_1602com(yh+1);//日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示
for(a=0;a<14;a++)
{
write_1602dat(tab1[a]);//向液晶屏写日历显示的固定符号部分
//delay(3);
}
write_1602com(er+2);//时间显示固定符号写入位置,从第2个位置后开始显示
for(a=0;a<8;a++)
{
write_1602dat(tab2[a]);//写显示时间固定符号,两个冒号
//delay(3);
}
}
/***************DS1302有关子函数********************/
voidwrite_byte(uchardat)//写一个字节
{
ACC=dat;
RST=1;
for(a=8;a>0;a--)
{
IO=ACC0;
SCLK=0;
SCLK=1;
ACC=ACC>>1;
}
}
ucharread_byte()//读一个字节
{
RST=1;
for(a=8;a>0;a--)
{
ACC7=IO;
SCLK=1;
SCLK=0;
ACC=ACC>>1;
}
return(ACC);
}
//----------------------------------------
voidwrite_1302(ucharadd,uchardat)//向1302芯片写函数,指定写入地址,数据
{
RST=0;
SCLK=0;
RST=1;
write_byte(add);
write_byte(dat);
SCLK=1;
RST=0;
}
ucharread_1302(ucharadd)//从1302读数据函数,指定读取数据来源地址
{
uchartemp;
RST=0;
SCLK=0;
RST=1;
write_byte(add);
temp=read_byte();
SCLK=1;
RST=0;
return(temp);
}
ucharBCD_Decimal(ucharbcd)//BCD码转十进制函数,输入BCD,返回十进制
{
ucharDecimal;
Decimal=bcd>>4;
return(Decimal=Decimal*10+(bcd&=0x0F));
}
//--------------------------------------
voidds1302_init()//1302芯片初始化子函数(2010-01-07,12:
00:
00,week4)
{
RST=0;
SCLK=0;
write_1302(0x8e,0x00);//允许写,禁止写保护
write_1302(0x80,0x00);//向DS1302内写秒寄存器80H写入初始秒数据00
write_1302(0x82,0x00);//向DS1302内写分寄存器82H写入初始分数据00
write_1302(0x84,0x12);//向DS1302内写小时寄存器84H写入初始小时数据12
write_1302(0x8a,0x05);//向DS1302内写周寄存器8aH写入初始周数据5
write_1302(0x86,0x02);//向DS1302内写日期寄存器86H写入初始日期数据21
write_1302(0x88,0x07);//向DS1302内写月份寄存器88H写入初始月份数据06
write_1302(0x8c,0x13);//向DS1302内写年份寄存器8cH写入初始年份数据13
write_1302(0x8e,0x80);//打开写保护
}
//------------------------------------
//温度显示子函数
voidwrite_temp(ucharadd,uchardat)//向LCD写温度数据,并指定显示位置
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com(er+add);//er是头文件规定的值0x80+0x40
write_1602dat(0x30+sw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0x30+gw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0xdf);//显示温度的小圆圈符号,0xdf是液晶屏字符库的该符号地址码
write_1602dat(0x43);//显示"C"符号,0x43是液晶屏字符库里大写C的地址码
}
//------------------------------------
//时分秒显示子函数
voidwrite_sfm(ucharadd,uchardat)//向LCD写时分秒,有显示位置加、现示数据,两个参数
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com(er+add);//er是头文件规定的值0x80+0x40
write_1602dat(0x30+sw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0x30+gw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
}
//-------------------------------------
//年月日显示子函数
voidwrite_nyr(ucharadd,uchardat)//向LCD写年月日,有显示位置加数、显示数据,两个参数
{
uchargw,sw;
gw=dat%10;//取得个位数字
sw=dat/10;//取得十位数字
write_1602com(yh+add);//设定显示位置为第一个位置+add
write_1602dat(0x30+sw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
write_1602dat(0x30+gw);//数字+30得到该数字的LCD1602显示码
}
//-------------------------------------------
voidwrite_week(ucharweek)//写星期函数
{
write_1602com(yh+0x0c);//星期字符的显示位置
switch(week)
{
case1:
write_1602dat('M');//星期数为1时,显示
write_1602dat('O');
write_1602dat('N');
break;
case2:
write_1602dat('T');//星期数据为2时显示
write_1602dat('U');
write_1602dat('E');
break;
case3:
write_1602dat('W');//星期数据为3时显示
write_1602dat('E');
write_1602dat('D');
break;
case4:
write_1602dat('T');//星期数据为4是显示
write_1602dat('H');
write_1602dat('U');
break;
case5:
write_1602dat('F');//星期数据为5时显示
write_1602dat('R');
write_1602dat('I');
break;
case6:
write_1602dat('S');//星期数据为6时显示
write_1602dat('T');
write_1602dat('A');
break;
case7:
write_1602dat('S');//星期数据为7时显示
write_1602dat('U');
write_1602dat('N');
break;
}
}
//****************键盘扫描有关函数**********************
voidkeyscan()
{
if(key1==0)//---------------key1为功能键(设置键)--------------------
{
delay(9);//延时,用于消抖动
if(key1==0)//延时后再次确认按键按下
{
buzzer=0;//蜂鸣器短响一次
delay(20);
buzzer=1;
while(!
key1);
key1n++;
if(key1n==9)
key1n=1;//设置按键共有秒、分、时、星期、日、月、年、返回,8个功能循环
switch(key1n)
{
case1:
TR0=0;//关闭定时器
//TR1=0;
write_1602com(er+0x09);//设置按键按动一次,秒位置显示光标
write_1602com(0x0f);//设置光标为闪烁
temp=(miao)/10*16+(miao)%10;//秒数据写入DS1302
write_1302(0x8e,0x00);
write_1302(0x80,0x80|temp);//miao
write_1302(0x8e,0x80);
break;
case2:
write_1602com(er+6);//按2次fen位置显示光标
//write_1602com(0x0f);
break;
case3:
write_1602com(er+3);//按动3次,shi
//write_1602com(0x0f);
break;
case4:
write_1602com(yh+0x0e);//按动4次,week
//write_1602com(0x0f);
break;
case5:
write_1602com(yh+0x0a);//按动5次,ri
//write_1602com(0x0f);
break;
case6:
write_1602com(yh+0x07);//按动6次,yue
//write_1602com(0x0f);
break;
case7:
write_1602com(yh+0x04);//按动7次,nian
//write_1602com(0x0f);
break;
case8:
write_1602com(0x0c);//按动到第8次,设置光标不闪烁
TR0=1;//打开定时器
temp=(miao)/10*16+(miao)%10;
write_1302(0x8e,0x00);
write_1302(0x80,0x00|temp);//miao数据写入DS1302
write_1302(0x8e,0x80);
break;
}
}
}
//------------------------------加键key2----------------------------
if(key1n!
=0)//当key1按下以下。
再按以下键才有效(按键次数不等于零)
{
if(key2==0)//上调键
{
delay(10);
if(key2==0)
{
buzzer=0;//蜂鸣器短响一次
delay(20);
buzzer=1;
while(!
key2);
switch(key1n)
{
case1:
miao++;//设置键按动1次,调秒
if(miao==60)
miao=0;//秒超过59,再加1,就归零
write_sfm(0x08,miao);//令LCD在正确位置显示"加"设定好的秒数
temp=(miao)/10*16+(miao)%10;//十进制转换成DS1302要求的DCB码
write_1302(0x8e,0x00);//允许写,禁止写保护
write_1302(0x80,temp);//向DS1302内写秒寄存器80H写入调整后的秒数据BCD码
write_1302(0x8e,0x80);//打开写保护
write_1602com(er+0x09);//因为设置液晶的模式是写入数据后,光标自动右移,所以要指定返回
//write_1602com(0x0b);
break;
case2:
fen++;
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