LCD顯示的電子鬧鐘課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目 lcd顯示的電子鬧鐘 姓 名： 所在學(xué)院： 所學(xué)專業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 摘 要時(shí)間是現(xiàn)代社會(huì)中不可缺少的一項(xiàng)參數(shù)，無(wú)論是平時(shí)生活還是社會(huì)生產(chǎn)都需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行控制，有的場(chǎng)合對(duì)其精確性還有很高的要求。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)芯片進(jìn)行計(jì)時(shí)，由于at89c51系列單片機(jī)的體積小，成本低，控制器運(yùn)算能力強(qiáng)，處理速度快，可以精確計(jì)時(shí)，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)有著十分重要的作用。在此次設(shè)計(jì)中，at89c51單片機(jī)芯片是主要的元器件，通過(guò)它來(lái)控制電路的lcd、晶振、電阻、電容、發(fā)光二極管、開關(guān)、喇叭等元件組成的硬件電路，再利用軟件來(lái)執(zhí)行一定的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)lcd電子定時(shí)鬧鐘計(jì)時(shí)功能和定

2、時(shí)鬧鈴的設(shè)置和控制。由于系統(tǒng)所用元器件較少，單片機(jī)所被占用的i/o口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 計(jì)時(shí) at89c51目 錄1 緒論12總體方案設(shè)計(jì)與論證13硬件電路設(shè)計(jì)33.1單片機(jī)系統(tǒng)33.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)43.3 獨(dú)立按鍵輸入電路43.4 lcd液晶顯示53.5喇叭部分的電路54軟件設(shè)計(jì)75調(diào)試分析及說(shuō)明85.1 時(shí)鐘正常運(yùn)行調(diào)試仿真85.2 鬧鐘調(diào)試仿真85.3 時(shí)間調(diào)整仿真96 結(jié)論107心得體會(huì)11參考文獻(xiàn)12附錄1 電路原理圖13附錄2 程序清單14 i1 緒論現(xiàn)在是一個(gè)高度發(fā)達(dá)的高科技的時(shí)代，目前單片機(jī)正朝向高性能和多品種方向發(fā)展，而且進(jìn)一步向低功耗，小體

3、積，大容量，高性能，低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向發(fā)展。單片機(jī)的應(yīng)用還從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和方法。從前必須由模擬電路和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已經(jīng)能夠用單片機(jī)運(yùn)用軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了，因此稱之為軟件代替硬件的控制技術(shù)。一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)如今已經(jīng)受到了迅速的推廣及運(yùn)用。滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，在智能儀器，工業(yè)控制，家用電器，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信等都得到廣泛的應(yīng)用。世界各大電氣廠家，測(cè)控技術(shù)企業(yè)，機(jī)電行業(yè)大批競(jìng)相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的性能也在不斷提高，其應(yīng)用的范圍必將越來(lái)越寬廣。lcd電子定時(shí)鬧鐘使用數(shù)

4、字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒計(jì)時(shí)的裝置，有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，壽命更長(zhǎng)，廣泛的應(yīng)用于家庭，車站，辦公室等場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚谋匦杵?，它給人們帶來(lái)了很大的方便。由于時(shí)鐘的實(shí)用性和在人們生活中的重要性，所以，以單片機(jī)為核心的數(shù)字時(shí)鐘是很有社會(huì)意義和社會(huì)價(jià)值的。鐘表原先的報(bào)時(shí)功能已經(jīng)原不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的要求，現(xiàn)代的電子時(shí)鐘多帶有類似自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等功能?，F(xiàn)在是高度發(fā)達(dá)的社會(huì)，時(shí)間觀念很重要，自古以來(lái)人們對(duì)時(shí)間的控制都是十分棘手的問題，俗話說(shuō)事件就時(shí)間就是生命，lcd電子定時(shí)鬧鐘的多功能化必定將一步一

5、步的開拓出來(lái)。與時(shí)間相關(guān)的產(chǎn)品在任何時(shí)候都是不可或缺的物質(zhì)，它的前景一如既往的遠(yuǎn)大。2總體方案設(shè)計(jì)與論證該電子時(shí)鐘由89c51，button，1602 lcd液晶屏等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動(dòng)電路，利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器0通過(guò)軟件擴(kuò)展產(chǎn)生的一秒定時(shí)，達(dá)到時(shí)分秒的計(jì)時(shí)，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時(shí)，滿二十四小時(shí)為一天。鬧鐘和時(shí)鐘的時(shí)分秒的調(diào)節(jié)是由一個(gè)按鍵控制，而另外一個(gè)按鍵控制時(shí)鐘和鬧鐘的時(shí)間的調(diào)節(jié)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖其中at89c51為硬件系統(tǒng)的核心部分，震蕩電路為單片機(jī)芯片提供時(shí)鐘信號(hào)，調(diào)時(shí)電路用來(lái)設(shè)置時(shí)間和鬧鈴時(shí)間，輸出分為兩部分；一部分連接到lcd用于時(shí)間的

6、顯示，一部分連接到喇叭，用于鬧鈴聲音的輸出。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)在本lcd電子鬧鐘設(shè)計(jì)中就是采用利用我們熟悉的at89c51單片機(jī)為主控芯片。at89c51單片機(jī)由微處理器，存儲(chǔ)器，i/o口以及特殊功能寄存器sfr等部分構(gòu)成。其存儲(chǔ)器在物理上設(shè)計(jì)成程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)獨(dú)立的空間，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量為4kb，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為128個(gè)字節(jié)。89c51單片機(jī)有4個(gè)8位的并行i/o口：p0口，p1口，p2口和p3口。各個(gè)接口均由接口鎖存器，輸出驅(qū)動(dòng)器，和輸入緩沖器組成。p1口是唯一的單功能口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。p3口是雙功能口除了具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每條接口還具有

7、不同的第二功能，如p3.0是串行輸入口線，p3.1口是串行輸出口線。在需要外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，p0可作為分時(shí)復(fù)用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線，p2口可作為高8位的地址總線。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。外形及引腳排列如圖2所示。圖2 單片機(jī)系統(tǒng)圖3.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)at89c51系列的單片機(jī)的時(shí)鐘方式分為內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式就是在單片機(jī)的xtal1和xtal2的兩引腳外接晶振，就夠成了自激振蕩器在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。外部時(shí)鐘方式是把外部已經(jīng)有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)部。時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是

8、保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，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(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間。本lcd電子鬧鐘設(shè)計(jì)是采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，用一個(gè)12mhz晶振和兩個(gè)30pf瓷片電容組成，為單片機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，其中兩個(gè)瓷片電容起微調(diào)作用。之所以采用高性能的振蕩電路，因?yàn)椋?.單片機(jī)電子鐘的計(jì)時(shí)脈沖基準(zhǔn)是由外部晶振的頻率經(jīng)過(guò)12分頻后提供，采用內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。所以，外接晶振頻率精確度直接影響電子鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。 2.單片機(jī)電 子鐘利用內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出產(chǎn)生中斷

9、（12m晶振一般為50ms）再乘以相應(yīng)的倍率來(lái)實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的轉(zhuǎn)換。大家都知道從定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷請(qǐng)求到響 應(yīng)中斷需要3-8個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)中斷子程序中的數(shù)據(jù)入棧和重裝定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值還需要占用數(shù)個(gè)機(jī)器周期，還有從中斷入口轉(zhuǎn)到中斷子程序也要占用一定的 機(jī)器周期。 時(shí)鐘電路圖如圖3所示。圖3 時(shí)鐘電路圖3.3獨(dú)立按鍵輸入電路 按鍵處理設(shè)置為:當(dāng)有沒鍵按下時(shí)，時(shí)鐘正常運(yùn)行；當(dāng)按一次k1，時(shí)鐘停止走動(dòng)，按k2對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)k1按2次時(shí)，按k2 對(duì)分進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)k1按下3次時(shí)，按k2 對(duì)小時(shí)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)按下4次k1時(shí)，校時(shí)完畢，時(shí)鐘按設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行正常走時(shí)。當(dāng)按1次k3進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，時(shí)鐘繼續(xù)

10、進(jìn)行走時(shí)，按k2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按2次k3，按k2對(duì)分進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按3次k3，按k2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按下4次k3時(shí)，鬧鐘設(shè)置完畢進(jìn)入時(shí)鐘顯示界面。獨(dú)立按鍵電路如圖4所示。圖4獨(dú)立按鍵電路3.4 lcd液晶顯示為了獲得更好的效果本設(shè)計(jì)并沒有采用常見的led，而是采用了型號(hào)為1602的 lcd。lcd有l(wèi)ed數(shù)碼顯示更好的更的直觀效果，也更加經(jīng)久耐用。液晶顯示模塊體積小功耗低、顯示內(nèi)容豐富，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件之一了。本lcd是2行16列液晶 可顯示2行16列英文字符，有8位數(shù)據(jù)總線d0-d7，rs，r/w，en三個(gè)控制端口（共14線），工作電壓為5v。

11、沒背光，和常用的1602b功能和引腳一樣（除了調(diào)背光的二個(gè)線腳）. 該模塊也可只用d4-d7作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。這樣的話可以節(jié)省mcu的i/o口資源。lcd液晶顯示電路如圖5所示。 圖5 lcd液晶顯示圖3.5喇叭部分的電路揚(yáng)聲器的電路部分比較簡(jiǎn)單，通過(guò)單片機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的放大和處理后直接控制ls1喇叭。喇叭電路如圖6所示。圖6 speaker部分電路圖其中2n5088的參數(shù)為：類型:npn集電極發(fā)射集最小雪崩電壓vceo(v):30集電極最大電流ic(max)(ma):0.050直流電流增益hfe最小值(db):350直流電流增益hfe最大值(db):最小電流增益帶寬乘積ft(

12、mhz):50封裝/溫度():to92/-55150采用2n5088將獲得更好更純凈的聲音信號(hào)ls1是經(jīng)典常見的喇叭。4軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序、時(shí)間調(diào)整程序、延時(shí)程序四大模塊。系統(tǒng)的流程圖如圖7所示。 圖7 系統(tǒng)的流程圖本系統(tǒng)主要可分為主程序、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序、時(shí)間調(diào)整程序、延時(shí)程序和lcd液晶驅(qū)動(dòng)程序。定時(shí)中斷程序是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器0實(shí)現(xiàn)1秒的定時(shí)，然后利用軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)分小時(shí)，時(shí)間調(diào)整程序是利用單片機(jī)的內(nèi)部存貯器，把調(diào)整好的時(shí)間寫到顯示時(shí)間的存貯單元，然后啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)并顯示，延時(shí)程序是利用軟件實(shí)現(xiàn)延時(shí)達(dá)到去抖的目的。液晶啟動(dòng)程序是為了把單片機(jī)的數(shù)

13、據(jù)送到顯示器的同時(shí)讓顯示器的第6腳使能斷的電平實(shí)現(xiàn)由1到0的跳變，使顯示器執(zhí)行顯示的命令。主程序就是利用這些子程序中斷程序?qū)崿F(xiàn)顯示、定時(shí)、鬧鐘等功能。 5調(diào)試分析及說(shuō)明5.1時(shí)鐘正常運(yùn)行調(diào)試仿真 圖8 正常運(yùn)行仿真圖5.2 鬧鐘調(diào)試仿真 (a)鬧鐘時(shí)間秒設(shè)置 (b)鬧鐘時(shí)間分設(shè)置 (c) 鬧鐘時(shí)間時(shí)設(shè)置 圖9 鬧鐘時(shí)間設(shè)置圖10鬧鐘時(shí)間圖11 鬧鐘響鈴5.3 時(shí)間調(diào)整仿真 (a) 時(shí)鐘秒設(shè)置 (b)時(shí)鐘分設(shè)置 (c) 時(shí)鐘時(shí)設(shè)置 (d)時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)間圖12 時(shí)鐘時(shí)分秒的調(diào)整6 結(jié)論本次電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)基本完成：當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，時(shí)鐘正長(zhǎng)運(yùn)行；當(dāng)按一次k1，時(shí)鐘停止走動(dòng)，按k2對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)k1按2

14、次時(shí)，按k2 對(duì)分進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)k1按下3次時(shí)，按k2 對(duì)分進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)按下4次k1時(shí)，校時(shí)完畢，時(shí)鐘按設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行正常走時(shí)。當(dāng)按1次k3進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，時(shí)鐘繼續(xù)進(jìn)行走時(shí)，按k2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按2次k3，按k2對(duì)分進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按3次k3，按k2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按下4次k3時(shí)，鬧鐘設(shè)置完畢進(jìn)入時(shí)鐘顯示界面。 7心得體會(huì)兩周的課程設(shè)計(jì)到目前為止可以說(shuō)是告一段落了，我也順利的完成了自己的課題簡(jiǎn)易電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，由于自己一心準(zhǔn)備考研在這次課程設(shè)計(jì)上除了那些必要的時(shí)間其余也么有花太多的時(shí)間，本想改進(jìn)的第三個(gè)跑表功能由于在程序上出了點(diǎn)問題就沒花時(shí)間去做了，所以這次設(shè)計(jì)還不算很完美剛開始被拿到這個(gè)課題的

15、，感覺挺迷茫的，當(dāng)時(shí)就只知道軟件編程要用到定時(shí)器，自己也就在這方面懂一點(diǎn)，其余的關(guān)于硬件電路，液晶顯示電路的驅(qū)動(dòng)的什么都不知道，后來(lái)回來(lái)之后就看了一下51單片機(jī)課程設(shè)計(jì)那本書，在網(wǎng)上找了一些資料對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)有了一定的了解。在大腦里面有了一個(gè)大致的思路了，于是就把仿真軟件裝好開始了我的課設(shè)。本次課設(shè)讓我對(duì)單片機(jī)有了更深入的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)代社會(huì)中幾乎處處都有單片機(jī)的影子，電子產(chǎn)品離不開它。課設(shè)提高了我的單片機(jī)實(shí)際運(yùn)用能力，也發(fā)現(xiàn)了自己以前學(xué)習(xí)的不扎實(shí)，對(duì)問題不求甚解?，F(xiàn)在才知道“書到用時(shí)方少”??！學(xué)習(xí)還是得扎實(shí)。本次課設(shè)能順利完成，甚是感謝指導(dǎo)老師的幫助 參考文獻(xiàn)1、單片機(jī)原理及應(yīng)用李建忠 編，西安

16、電子科技大學(xué)出版社，2004.12、單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) 高峰 編，電子工業(yè)出版社2007.103、單片機(jī)應(yīng)用新技術(shù)教程鄒逢興 編，高等教育出版社，2001.64、16位微型計(jì)算機(jī)原理接口及其應(yīng)用 朱宇光 編，電子工業(yè)出版社，2005.55、微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) 吳秀清 編，中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社2007.106、微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 鄧亞平 編，清華大學(xué)出版社2006.37、單片機(jī)原理及及應(yīng)用 王迎旭 編，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.128、51系列單片機(jī)高級(jí)實(shí)例開發(fā)指南 李軍編，北京航空航天大學(xué)出版社，2000.29、電路與電子技術(shù) 盧爾健 編，科學(xué)技術(shù)出版社，2001.610、電路基

17、本分析 石生 編，高等教育出版社2000.5附錄1 電路原理圖附錄2 程序清單#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar table="time"sbit lcden=p34;sbit lcdrs=p35;sbit beep=p36;extern void key1();extern void key2();extern void key3();uchar num,hour=12,minite,second,ahour,aminite,asecond,a,f

18、_k1,f_k2,f_k3;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)lcdrs=0;p0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;p0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_add(uchar add,uchar date)uchar aa,bb;aa=date/10;bb=date%10

19、;write_com(0x80+add);write_data(0x30+aa);write_data(0x30+bb);void init()lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);void display(uchar h,uchar m,uchar s) write_com(0x80+0x04); write_data(':');write_data(0x30+(h/10);write_data(0x30+(h%10);write_data

20、(':');write_data(0x30+(m/10);write_data(0x30+(m%10);write_data(':');write_data(0x30+(s/10);write_data(0x30+(s%10);write_data(' ');write_data(' ');write_data(' ');write_data(' ');void main()init();tmod=0x01;th0=(65535-50000)/256;tl0=(65535-50000)%256;ea

21、=1;tr0=1;et0=1;for(num=0;num<4;num+)write_data(tablenum);while(1)key1();key2();key3();if(ahour=hour&&aminite=minite&&second<10)beep=beep;if(f_k1=0&f_k3=0)display(hour,minite,second);void timer0() interrupt 1 th0=(65535-50000)/256; tl0=(65535-50000)%256; a+; if(a=20)a=0;seco

22、nd+;if(second=60)second=0;minite+;if(minite=60)minite=0;hour+;if(hour=24)hour=0;#include "reg52.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit k1=p10;sbit k2=p11;sbit k3=p12;extern uchar f_k1,f_k3,second,minite,hour,ahour,aminite,asecond;extern void write_com(uchar com);extern void write_add(uchar add,uchar date);extern void display(uchar h,uchar m,uchar s);void delay_key(int i)while(i-);void key1() if(k1=0)delay_key(100);if(k1