電子鐘單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)

1、*scnu* 課程設(shè)計(jì)報(bào)告冊(cè)201* 201* 學(xué)年度第 * 學(xué)期 * 院/系 電子信息科學(xué)與* 專(zhuān)業(yè) 0* 年級(jí) * 班課程名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)姓 名： vico jum 學(xué) 號(hào)： 2*7 目錄第一章概述31.1前言31.2功能與技術(shù)要求31.3keil vision 4 簡(jiǎn)介31.4protel dxp 2004 簡(jiǎn)介41.5proteus 7.12 簡(jiǎn)介41.6stc-isp5第二章方案對(duì)比與論證62.1方案對(duì)比62.1.1方案一62.1.2方案二62.2方案選擇6第三章電路設(shè)計(jì)73.1mcs-51系列單片機(jī)基本原理73.1.180c52單片機(jī)簡(jiǎn)介73.1.280c52最小應(yīng)用

2、系統(tǒng)73.21602液晶顯示屏簡(jiǎn)介83.3電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)及基本原理9第四章程序設(shè)計(jì)104.1實(shí)現(xiàn)功能104.2實(shí)現(xiàn)原理與分析10第五章proteus仿真13第六章心得與體會(huì)15參考文獻(xiàn):16電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)第一章 概述1.1 前言由于單片機(jī)以其集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗等特點(diǎn)使它應(yīng)用于智能儀器儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)程控、人類(lèi)生活中。除此之外還廣泛應(yīng)用辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)領(lǐng)域、汽車(chē)及通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等各領(lǐng)域中，并且單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。由此可見(jiàn)掌握單片機(jī)的使用方法和利用單片機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題具有重要的意義。1.2 功能與技術(shù)要求(1) 用l

3、cd1602作為顯示設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)鐘功能。(2) 可以分別設(shè)定小時(shí)、分鐘和秒，復(fù)位后時(shí)間為00：00：00。(3) 通過(guò)按鍵可以修改時(shí)間。(4) 實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能。1.3 keil vision 4 簡(jiǎn)介keil c51是美國(guó)keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等

4、操作系統(tǒng)。如果你使用c語(yǔ)言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。1.4 protel dxp 2004 簡(jiǎn)介altium protel dxp是第一套完整的板卡級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)在單個(gè)應(yīng)用程序中的集成。設(shè)計(jì)從一開(kāi)始的目的就是為了支持整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，protel dxp讓你可以選擇最適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)途徑來(lái)按你想要的方式工作。protel dxp pcb線路圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)完全利用了windows xp和windows 2000平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，具有改進(jìn)的穩(wěn)定性、增強(qiáng)的圖形功能和超強(qiáng)的用戶(hù)界面。 protel dxp

5、 2004已不是單純的pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是sch（原理圖）設(shè)計(jì)、sch（原理圖）仿真、pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)、auto router（自動(dòng)布線器）和fpga設(shè)計(jì)等，覆蓋了以pcb為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和pcb圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。1.5 proteus 7.12 簡(jiǎn)介proteus isis是英國(guó)labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真

6、功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086和msp430等，2010年即將增加cortex和dsp系列

7、處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和mplab等多種編譯器。1.1.11.21.31.41.51.1.11.21.31.41.51.6 stc-ispstc-isp 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì)stc系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載stc89系列、12c2052系列和12c5410等系列的stc單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。第二章 方案對(duì)比與論證1.2.2.1 方案對(duì)比1.2.4.12.1.1 方案一利用eda 技術(shù)，將傳統(tǒng)的“電路設(shè)計(jì)硬件搭試調(diào)試焊接”模式變?yōu)椤肮δ茉O(shè)計(jì)軟件模擬編程下載”方式電路有一個(gè)時(shí)鐘輸入端，接實(shí)驗(yàn)板的晶振振蕩電路輸出的頻率信

8、號(hào)，一個(gè)開(kāi)關(guān)用于全部清零，其他三個(gè)開(kāi)關(guān)分別用于秒分時(shí)位的校時(shí)功能，五個(gè)輸出用于控制五個(gè)led數(shù)碼管的通與斷，七個(gè)輸出用于顯示當(dāng)前導(dǎo)通led上的數(shù)碼。2.1.2 方案二硬件電路采用stc公司的80c52單片機(jī)作為主要控制元件，并且用1602液晶顯示器作為輸出顯示日期和時(shí)鐘，并具有可供用戶(hù)自行設(shè)置的時(shí)間、日期和鬧鐘功能，輸入設(shè)備采用小鍵盤(pán)輸入設(shè)置。單片機(jī)可插拔，有其他燒錄電路對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序下載，可多次使用。用1602液晶顯示器的db0-db7與80c52單片機(jī)的p0口連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，rs引腳由p2_7控制傳輸數(shù)據(jù)/命令，r/w引腳由p2_6控制讀寫(xiě)操作，由p2_5對(duì)引腳e進(jìn)行控制，使液晶顯示器

9、執(zhí)行顯示。2.2 方案選擇通過(guò)比較我們可以清楚知道，利用eda技術(shù)需要用到的邏輯芯片遠(yuǎn)多于使用單片機(jī)的，而單片機(jī)只需要簡(jiǎn)單的電路連接和c語(yǔ)言編程便能實(shí)現(xiàn)所需要的功能，在硬件方面的成本也遠(yuǎn)低于使用eda的設(shè)計(jì)。第三章 電路設(shè)計(jì)3.1 mcs-51系列單片機(jī)基本原理3.1.1 80c52單片機(jī)簡(jiǎn)介mcs-51是指由美國(guó)intel公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱(chēng)，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱(chēng)呼mcs51系列單片機(jī)

10、，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到8031的名稱(chēng)。3.1.2 80c52最小應(yīng)用系統(tǒng)80c52是intel公司mcs-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用intel公司可靠的chmos工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 mcs-51的hcmos產(chǎn)品。它結(jié)合了hmos的高速和高密度技術(shù)及chmos的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于 80c51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類(lèi)似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。單片機(jī)內(nèi)部雖然集成了很多電路，但仍然不能獨(dú)立運(yùn)行，必須連接一定的外電路，才能使單片機(jī)運(yùn)行起來(lái)，把這

11、種能夠使單片機(jī)進(jìn)行正常工作的最簡(jiǎn)單電路叫做單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)。電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路是保證單片機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。1.2.3.3.13.2 1602液晶顯示屏簡(jiǎn)介液晶顯示器簡(jiǎn)稱(chēng)lcd顯示器，它是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線的傳輸方向的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示信息的。液晶顯示器因?yàn)榫哂畜w積小，重量輕，功耗極低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，因此在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器按其功能可分為三類(lèi)：筆段式液晶顯示器,字符點(diǎn)陣式液晶顯示器和圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器.前兩種可顯示數(shù)字，字符和符號(hào)等，而圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果。本設(shè)計(jì)使

12、用的lcd顯示器為16腳的1602液晶屏，基本接口信號(hào)說(shuō)明如下：需要注意的是，1602顯示器在接收數(shù)據(jù)之前應(yīng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的初始化過(guò)程，其基本命令由1602的用戶(hù)資料給出，初始化如下：1 延時(shí)15ms2 寫(xiě)指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）3 延時(shí)5ms4 寫(xiě)指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）5 延時(shí)5ms6 寫(xiě)指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）7 （以后每次讀/寫(xiě)命令或數(shù)據(jù)之前均需檢測(cè)忙信號(hào)）8 寫(xiě)指令38h（顯示模式設(shè)置）9 寫(xiě)指令08h（顯示關(guān)閉）10 寫(xiě)指令01h（顯示清屏）11 寫(xiě)指令06h（顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置）12 寫(xiě)指令0ch（顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置）1.32.33.3 電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)及基本原理本次設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘硬

13、件電路采用stc公司的80c52單片機(jī)作為主要控制元件，并且用1602液晶顯示器作為輸出顯示日期和時(shí)鐘，并具有可供用戶(hù)自行設(shè)置的時(shí)間、日期和鬧鐘功能，輸入設(shè)備采用小鍵盤(pán)輸入設(shè)置。單片機(jī)可插拔，有其他燒錄電路對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序下載，可多次使用。用1602液晶顯示器的db0-db7與80c52單片機(jī)的p0口連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，rs引腳由p2_7控制傳輸數(shù)據(jù)/命令，r/w引腳由p2_6控制讀寫(xiě)操作，由p2_5對(duì)引腳e進(jìn)行控制，使液晶顯示器執(zhí)行顯示。電子時(shí)鐘電路原理圖如下：第四章 程序設(shè)計(jì)4.1 實(shí)現(xiàn)功能(1) 時(shí)間、日期顯示：采用24小時(shí)制。正常情況下，液晶顯示當(dāng)前的時(shí)間、日期和星期，顯示格式為第一行顯

14、示“年月日 星期“第二行顯示”時(shí)：分：秒“。(2) 鬧鈴功能：當(dāng)時(shí)間與用戶(hù)所設(shè)置的鬧鈴時(shí)間一致時(shí)，蜂鳴器鳴叫10秒鐘的時(shí)間。(3) 設(shè)置時(shí)間：用戶(hù)可對(duì)系統(tǒng)的時(shí)間、日期、星期及鬧鈴進(jìn)行設(shè)置。4.2 實(shí)現(xiàn)原理與分析使用了三個(gè)“clock.c”,“monthdays.h”和“1602.h”三個(gè)文件。在clock.c用display0()函數(shù)使液晶顯示一個(gè)初始界面（歡迎界面），第一行顯示為welcome to，第二行顯示為 my clock;在初始界面顯示約1秒后，用函數(shù)display1()給液晶的第一行寫(xiě)上初始年月日為 2011-12-20 tue;，第二行寫(xiě)上初始時(shí)分秒為11:58:00然后用定時(shí)

15、器0方式1進(jìn)行計(jì)時(shí)，設(shè)置初值th0=(65536-50000)/256；tl0=(65536-50000)%256;即計(jì)時(shí)50ms進(jìn)入定時(shí)器中斷，每進(jìn)入定時(shí)器一次中斷使變量count加1，加到20次即剛好1s使變量miao加1，miao加到60,使變量fen加1，fen加到60使變量shi加1，shi加到24使變量ri和week加1，如果ri等于mari（當(dāng)月天數(shù)加1），變量yue加1，如果yue加到13，年，變量nian加1,然后分別用函數(shù)write_sfm2()、write_sfm()和write_week()將日期、時(shí)間和星期送給液晶顯示。在時(shí)間用液晶顯示過(guò)程中，如果s1鍵按下，則進(jìn)入設(shè)

16、置日期、時(shí)間、星期和鬧鐘模式。用變量s1num的值表示按鍵s1按下的次數(shù)，每當(dāng)按鍵s1按下一次，s1num的值就加1。如果s1num等于1，則可以設(shè)置秒；如果s1num等于2，則可以設(shè)置分；如果s1num等于3，則可以設(shè)置時(shí)；如果s1num等于4，則可以設(shè)置年；如果s1num等于5，則可以設(shè)置月；如果s1num等于6，則可以設(shè)置日；如果s1num等于7，則可以設(shè)置星期；如果s1num等于8，則可以設(shè)置鬧鐘的分；如果s1num等于9，則可以設(shè)置鬧鐘的時(shí)；如果s1num等于10，則液晶界面顯示所設(shè)置后的日期，時(shí)間和星期；在設(shè)置日期、時(shí)間、星期時(shí)，當(dāng)按鍵s2按下時(shí)，所對(duì)應(yīng)要設(shè)置的位置值加1。當(dāng)mia

17、o加到59，s2再按下一次時(shí)，miao就變?yōu)?；當(dāng)fen加到59，s2再按下一次時(shí)，fen就變?yōu)?；當(dāng)時(shí)shi加到23，s2再按下一次時(shí)，時(shí)就變?yōu)?；當(dāng)nian加到2098，s2再按下一次時(shí)，nian就變?yōu)?000；當(dāng)yue加到12，s2再按下一次時(shí)，秒就變?yōu)?；當(dāng)ri加到等于當(dāng)月天數(shù)的值時(shí)，s2再按下一次時(shí)，ri就變?yōu)?；當(dāng)week加到7，s2再按下一次時(shí)，week就變?yōu)?；在設(shè)置日期、時(shí)間、星期時(shí)，當(dāng)按鍵s3按下時(shí)，所對(duì)應(yīng)要設(shè)置的位置值減1。當(dāng)miao減到0，s2再按下一次時(shí)，miao就變?yōu)?9；當(dāng)fen減到0，s2再按下一次時(shí)，fen就變?yōu)?9；當(dāng)時(shí)shi減到0，s2再按下一次時(shí)，時(shí)就變

18、為23；當(dāng)nian減到2000，s2再按下一次時(shí)，nian就變?yōu)?099；當(dāng)yue減到1，s2再按下一次時(shí)，秒就變?yōu)?2；當(dāng)ri減到1時(shí)，s2再按下一次時(shí)，ri就變?yōu)榈扔诋?dāng)月天數(shù)的值；當(dāng)week減到1，s2再按下一次時(shí)，week就變?yōu)?；在時(shí)間顯示過(guò)程中，如果多設(shè)置鬧鈴的nshi，nfen都等于液晶所顯示的shi，fen時(shí)，蜂鳴器鳴叫約10s，然后停止鳴叫。在“monthdays.h”文件里，定義了一個(gè)monthdays函數(shù)，用來(lái)設(shè)置每個(gè)月的天數(shù)，當(dāng)所在月為1、3、5、7、8、10或者12月時(shí)返回31；當(dāng)所在月為2、4、6、9或者11月時(shí)返回30；當(dāng)所在的年為閏年時(shí)，2月的天數(shù)為29；當(dāng)所在的年為平年時(shí)，2月的天數(shù)為28。在”1602.h”文件中，初始化了液晶，用write_sfm和write_sfm2函數(shù)給液晶寫(xiě)數(shù)據(jù)，