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1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄1.引言21.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求21.2數(shù)字鐘得實(shí)用價(jià)值和理論意義21.3設(shè)計(jì)所用器件簡(jiǎn)介31.3.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介31.3.2 1602lcd的基本參數(shù)及引腳功能32.設(shè)計(jì)內(nèi)容73程序設(shè)計(jì)及硬件電路83.1原理圖(protues)83.2原理圖(protel)84.仿真結(jié)果95.收獲、體會(huì)和建議116.參考文獻(xiàn)117.附:源程序121.引言近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入,由于它具有功能強(qiáng),體積小,功耗低,價(jià)格便宜,工作可靠,使用方便等特點(diǎn),因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng),越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制,智能化儀器,儀表,
2、數(shù)據(jù)采集,軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域,單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用,在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合,以作完善。單片機(jī)模塊中最常見(jiàn)的是數(shù)字鐘,數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置,與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,且無(wú)機(jī)械裝置,具有更更長(zhǎng)的使用壽命,因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí),分,秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車(chē)站, 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘I钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便,而且
3、大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)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、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等,所有這些,都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此,研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用,有著非?,F(xiàn)實(shí)的意義。1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.利用at89c51定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)鐘;2.顯示格式位 “xx xx xx”,從左向右分別是:時(shí)、分、秒;3.顯示部分用1602lcd顯示屏;4.具有四個(gè)調(diào)整鍵k0,k1,k2,k3;5.按下相應(yīng)的鍵可以調(diào)整時(shí),分,秒;6.調(diào)整到哪一位哪一位閃爍;7.在1602上方顯示“年,月,日,星期”。1.2數(shù)字鐘得實(shí)用價(jià)值和理論意義
4、數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí),分,秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車(chē)站, 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘I钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便,而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)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、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等,所有這些,都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此,研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用,有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。1.3設(shè)計(jì)所用器件簡(jiǎn)介1.3.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介mcs51是指由美國(guó)intel公
5、司(對(duì)了,就是大名鼎鼎的intel)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),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)。intel公司將mcs51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司,所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī),當(dāng)然,功能或多或少有些改變,以滿(mǎn)足不同的需求,其中89c51就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī),它是由美國(guó)atmel公
6、司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。以后我們將用89c51、89s51來(lái)完成一系列的實(shí)驗(yàn)。mcs-51系列單片機(jī)mcs-51系列單片機(jī)分為兩大系列,即51子系列與52子系列。51子系列:基本型,根據(jù)片內(nèi)rom的配置,對(duì)應(yīng)的芯片為8031、8051、8751、895152子系列:增強(qiáng)型,根據(jù)片內(nèi)rom的配置,對(duì)應(yīng)的芯片為8032、8052、8752、8952這兩大系列單片機(jī)的主要硬件特性如下表:上表中可以看到,8031、8031、8032、80c32片內(nèi)是沒(méi)有rom的,對(duì)應(yīng)著上表看,我們可以發(fā)現(xiàn),51系列的單片機(jī)的ram大小為128b,52系列的ram大小為256b,51系列的計(jì)數(shù)器為兩個(gè)16位的,52系列的計(jì)數(shù)器為
7、三個(gè)16位計(jì)數(shù)器。51系列的中斷源為5個(gè),52系列的中斷源為6個(gè)。1.3.2 1602lcd的基本參數(shù)及引腳功能1602lcd分為帶背光和不帶背光兩種,基控制器大部分為hd44780,帶背光的比不帶背光的厚,是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別,兩者尺寸差別如下圖10-54所示:圖10-54 1602lcd尺寸圖1602lcd主要技術(shù)參數(shù):顯示容量:16×2個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5v工作電流:2.0ma(5.0v)模塊最佳工作電壓:5.0v字符尺寸:2.95×4.35(w×h)mm引腳功能說(shuō)明1602lcd采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳(無(wú)背光)或16腳(帶背光)接口,各引腳接口
8、說(shuō)明如表10-13所示:編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1vss電源地9d2數(shù)據(jù)2vdd電源正極10d3數(shù)據(jù)3vl液晶顯示偏壓11d4數(shù)據(jù)4rs數(shù)據(jù)/命令選擇12d5數(shù)據(jù)5r/w讀/寫(xiě)選擇13d6數(shù)據(jù)6e使能信號(hào)14d7數(shù)據(jù)7d0數(shù)據(jù)15bla背光源正極8d1數(shù)據(jù)16blk背光源負(fù)極引腳接口說(shuō)明表第1腳:vss為地電源。第2腳:vdd接5v正電源。第3腳:vl為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地時(shí)對(duì)比度最高,對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”,使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳:rs為寄存器選擇,高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳:r/w為讀寫(xiě)信號(hào)線
9、,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)rs和r/w共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址,當(dāng)rs為低電平r/w為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào),當(dāng)rs為高電平r/w為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳:e端為使能端,當(dāng)e端由高電平跳變成低電平時(shí),液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳:d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳:背光源正極。第16腳:背光源負(fù)極。1602lcd的指令說(shuō)明及時(shí)序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令,如表所示:序號(hào)指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001i/ds4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001d
10、cb5光標(biāo)或字符移位000001s/cr/l*6置功能00001dlnf*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01bf計(jì)數(shù)器地址10寫(xiě)數(shù)到cgram或ddram)10要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從cgram或ddram讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容控制命令表1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(說(shuō)明:1為高電平、0為低電平)指令1:清顯示,指令碼01h,光標(biāo)復(fù)位到地址00h位置。指令2:光標(biāo)復(fù)位,光標(biāo)返回到地址00h。指令3:光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 i/d:光標(biāo)移動(dòng)方向,高電平右移,低電平左移 s:屏幕上所有文字
11、是否左移或者右移。高電平表示有效,低電平則無(wú)效。指令4:顯示開(kāi)關(guān)控制。 d:控制整體顯示的開(kāi)與關(guān),高電平表示開(kāi)顯示,低電平表示關(guān)顯示 c:控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān),高電平表示有光標(biāo),低電平表示無(wú)光標(biāo) b:控制光標(biāo)是否閃爍,高電平閃爍,低電平不閃爍。指令5:光標(biāo)或顯示移位 s/c:高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字,低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6:功能設(shè)置命令 dl:高電平時(shí)為4位總線,低電平時(shí)為8位總線 n:低電平時(shí)為單行顯示,高電平時(shí)雙行顯示 f: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符,高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7:字符發(fā)生器ram地址設(shè)置。指令8:ddram地址設(shè)置。指令9:讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 bf:為忙標(biāo)志位,
12、高電平表示忙,此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù),如果為低電平表示不忙。指令10:寫(xiě)數(shù)據(jù)。指令11:讀數(shù)據(jù)。與hd44780相兼容的芯片時(shí)序表如下:讀狀態(tài)輸入rs=l,r/w=h,e=h輸出d0d7=狀態(tài)字寫(xiě)指令輸入rs=l,r/w=l,d0d7=指令碼,e=高脈沖輸出無(wú)讀數(shù)據(jù)輸入rs=h,r/w=h,e=h輸出d0d7=數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)輸入rs=h,r/w=l,d0d7=數(shù)據(jù),e=高脈沖輸出無(wú)2.設(shè)計(jì)內(nèi)容atc89c51單片機(jī)lcd1602顯示器按鍵k0 k1 k2 k3 位驅(qū)動(dòng) 3程序設(shè)計(jì)及硬件電路程序流程圖3.1原理圖(protues)3.2原理圖(protel)4.仿真結(jié)果上電后按下k0開(kāi)始運(yùn)行:
13、按下k3秒閃爍按下k1 閃爍 減一(05調(diào)到04)按下k2 加一(04調(diào)到05)根據(jù)按下k0的次數(shù)可以改變閃爍的位置進(jìn)行分,時(shí),年,月,日,星期的調(diào)整調(diào)整分調(diào)整時(shí)調(diào)整年調(diào)整月調(diào)整日調(diào)整星期5.收獲、體會(huì)和建議單片機(jī)數(shù)字鐘可以說(shuō)是一個(gè)較小的系統(tǒng),開(kāi)始時(shí)我們覺(jué)得通過(guò)c語(yǔ)言較容易實(shí)現(xiàn),確實(shí),只實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠正常走時(shí)并且能夠校時(shí)的數(shù)字鐘是比較容易的。但我們想錯(cuò)了,畢竟是第一次從總體角度來(lái)考慮地完成一個(gè)小系統(tǒng),好多的實(shí)際性的問(wèn)題我們沒(méi)有考慮,所以造成我們最終設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘精度不高,并且存在好多問(wèn)題,當(dāng)然問(wèn)題多了對(duì)我們來(lái)說(shuō)是好事,這樣我們?cè)诮鉀Q更多問(wèn)題時(shí)學(xué)會(huì)更多解決問(wèn)題的方法,對(duì)我們也算是長(zhǎng)長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)吧。通過(guò)這次
14、對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì),讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序,也讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念,要設(shè)計(jì)一個(gè)完整的電路總要經(jīng)過(guò)多次的失敗才能成功的,在設(shè)計(jì)中,遇到了許多匪夷所思的問(wèn)題,一個(gè)人就是想破腦子也做不出來(lái),這時(shí)候,就需要去詢(xún)問(wèn)老師、和同學(xué)探討,共同解決出現(xiàn)的問(wèn)題,也許就是因?yàn)槔蠋煹囊痪涮嵝?、同學(xué)的探討中就會(huì)豁然開(kāi)朗。從這次設(shè)計(jì)中我也覺(jué)得自己還對(duì)單片機(jī)的功能了解只是個(gè)皮毛,單片機(jī)強(qiáng)大的功能還等著我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。通過(guò)這次設(shè)計(jì),不僅使我學(xué)到了知識(shí),讓我對(duì)電路設(shè)計(jì)有了大概的了解;其次,還體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)精神??偠灾@次設(shè)計(jì)是成功的。6.參考文獻(xiàn)1 楊文龍.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,19932
15、 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20033 胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,20034 楊忠煌,黃博俊,李文昌.單芯片8051實(shí)務(wù)與應(yīng)用.北京:中國(guó)水利水電出版社,20017.附:源程序#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int uchar code table1=" 2011-00-00-mon"/星期一 mon 星期二 tue 星期三 wed 星期四 thu 星期五 fri 星期六 sat 星期天 sun uch
16、ar code table2=" 00:00:00 "uchar code table='0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'uchar num,count,miao,fen,xiao,week,day,month,year,shi,ge,flag,num1;sbit lcd_rw=p37;sbit lcd_rs=p35;sbit lcd_e=p34;sbit k1=p10;/
17、選擇sbit k2=p11;/增加sbit k3=p12;/減少sbit k4=p13;/開(kāi)始void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);/lcd顯示void init(void);/初始化函數(shù)void write_com(uchar command);/寫(xiě)指令函數(shù)void write_date(uchar dat);/寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)void lcd_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat);/在某個(gè)屏幕位置上顯示一個(gè)字符,x(0-16),y(1-2)/void lcd_chec
18、k_busy(void);/檢查忙函數(shù)。我沒(méi)用到此函數(shù),因?yàn)橥ㄟ^(guò)率極低。void delay_n40us(uint n);/延時(shí)函數(shù)/*/*初始化函數(shù)*void init(void)write_com(0x38);/設(shè)置8位格式,2行,5x7write_com(0x0c);/整體顯示,關(guān)光標(biāo),不閃爍write_com(0x06);/設(shè)定輸入方式,增量不移位write_com(0x01);/清除屏幕顯示delay_n40us(100);/實(shí)踐證明,用for循環(huán)200次就能可靠完成清屏指令。/*/*寫(xiě)指令函數(shù)*void write_com(uchar dat)p2=dat;lcd_rs=0;/指令
19、lcd_rw=0;/寫(xiě)入lcd_e=1;/允許lcd_e=0;delay_n40us(1);/實(shí)踐證明,我的lcd1602上,用for循環(huán)1次就能完成普通寫(xiě)指令。/*/*寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)*void write_date(uchar dat)p2=dat;lcd_rs=1;/數(shù)據(jù)lcd_rw=0;/寫(xiě)入lcd_e=1;/允許lcd_e=0;delay_n40us(1);/*/*延時(shí)函數(shù)*void delay_n40us(uint n) uint i; uchar j; for(i=n;i>0;i-) for(j=0;j<2;j+); /在這個(gè)延時(shí)循環(huán)函數(shù)中我只做了2次循環(huán), /實(shí)踐證明我的
20、lcd1602上普通的指令只需1次循環(huán)就能可靠完成。/void main()init();write_com(0x80); /初始化for(num=0;num<15;num+)/顯示年月日write_date(table1num);delay(5);write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<15;num+) /顯示時(shí)間write_date(table2num);delay(5);while(1)if(count=20)/計(jì)時(shí)的數(shù)count=0;miao+;if(miao=60)miao=0;fen+;if(fen=60)fen=0;xiao+;if(xi
21、ao=24)xiao=0;week+;if(week=8)week=0;switch(week)case 1:write_com(0x80+0x0c);write_date('m');delay(5);write_date('o');delay(5);write_date('n');break;case 2:write_com(0x80+0x0c);write_date('t');delay(5);write_date('u');delay(5);write_date('e');break;case
22、 3:write_com(0x80+0x0c);write_date('w');delay(5);write_date('e');delay(5);write_date('d');break;case 4:write_com(0x80+0x0c);write_date('t');delay(5);write_date('h');delay(5);write_date('u');break;case 5:write_com(0x80+0x0c);write_date('f');dela
23、y(5);write_date('r');delay(5);write_date('i');break;case 6:write_com(0x80+0x0c);write_date('s');delay(5);write_date('t');delay(5);write_date('a');break;case 7:write_com(0x80+0x0c);write_date('s');delay(5);write_date('u');delay(5);write_date(
24、9;n');break;day+;if(month%2=0&&day=31)|(month%2=1&&day=32&&month!=2)|(year%4=0&&year%100!=0)|year%400=0)&&month=2&&day=30)|(!(year%4=0&&year%100!=0)|year%400=0)&&month=2&&day=29)/判斷每月有多少天day=0;month+;if(month=13)month=1;year
25、+;shi=year/10;ge=year%10;write_com(0x80+0x04);write_date(tablege);write_com(0x80+0x03);write_date(tableshi);shi=month/10;ge=month%10;write_com(0x80+0x07);write_date(tablege);write_com(0x80+0x06);write_date(tableshi);shi=day/10;ge=day%10;write_com(0x80+0x0a);write_date(tablege);write_com(0x80+0x09);w
26、rite_date(tableshi);shi=xiao/10;ge=xiao%10;write_com(0x80+0x45);write_date(tablege);write_com(0x80+0x44);write_date(tableshi);shi=fen/10;ge=fen%10;write_com(0x80+0x48);write_date(tablege);write_com(0x80+0x47);write_date(tableshi);shi=miao/10;ge=miao%10;write_com(0x80+0x4b);write_date(tablege);write_
27、com(0x80+0x4a);write_date(tableshi);/顯示目前的年月日和具體時(shí)間if(k1=0) /按鍵k1按下delay(10);if(k1=0)tr0=0;flag+;num1=0;if(flag=8)flag=1;switch(flag)case 1:write_com(0x80+0x4b);write_com(0x0f);break;case 2:write_com(0x80+0x48);write_com(0x0f);break;case 3:write_com(0x80+0x45);write_com(0x0f);break;case 4:write_com(0
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