数字电子钟课程设计.docx

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数字电子钟课程设计

河南机电高等专科学校

课 程 设 计 报 告

课程名称 ：

数字电子钟课程设计

系别：

自控系

专   业：

生产过程自动化

班   级：

122班

学   号：

121416233

姓   名：

王艳涛

1 绪论 

    电子表是20世纪50年代才开始出现的新型计时器。

最早的一款电子表被称做“摆轮游丝电子表”，它诞生于1955年。

这种手表用电磁摆轮代替发条驱动，以摆轮游丝作为振 荡器，微型电池为能源，通过电子线路驱动摆轮工作。

它的走时部分与机械手表完全相同，被称为第一代电子手表。

1960年，美国布洛瓦公司最早开始出售“音叉电子手表”。

这种手表以金属音叉作为振荡器，用电子线路输出脉冲电流，使机械音叉振动。

它比摆轮式电子手表结构简单，走时更精确，被称为第二代电子手表。

1969年，日本精工舍公司推出了世界上最早的石英电子表。

石英电子表的出现，立刻成为了钟表界主流产品，它走时精确，结构简单，轻松地将一、二代电子表，甚至机械表淘汰出局。

石英表又称“水晶振动式电子表”，因为它是利用水晶片的“发振现象”来计时的。

当水晶受到外部的加力电压，就会产生变形和伸缩反应；如果压缩水晶，便会使水晶两端产生电力。

这样的性质在很多结晶体上也可见到，称为“压电效果”。

石英表就是利用周期性持续“发振”的水晶，为我们带来准确的时间。

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。

从上世纪80年代，由当时的4位、8为单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。

 1.1 单片机的介绍 

    单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller 

Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。

概括的讲：

一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

它最早是被用在工业控制领域。

 1.2单片机应用的特点  控制功能和可靠性高 ，单片机是为了满足工业控制而设计的，所以实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O接口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的，另外，由于CPU，存储器，以及I/O接口集成在同一芯片内，各部件之间的连接紧凑，数据在传送时受到干扰小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。

 体积小，价格低，易于产品化 ，每一片单片机既是一台完整的微型计算机，对于批量的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行匹配选择，同时还可以专门进行芯片设计，使芯片功能与应用具有良好和对应关系。

对单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到8个或更少，从而使应用系统的印刷板减小，按插件减少，安装简单。

在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比，这正是单片机得以广泛应用的重要原因。

 1.3单片机的应用领域 

（1）能仪器仪表 

单片机用于各种仪表，一方面提高了仪表仪器的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表的升级代换。

如各种智能化电气测量仪表，智能传感器等。

（2）机电一体化 

机电一体化产品是集机械技术，微电子技术，自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。

单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。

典型的产品如：

机器人，数控机床，自动包装机，点钞机，医疗设备，打印机，传真机，复印机等。

 （3）实时工业控制

单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。

电流，电压，温度，液位，流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。

在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。

典型应用如电动机转速控制，温度控制，自动生产线等。

 （4）分布系统的前端模式 

在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式控制系统完成大量的分布参数的采集。

在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块。

系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列有点。

 （5）家用电器 家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广泛如空调，电冰箱，洗衣机、电饭煲，高档洗浴设备，高档玩具。

另外，交通领域中，汽车，火车，飞机，航天等均有单片机的广泛应用。

1.4  51系列单片机 

    51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。

该系列单

片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。

目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。

51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。

当前常用的51系列单片机主要产品有：

*Intel的：

80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；*ATMEL的：

89C51、89C52、89C2051

等；*Philips、华邦、Dallas、Siemens（Infineon）等公司的许多产品。

目前，国产宏晶STC单片机以其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内51单片机较大市场。

设计题目

液晶电子时钟

设计要求 

利用单片机AT89S52和LCD1602设计一个数字时钟。

通过按键来控制调节时间的时、分、秒，然后通过LCD1602来显示时间。

设计过程

摘要:

时钟随处可见，随着电子产品的更新速度的加快，各种功能强大，款式新颖的电子产品不断问世。

电子时钟便是这一发展趋势中的代表，各种功能的电子时钟应有尽有，且功能不断更新。

本次课程设计的在液晶显示器LCD1602上显示时间显示，并能通过按键对其进行调时和校准。

关键字：

AT89S52单片机、LCD1602液晶显示器，按键，调时，校准； 

1．本设计任务和主要内容 

在学习单片机的过程中必须理论联系实际，从实践中检验所学。

时间对每个人的重要性不言而喻，而现在的科技已经通过各种不同的形式来展现时间，来提醒我们要惜时。

设计要求为：

（1）、准确计时，以数字形式在LCD1602上显示时、分、秒的时间 

（2）、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位  

（3）、校正时间功能（即调整时间） 

（4）、通过软件和硬件的测试达到目标的实

2设计方案 

2.1 主程序设计思路 

    通过单片机内部的计数/定时器，采用软件编程来实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法的硬件线路简单，系统的功能一般与软件设计相关，通常用在对时间精度要求不高的场合。

采用时钟芯片，它的功能强大，功能部件集成在芯片内部，具有自动产生时钟等相关功能，硬件成本相对较高；软件编程简单，通常用在对时钟精度要求较高的场合。

   先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有按键按下时，则转入相应的功能程序。

 2.2  定时器/计数器T0中断服务程序 

   T0用于计时，选中方式一，重复定时，定时时间设为50ms，定时时间到则中断，在中断服务程序中用一个计数器对50ms计数，计20次则对秒单元加一。

秒单元加到60则对分单元加一，同时秒单元清0；分单元加到60则对时单元加一，同时分单元清0；时单元加到24则对时单元清0，标志一天时间计满。

在对各单元计数的同时，把他们的值放到存储器单元的指定位置。

2.3 示意图

2.4  按键处理 

按键设置为：

如果没有按键吗，则时钟正常走时。

当按下K0键时，进入调分状态，时钟停止走动；按S2和S3按键可以进行加一和减一操作；继续按S1键可以分别进行分和小时的调整；最后按S1键启动计时。

.1硬件模块的实现 

单片机系统中的时钟是一切与时间有关过程的运行基础，在实时控制系统中尤其如此。

钟有绝对时钟和相对时钟两种。

绝对时钟是与当地的时钟同步的，有月、日,时、秒等功。

相对时钟则与当地时间无关，一般只有时、分、自动控制定时时间长短的功能。

MOS-51系列单片机只有T0,T1两个16位定时器，若都用作系统时钟的绝对时钟和相对时钟定时，则当系统再用于通信等需要定时器资源的情况下，会出现定时器不够用的情况.为此，统一设计单片机的时钟系统，用一个定时器完成绝对和相对时钟等多项定时任务是有实际意义的。

3.1.1  显示模块概述概述  

1. 功能概述 

本时钟使用四个LED显示模块，显示的基本格式为：

时××（秒点跳动）分××秒××。

随时可以调整时钟的时间。

当按下时钟调整模式键时，进入调整时间状态。

通过不同的按钮次数，调整不同的位置的数字。

单片机时钟的基本框图如图3.1所示：

图3.1 单片机时钟的基本框图

晶振复位电路：

产生计数信号，完成时钟的运行。

 输入模式键：

选择调整的位：

秒，分，时，日，月。

输入调整键：

调整相应位的时间或日期，每按一次，加一。

2.技术方案 

一个完整的数字钟电路相当于一个简单的系统，每个部分都要设计。

MCS－51单片机的片内结构由八部分组成。

微型处理机（CPU），数据存储器（RAM）。

程序存贮器（ROM，EPROM），I/O口，定时器，计数器。

中断系统及特殊的功能寄存器（SFR）。

 数据存储器和程序存储器的可寻址的范围是：

64K地址范围是：

0000H-----FFFFH扩展的I/O均占用存储器的地址。

4：

C语言程序 

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitdula=P2^6;

sbitwela=P2^7;

sbitrs=P3^5;

sbitlcden=P3^4;

sbits1=P3^0;

sbits2=P3^1;

sbits3=P3^2;

sbitrd=P3^7;

sbitjj=P3^6;

ucharcount,s1num;

charmiao,shi,fen;

ucharcodetable[]="2013:

12:

31";

ucharcodetable1[]="00:

00:

00";

voiddelay（uintz）

{

uintx,y;

for（x=z;x>0;x--）

for（y=110;y>0;y--）;

}

voidwrite_com（ucharcom）

{

rs=0;

lcden=0;

P0=com;

delay（5）;

lcden=1;

delay（5）;

lcden=0;

}

voidwrite_date（uchardate）

{

rs=1;

lcden=0;

P0=date;

delay（5）;

lcden=1;

delay（5）;

lcden=0;

}

voidinit（）

{

ucharnum;

dula=0;

wela=0;

lcden=0;

write_com（0x38）;

write_com（0x0c）;

write_com（0x06）;

write_com（0x01）;

write_com（0x80）;

for（num=0;num<15;num++）

{

write_date（table[num]）;

delay（5）;

}

write_com（0x80+0x40）;

for（num=0;num<12;num++）

{

write_date（table1[num]）;

delay（5）;

}

TMOD=0x01;

TH0=（65536-50000）/256;

TL0=（65536-50000）%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

voidwrite_sfm（ucharadd,uchardate）

{

ucharshi,ge;

shi=date/10;

ge=date%10;

write_com（0x80+0x40+add）;

write_date（0x30+shi）;

write_date（0x30+ge）;

}

voidkeyscan（）

{

rd=0;

if（s1==0）

{

delay（5）;

if（s1==0）

{s1num++;

while（!

s1）;

if（s1num==1）

{

TR0=0;

write_com（0x80+0x40+10）;

write_com（0x0f）;

}

}

if（s1num==2）

{

write_com（0x80+0x40+7）;

}

if（s1num==3）

{

write_com（0x80+0x40+4）;

}

if（s1num==4）

{

s1num=0;

write_com（0x0c）;

TR0=1;

}

}

if（s1num!

=0）

{

if（s2==0）

{

delay（5）;

if（s2==0）

{

while（!

s2）;

if（s1num==1）

{

miao++;

if（miao==60）

miao=0;

write_sfm（10,miao）;

write_com（0x80+0x40+10）;

}

if（s1num==2）

{

fen++;

if（fen==60）

fen=0;

write_sfm（7,fen）;

write_com（0x80+0x40+7）;

}

if（s1num==3）

{

shi++;

if（shi==24）

shi=0;

write_sfm（4,shi）;

write_com（0x80+0x40+4）;

}

}

}

if（s3==0）

{

delay（5）;

if（s3==0）

{

while（!

s3）;

if（s1num==1）

{

miao--;

if（miao==-1）

miao=59;

write_sfm（10,miao）;

write_com（0x80+0x40+10）;

}

if（s1num==2）

{

fen--;

if（fen==-1）

fen=59;

write_sfm（7,fen）;

write_com（0x80+0x40+7）;

}

if（s1num==3）

{

shi--;

if（shi==-1）

shi=23;

write_sfm（4,shi）;

write_com（0x80+0x40+4）;

}

}

}

}

}

voidmain（）

{

jj=0;

init（）;

while

（1）

{

keyscan（）;

}

}

voidtimer0（）interrupt1

{

TH0=（65536-50000）/256;

TL0=（65536-50000）%256;

count++;

if（count==18）

{

count=0;

miao++;

if（miao==60）

{

miao=0;

fen++;

if（fen==60）

{

fen=0;

shi++;

if（shi==24）

{

shi=0;

}

write_sfm（4,shi）;

}

write_sfm（7,fen）;

}

write_sfm（10,miao）;

}

}

5设计总结 

单片机作为我们主要的专业课程之一，我觉得单片机课程设计很有必要，而且很有意义。

但当拿到题目时，确实不知道怎么着手，有些迷茫，上网查资料，问老师，在老师的帮助下，历时两个星期，解决一个又一个的困难，终于完成任务。

在这次课程设计中，运用到了很多以前的专业知识，虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的一大收获。

另外，要做好一个课程设计，就必须做到：

在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常德，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。

发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。

设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。

在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，不能灵活运用。

通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。

另外，要非常感谢我的指导老师，是她指引我克服一个由一个的困难，让我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。

 我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。

图3.1所示：

图3.1 单片机时钟的基本框图

晶振复位电路：

产生计数信号，完成时钟的运行。

 输入模式键：

选择调整的位：

秒，分，时，日，月。

输入调整键：

调整相应位的时间或日期，每按一次，加一。

2.技术方案 

一个完整的数字钟电路相当于一个简单的系统，每个部分都要设计。

MCS－51单片机的片内结构由八部分组成。

微型处理机（CPU），数据存储器（RAM）。

程序存贮器（ROM，EPROM），I/O口，定时器，计数器。

中断系统及特殊的功能寄存器（SFR）。

 数据存储器和程序存储器的可寻址的范围是：

64K地址范围是：

0000H-----FFFFH扩展的I/O均占用存储器的地址。

4：

C语言程序 

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitdula=P2^6;

sbitwela=P2^7;

sbitrs=P3^5;

sbitlcden=P3^4;

sbits1=P3^0;

sbits2=P3^1;

sbits3=P3^2;

sbitrd=P3^7;

sbitjj=P3^6;

ucharcount,s1num;

charmiao,shi,fen;

ucharcodetable[]="2013:

12:

31";

ucharcodetable1[]="00:

00:

00";

voiddelay（uintz）

{

uintx,y;