《單片機》課程設(shè)計報告數(shù)字時鐘課程設(shè)計

1、單片機課程設(shè)計報告題 目：數(shù)字時鐘課程設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 系 別：物理與電子信息系 專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：07電氣（2） 指導(dǎo)老師： 摘要：2關(guān)鍵詞：2一、前言2二、方案設(shè)計與論證41設(shè)計內(nèi)容：42設(shè)計方案：4三、系統(tǒng)框圖4四、硬件電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計51、時鐘電路設(shè)計52、報時電路63、lcd顯示電路64、復(fù)位電路85、校時電路8五、系統(tǒng)軟件設(shè)計91、設(shè)計內(nèi)容92程序流程圖10六、總原理圖12七、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法131、硬件調(diào)試132、軟件調(diào)試13八、設(shè)計總結(jié)和心得13參考文獻14附錄a：設(shè)計所用到的器件清單15附錄b：電路pcb圖16單片機數(shù)字時鐘設(shè)計摘要：

2、單片機自20世紀70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國，單片機已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機電一體化設(shè)備等各個方面。這次課程設(shè)計通過對它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以stc89c52芯片為核心，輔以必要的電路，設(shè)計了一個簡易的電子時鐘，它由5v直流電源供電，通過液晶顯示器（lcd1602a）能夠準確顯示時間，調(diào)整時間，從而到達學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟、硬件的能力。關(guān)鍵詞：stc89c52 單片機 lcd 16

3、02a一、前言時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣?，F(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用led顯示器代替顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時，分，秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是

4、指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟件實現(xiàn)，即用單片機內(nèi)部的可編程定時/計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時鐘芯片有：ds1302，ds12887，x1203等都可以滿足高精度的要求。本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，本設(shè)計由單片機stc89c52芯片和液晶顯示器為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。二、方案設(shè)計與

5、論證1設(shè)計內(nèi)容：基本功能（必選）（1）準確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。（2）小時以24小時計時形式，分秒計時為60進位。 （3）校正時間功能（即調(diào)整時間）（4）總結(jié)檢驗電路設(shè)計結(jié)果 擴展功能（可選）（1）鬧鐘功能。（2）整點報時。 2設(shè)計方案：整個系統(tǒng)用單片機為中央控制器，有單片機執(zhí)行采集時鐘芯片的時間信號并通過顯示模塊來輸出信號以及相關(guān)的控制功能。時鐘芯片產(chǎn)生時鐘信號，利用單片機的i/o口傳給單片機；并通過i/o口實現(xiàn)lcd的顯示。系統(tǒng)設(shè)有4個按鍵可以對時間年、月、日進行調(diào)整，還可以設(shè)置鬧鐘。還有一個按鍵是用來復(fù)位的。方案一：采用led數(shù)碼管顯示，顯示較為清楚，但是由于設(shè)計要求時鐘

6、功能比較重要，因此，如果用led進行顯示會使得硬件電路較為復(fù)雜，且在軟件上實現(xiàn)也較難，為實現(xiàn)功能帶來了一定的困難。方案二：采用lcd，電路比較簡單且在軟件設(shè)計上也相對簡單，具有低功耗功能，能夠滿足設(shè)計最優(yōu)的要求。因此，此次設(shè)計我采用的顯示模塊是lcd顯示。三、系統(tǒng)框圖 數(shù)字時鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴展功能電路兩主題組成。 四、硬件電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計1、時鐘電路設(shè)計 時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準的，有條不紊的一拍一拍的工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的的速度，時鐘電路也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電路設(shè)計如下圖： 2、報時電路報時電路有2個電阻、一個pnp和一個蜂

7、鳴器組成，其功能是整點報時，其電路圖如下：3、lcd顯示電路液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示部件了。1602a可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線d0-d7，和rs、r/w、en三個控制端口，工作電壓為5v，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。其各引腳功能見下表：引腳號符號狀態(tài)功能1vcc電源地2vdd+5v邏輯電源3v0液晶驅(qū)動電源4rs輸入寄存器選擇1數(shù)據(jù)；0指令5r/w輸入讀寫操作選擇1讀；0寫6e輸入使能信號7d0三態(tài)數(shù)據(jù)總線（lsb）8d1三態(tài)數(shù)據(jù)總線9d2三態(tài)數(shù)據(jù)總線10d3三態(tài)數(shù)據(jù)總線11d4三態(tài)數(shù)據(jù)總線

8、12d5三態(tài)數(shù)據(jù)總線13d6三態(tài)數(shù)據(jù)總線14d7三態(tài)數(shù)據(jù)總線（msb）*15e1輸入上下兩行使能信號*16e2輸入上下兩行使能信號lcd與單片機的原理圖如下圖：4、復(fù)位電路stc89c52單片機的復(fù)位是由外部復(fù)位電路來實現(xiàn)。復(fù)位引腳rst接一個電容到vcc，接一個電阻到地，就構(gòu)成了上電復(fù)位電路。為了控制方便在接一個電阻和一個按鈕開關(guān)到vcc。其電路圖如下：5、校時電路4個按鍵分別接到單片機的p1.0、p1.1、p1.2、p1.3口.其功能如下：p1.0口:表示功能移位鍵，鍵位選擇要調(diào)整的時十位、時個位、分十位或分個位。p1.1口：表示數(shù)字“+”鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字加1。p1.2口：表示數(shù)字“

9、-”鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字減1。p1.3口：表示退出校時。其電路圖如下：五、系統(tǒng)軟件設(shè)計1、設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計的軟件程序包括主程序、中斷子程序、鬧鐘設(shè)定子程序、時鐘顯示子程序以及延時子程序等。本設(shè)計有由四個按鈕組成的小鍵盤，這些案件可以任意改變當前狀態(tài)。按功能移位鍵一次，表示當前要校對小時的十位；按第二次，表示當前校對的是小時個位；按第三次，表示當前校對的是分鐘的十位；按第四次，表示當前校對的是分鐘的個位；按下數(shù)字“+”鍵或數(shù)字“-”鍵可在當前校隊的數(shù)字上相應(yīng)加1或減1。系統(tǒng)軟件采用語言編寫。時鐘最小計時單位是秒，使用定時器的方式，把定時器的定時時間定為50ms。這樣，計數(shù)溢出20次即可得到時鐘

10、的最小計時單位：秒。計數(shù)20次可以用軟件實現(xiàn)。秒計時是采用中斷方式進行溢出次數(shù)的累積，計滿20次，即得到秒計時?！懊搿眴卧嫕M60，“分”單元內(nèi)容加1；“分”單元計滿60，“時”單元內(nèi)容加1, “時”單元計滿24，則將時、分、秒的內(nèi)容全部清零。時鐘程序設(shè)計步驟： （1）選擇工作方式，計算初值；（2）采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計；（3）從秒分時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)的；（4）主程序：主要進行定時器/計數(shù)器的初始化編程。（5）中斷服務(wù)程序：進行計時操作；（6）加1子程序：用于完成對時、分、秒的加操作。2程序流程圖主程序開始到1秒設(shè)定定時器常數(shù),開中斷顯示時間t0中斷現(xiàn)場保護重裝定時器初值恢

11、復(fù)現(xiàn)場秒值加一分加一秒緩沖單元清零分緩沖單元清零時加一時緩沖單元清零。類推。結(jié)束60分否？24否？20次？秒60？nnnn六、總原理圖此次單片機數(shù)字時鐘的設(shè)計采用stc89c52為主控制芯片，并有起定時器提供時鐘，利用lcd進行顯示，由復(fù)位電路進行復(fù)位，有4個按鈕來調(diào)整時間，還有整點報時功能。下圖為此次設(shè)計的總原理圖：如上圖所示，該設(shè)計把時鐘信號顯示在液晶顯示器上，不僅結(jié)構(gòu)簡單清晰可見，而且省電也容易控制。數(shù)據(jù)的傳輸通過p0口進行控制，液晶顯示的的灰度通過滑動變阻器來調(diào)節(jié)。七、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法1、硬件調(diào)試 在調(diào)試過程中出現(xiàn)了2個問題：一是出現(xiàn)虛焊的地方較多；二是液晶顯示器不顯

12、示，經(jīng)檢查時活動變阻器接反了。解決方法：用萬用表測試，把虛焊的地方再焊好，接正滑動變阻器。2、軟件調(diào)試在剛開始，顯示程序不會寫，因為是第一次用液晶顯示器。經(jīng)過查閱相關(guān)的資料和問一些懂得的同學(xué)才把程序調(diào)好。八、設(shè)計總結(jié)和心得這次課程設(shè)計是我第二次將所學(xué)的知識綜合應(yīng)用到實際當中去的，在此次數(shù)字鐘設(shè)計過程中，我更進一步的熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理和其使用方法。雖然在整個設(shè)計過程中遇到了很多問題，但是通過我自己的思考和查看相關(guān)的資料都解決了。這次課程設(shè)計鍛煉了我獨立思考問題和通過查看相關(guān)資料來解決問題的能力，也教會我在以后的學(xué)習(xí)和工作當中要養(yǎng)成嚴謹、耐心的工作態(tài)度，遇到困難要主動出擊，而不是坐著等別人給自己指導(dǎo)。雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計，但通過這次課程設(shè)計我們了解了課程設(shè)計的一般步驟，和設(shè)計中應(yīng)注意的問題。設(shè)計本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。參考文獻1.姜志海 單片機原理及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社2土豆網(wǎng) 附錄a：設(shè)計所用到的器件清單器件型號參考表示封裝1kr1