單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

1、物理機(jī)電學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 單片機(jī)原理 專業(yè)班級： 10電本（2）班 學(xué)生姓名： 王樹泉 學(xué) 號： 2010041629 指導(dǎo)教師： 王清輝 完成時(shí)間： 2013.04.07 報(bào)告成績： 評閱意見： 評閱教師 日期 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求- 1 -1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)- 1 -1.2 數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)- 1 -二、方案設(shè)計(jì)與論證- 2 -方案一：- 2 -方案二：- 2 -三、硬件電路設(shè)計(jì)- 4 -3.1最小系統(tǒng)部分。- 4 -3.2 外圍電路部分。- 5 -四、軟件設(shè)計(jì)- 6 -4.1 程序框圖- 6 -4.2 實(shí)驗(yàn)程序（見附錄2）- 6 -五、仿真過程與仿真結(jié)果- 7

2、-5.1 仿真原理圖：- 7 -5.2 仿真結(jié)果- 7 -六、安裝與調(diào)試- 8 -6.1 安裝：- 8 -6.2 實(shí)物圖：- 8 -6.3 調(diào)試：- 9 -6.4 調(diào)試結(jié)果：- 9 -七、結(jié)論與心得- 10 -八、參考文獻(xiàn)- 11 -附錄1:主要器件清單：- 12 -附錄2：實(shí)驗(yàn)程序- 13 - 24 - / 26文檔可自由編輯打印單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)通過課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的有關(guān)知識(shí)，加深了解單片機(jī)的工作原理。初步掌握簡單單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試的方法。提高動(dòng)手實(shí)踐能力、提高科學(xué)的思維能力。1.2 數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基本要

3、求：（1）能顯示小時(shí)、分鐘、秒；（2）具有時(shí)間設(shè)置功能；（3）在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)顯示自己的學(xué)號并閃爍兩下； 擴(kuò)展要求：具備鬧鐘功能，有聲音提示。二、方案設(shè)計(jì)與論證本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理,以單片機(jī)芯片AT89S51作為核心控制器,通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制,計(jì)制作出一個(gè)多功能數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。單片機(jī)擴(kuò)展的LED顯示器用來顯示秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)單元中的值。整個(gè)設(shè)計(jì)包括兩大部分: 硬件部分和軟件部分,以單片機(jī)為核心, 配以一定的外圍電路和軟件。硬件是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ), 軟件部分則要合理、充分地支持和使用系統(tǒng)的硬件, 從而完成系統(tǒng)所要完成的任務(wù)。 該時(shí)鐘系統(tǒng)主要由時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊組成。

4、設(shè)計(jì)以硬件軟件化為指導(dǎo)思想充分發(fā)揮單片機(jī)功能大部分功能通過軟件編程來實(shí)現(xiàn),路簡單明了,統(tǒng)穩(wěn)定性高。方案一：利用AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)，合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本且能使讀者在定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高，對單片機(jī)的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，而對學(xué)好單片機(jī)技術(shù)這門課程起到一定的作用。方案二：利用DS2302（其引腳如圖2.1.1 所示）時(shí)鐘芯片連接AT89S51單片機(jī)，提供當(dāng)前日期和時(shí)間數(shù)據(jù),并將實(shí)時(shí)的日期數(shù)據(jù)在字符型液晶顯示器LCD1602（其引腳如圖 2.1.2 所示，顯示編碼如圖 2.1.3所示）上顯示出來。圖2.1

5、.1 DS2302引腳圖 圖2.1.2 LCD1602引腳圖 圖2.1.3 LCD1602編碼顯示分析：方案一直接利用AT89S51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)，和軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。此方法雖然可以有效的節(jié)約成本，但產(chǎn)生的誤差也較大，不能達(dá)到精確定時(shí)的目的。相比于方案一，方案二由于利用標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以有效的減小產(chǎn)生的誤差，達(dá)到準(zhǔn)確定時(shí)的目的。想比較之下，選擇方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)較合適。三、硬件電路設(shè)計(jì)將硬件部分分為最小系統(tǒng)部分和外圍電路部分。3.1最小系統(tǒng)部分。3.1.1原理圖圖3.1.1 3.1.2 PCB圖圖3.1.2 3.2 外圍電路部分。3.2.1原理圖圖3.2.

6、1 3.2.2 PCB圖圖3.2.2 四、軟件設(shè)計(jì)4.1 程序框圖 開始光標(biāo)閃爍，左移一位值減1值加1開始移動(dòng)光標(biāo)并顯示日期和時(shí)間初始化LCD1602初始化DS1302從DS1302讀取日期和時(shí)間K1鍵按下?K2鍵按下?K3鍵按下?結(jié)束鍵盤掃描圖4.1.1b 按鍵掃描程序框結(jié)束 圖4.1.1a 主程序框圖 4.2 實(shí)驗(yàn)程序（見附錄2）五、仿真過程與仿真結(jié)果5.1 仿真原理圖：圖5.1.15.2 仿真結(jié)果a.星期： b.日期：c.時(shí)間:d.鬧鐘：圖5.1.2 六、安裝與調(diào)試6.1 安裝：a.在keil軟件中新建工程，芯片選擇AT89S51，保存工程；打開數(shù)字鐘C語言程序，保存，編譯無誤后生成HE

7、X文件。b.打開STC-ISP-燒寫軟件并選擇好芯片型號，COM口，波特率等；取出最小系統(tǒng)模塊，將串口連接電腦USB接口，連接好啊電源，并將下載跳線短接；c.在燒寫軟件中選擇好第一步中生成的HEX文件，點(diǎn)擊下載按鈕，將數(shù)字鐘程序燒寫進(jìn)最小系統(tǒng)板的單片機(jī)中；d.程序燒寫完成后，將最小系統(tǒng)模塊與外圍電路模塊對應(yīng)原理圖用杜邦線一一連接起來，接上電源（注意電源正負(fù)極），進(jìn)行調(diào)試。6.2 實(shí)物圖：圖6.2.16.3 調(diào)試：a.確認(rèn)無誤后接上電源，發(fā)現(xiàn)1602液晶顯示屏亮但無顯示，通過調(diào)節(jié)電位器W后改變1602的對比度后，問題解決。b.調(diào)節(jié)W后液晶屏有現(xiàn)顯示，但不能正常現(xiàn)實(shí)時(shí)鐘。重新檢查連線并無錯(cuò)誤，回仿

8、真圖進(jìn)行仿真調(diào)試也一切正常。經(jīng)反復(fù)查證是DS2302時(shí)鐘芯片無參考電壓以致不能正常工作所致，通過在DS2302時(shí)鐘芯片的3個(gè)引出腳分別外接1K上拉電阻并連接電源VCC。重新接上電源后，問題解決。c.通過外圍電路的4個(gè)按鍵調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)間，日期，星期，鬧鐘。測試各個(gè)系統(tǒng)功能是否正常6.4 調(diào)試結(jié)果：經(jīng)過反復(fù)調(diào)試與論證，本數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)能夠正確的顯示時(shí)間，日期，星期等基本要求，且時(shí)間誤差在1S以內(nèi)；在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)可以顯示自己的學(xué)號并閃爍2次；可以進(jìn)行時(shí)間，日期，星期調(diào)節(jié)，并具有鬧鐘設(shè)定功能。七、結(jié)論與心得 歷時(shí)一個(gè)星期的實(shí)訓(xùn)結(jié)束了，從最開始的選定任務(wù)，到仿真，畫原理圖，畫PCB，制板，焊接，調(diào)試，檢測。一

9、路走來，看著自己的作品一步步的從“理想”變?yōu)椤艾F(xiàn)實(shí)”。那種喜悅心情是無法用語言形容的！其實(shí)最重要的不是結(jié)果，而是過程。結(jié)果是生硬的，而過程永遠(yuǎn)值得我們慢慢回味。在這幾天的實(shí)訓(xùn)過程當(dāng)中，有歡笑過，也有失落過。這其中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴現(xiàn)在仔細(xì)回味起來不免苦笑一番。經(jīng)過一個(gè)星期的實(shí)訓(xùn)令我受益良多。上個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)了單片機(jī)原理，學(xué)語法，背指令。但由于自己沒有開發(fā)板，不能將理論付諸實(shí)踐。只有在實(shí)驗(yàn)課上才有幾次動(dòng)手的機(jī)會(huì)，但也只有為數(shù)不多的幾次罷了。且能像這次這樣自己親自動(dòng)手制版更是機(jī)會(huì)難得。這次實(shí)踐讓我對C51開發(fā)板的硬件結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的連接，同時(shí)也認(rèn)識(shí)了DS2302時(shí)鐘芯片和LCD1602液晶顯示屏的引腳及功能。

10、進(jìn)一步熟悉了ISIS軟件和ALTIUM軟件是的使用。特別是仿真軟件的使用，以前我只能簡單的按照老師給的那一套步驟，自己一點(diǎn)都不知道變通。而在這次實(shí)訓(xùn)中遇到了些許問題，通過虛心請教其他的同學(xué)，經(jīng)過同學(xué)們的熱心幫助，我的問題一個(gè)個(gè)都迎刃而解了。這才發(fā)現(xiàn)其實(shí)這套軟件的功能其實(shí)非常強(qiáng)大，不是我過去簡簡單單的那一套路而已，這其中的許多功能還有待開發(fā)。這次實(shí)訓(xùn)也讓我體會(huì)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。遇到問題大家一起討論，最終取得最好的解決方案。自己有不懂的問題虛心向他人請教，開始覺得不好意思，覺得別人會(huì)不耐煩，但其實(shí)發(fā)現(xiàn)大家都是很熱情的，都會(huì)耐心的把方法講解給我聽，直到我會(huì)為止。想當(dāng)初如果自己因?yàn)榉N種原因不把自己的

11、問題去請教他人，那么自己不懂的到現(xiàn)在還是不懂。自己也就不能學(xué)到那么多東西了。雖然這次實(shí)訓(xùn)讓我學(xué)到了很多，但也發(fā)現(xiàn)了自己在很多方面的不足。比如C程序不能自己獨(dú)立完成，仿真軟件用得不夠熟練等。而這些都只怨自己平時(shí)不夠努力。在今后的學(xué)習(xí)生活中，我要加倍努力，在編程上多下點(diǎn)功夫，從最簡單的開始，一步一步的積累。因?yàn)樽约夯A(chǔ)較差。人要逼下自己，才會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的潛能原來這么大。讓自己多學(xué)點(diǎn)，多懂點(diǎn)，只有這樣才不會(huì)愧對自己的大學(xué)四年！八、參考文獻(xiàn)1單片機(jī)原理及應(yīng)用 / 張毅剛,彭喜元,彭宇編著.2版M.北京：高等教育出版社，2010.52011.12重印.2單片機(jī)C51設(shè)計(jì)教程與實(shí)驗(yàn)/祁偉, 楊亭編著M.北京

12、：航空航天大學(xué)出版社，2006.3單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)/李光飛等編著M. 航空航天大學(xué)出版社，2005.4例說51單片機(jī)：C語言版/張義和等編著: 袁彩霞改編M.北京：人民郵電出版社,2008.4.附錄1:主要器件清單：器件名稱器件型號數(shù)量備注單片機(jī)STC12C5A60S21液晶屏LCD16021時(shí)鐘芯片DS130240單排針40PIN2.54MM40單排母40PIN2.54MM40按鈕6*6*5-4腳 4LED燈紅色綠色各1個(gè)/人3晶振12MHZ1蜂鳴器1三極管90131覆銅板A4制板耗材轉(zhuǎn)印紙制板耗材腐蝕液4制板耗材常規(guī)電阻電容諾干杜邦線400附錄2：實(shí)驗(yàn)程序#include<r

13、eg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int sbit rs=P20; /數(shù)據(jù)、命令選擇端sbit lcden=P22; /使能信號sbit lcdew=P21; / 讀寫選擇端sbit s1=P15; /功能鍵設(shè)定sbit s2=P16; / 增大鍵設(shè)定sbit s3=P17; / 減小鍵設(shè)定sbit s4=P14; /關(guān)閉蜂鳴器sbit beep=P23; / 蜂鳴器設(shè)定 */sbit RST=P25;/ds1302 設(shè)定sbit SCLK=P27;sbit IO=P26;sbit ACC0 = ACC0;sb

14、it ACC7 = ACC7;/位尋址寄存器定義bit flag;uchar code table1=" wang shu quan" uchar code table2=" 2010041611 "uchar code table3=" " uchar code table4=" "uchar num8,enter,shi,fen,miao,nian,yue,ri,week,shi1,fen1,flag1=0,flag2=0,flag3,choice,time="20XX-XX-XX XXX "

15、;,/年月日字符數(shù)組time1=" xx:xx:xx ",/時(shí)分秒字符數(shù)組time3=" NO 00:00:00"/鬧鐘設(shè)定時(shí)顯示的時(shí)間數(shù)組void delay(uint z) /1ms延時(shí)函數(shù) uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=500;y>0;y-);void di() /蜂鳴設(shè)定函數(shù) beep=0;delay(80);beep=1;uchar read(uchar x) /讀ds1302數(shù)據(jù) uchar i;RST=0;SCLK=0;RST=1;ACC=(x|0x01);for(i=8;i>0;i-)/循環(huán)

16、8次移位IO=ACC0;SCLK=1;SCLK=0;ACC=ACC>>1;/右移 for(i=8;i>0;i-)/循環(huán)8次移位ACC=ACC>>1;ACC7=IO;SCLK=1;SCLK=0;SCLK=1;RST=0;return ACC;void write (uchar addr,uchar dat) /向ds1302寫數(shù)據(jù)uchar i;RST=0;SCLK=0;RST=1;ACC=addr;for(i=8;i>0;i-)IO=ACC0;SCLK=1;SCLK=0;ACC=ACC>>1;ACC=dat;for(i=8;i>0;i-)I

17、O=ACC0;SCLK=1;SCLK=0;ACC=ACC>>1;SCLK=1;RST=0;void getnum() /接收ds1302的數(shù)據(jù)uchar j;for(j=0;j<7;j+)numj=read(0x80+0x02*j);time2=(num6&0x70)>>4)+'0'/年time3=(num6&0x0f)+'0' nian=(num6&0x70)>>4)*10+(num6&0x0f);time5=(num4&0x70)>>4)+'0'/y

18、uetime6=(num4&0x0f)+'0' yue=(num4&0x70)>>4)*10+(num4&0x0f);time8=(num3&0x70)>>4)+'0'/ritime9=(num3&0x0f)+'0' ri=(num3&0x70)>>4)*10+(num3&0x0f);time13=(num5&0x0f)+'0'/weekweek=(num5&0x0f);switch(time13) /星期字符數(shù)組賦值 ca

19、se '1': time12='S' time13='u' time14='n' break;case '2': time12='M' time13='o' time14='n' break;case '3': time12='T' time13='u' time14='e' break;case '4': time12='W' time13='e' tim

20、e14='d' break;case '5': time12='T' time13='h' time14='u' break;case '6': time12='F' time13='r' time14='i' break;case '7': time12='S' time13='a' time14='t' break; time15=(num2&0x70)>>4)+&

21、#39;0' /shitime16=(num2&0x0f)+'0' shi=(num2&0x70)>>4)*10+(num2&0x0f);time18=(num1&0x70)>>4)+'0' /fentime19=(num1&0x0f)+'0' fen=(num1&0x70)>>4)*10+(num1&0x0f);time111=(num0&0x70)>>4)+'0' /miaotime112=(num0&

22、;0x0f)+'0' miao=(num0&0x70)>>4)*10+(num0&0x0f); void write_com(uchar com) /寫入lcd顯示方式 rs=0;P0=com;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0; void write_data(uchar date)/向lcd1602寫入數(shù)據(jù) rs=1;P0=date;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0;void chuxian1()uchar num1;write_com(0x80);/將數(shù)據(jù)指針定位到第一行第一個(gè)字

23、節(jié)for(num1=0;num1<15;num1+)write_data(table1num1);delay(20);write_com(0x80+0x40);for(num1=0;num1<14;num1+)write_data(table2num1);delay(20);delay(1500);write_com(0x01); void chuxian2()uchar num1;write_com(0x80);/將數(shù)據(jù)指針定位到第一行第一個(gè)字節(jié)for(num1=0;num1<15;num1+)write_data(table3num1);delay(20);write_c

24、om(0x80+0x40);for(num1=0;num1<14;num1+)write_data(table4num1);delay(20);delay(50);write_com(0x01); void display() /顯示數(shù)據(jù)uchar i;write_com(0x0c); /顯示方式設(shè)定為：無光標(biāo)，且不閃爍if(flag2=1) time10='' /鬧鐘圖標(biāo)設(shè)定else time10=' 'if(flag1=0) /flag為0時(shí)正常顯示年、月、日、時(shí)、分、秒等 write_com(0x80);for(i=0;timei!='0&#

25、39;i+) write_data(timei);write_com(0xc0);for(i=0;time1i!='0'i+) write_data(time1i); if(flag1=1) /flag為1時(shí)進(jìn)入時(shí)間設(shè)定界面 time38=fen1/10+'0' time39=fen1%10+'0' time35=shi1/10+'0'time36=shi1%10+'0' if(choice=0) time32='N'time33='O' if(choice=1) time32=&#

26、39;O' time33='K' write_com(0xc0); for(i=0;time3i!='0'i+) write_data(time3i); void keyscan() / 掃描鍵盤 getnum(); if(s1=0)/功能鍵被按下 write_com(0x0c); delay(1);if(s1=0) enter+; /記錄摁下次數(shù)if(flag1=1&&enter=6)enter=2;if(flag1=0&&enter=9)enter=0; while(s1=0);di(); /按鍵放下時(shí)響一下 swit

27、ch(enter)case 0: write_com(0x0c);break; case 1: write_com(0xcc);write_com(0x0f); delay(100); /按秒 時(shí) 有光標(biāo) break;case 2: write_com(0xc9); write_com(0x0f);delay(100);/分 break;case 3: write_com(0xc6); write_com(0x0f);delay(100);/時(shí) break;case 4: if(flag1=0) write_com(0x8e); write_com(0x0f);delay(100);/星期 i

28、f(flag1=1) write_com(0xc3); write_com(0x0f);delay(100); /NO、OK選項(xiàng)閃爍 break;case 5: if(flag1=0) write_com(0x89); write_com(0x0f);delay(100);/日閃爍 if(flag1=1) write_com(0xc0); write_com(0x0f);delay(100); /時(shí)鐘標(biāo)志閃爍 break;case 6: write_com(0x86); write_com(0x0f);delay(100);/月 break;case 7: write_com(0x83); w

29、rite_com(0x0f);delay(100);/年 break;case 8: write_com(0x0c);write_com(0xc0); write_data(''); if(flag1=0) write_com(0xc0); else write_com(0xc9);write_com(0x0f);delay(100);/鬧鐘 break; if(enter!=0&&s2=0) delay(1);if(enter!=0&&s2=0)switch(enter)case 1:miao+; if(miao=60) miao=0;writ

30、e(0x80,(miao/10*0x10+miao%10); /秒 break;case 2:if(flag1=0) fen+;if(fen=60) fen=0;write(0x82,(fen/10)*0x10+fen%10);/分 if(flag1=1)fen1+;if(fen1=60) fen1=0;break;case 3:if(flag1=0)shi+;if(shi=24) shi=0;write(0x84,(shi/10*0x10+shi%10); /時(shí)if(flag1=1) shi1+; if(shi1=24) shi1=0;break;case 4:if(flag1=0)week

31、+; if(week=8) week=1;write(0x8a,(week/10*0x10+week%10); /星期 if(flag1=1)choice+; if(choice=2) choice=0;break;case 5:if(flag1=0)ri+; if(ri=32) ri=1;write(0x86,(ri/10*0x10+ri%10); /日 if(flag1=1)if(choice=0) flag2=0;if(choice=1) flag2=1;enter=0; flag1=0;break;case 6:yue+; if(yue=13) yue=1;write(0x88,(yu

32、e/10*0x10+yue%10);/月 break;case 7:nian+;if(nian=99)nian=0;write(0x8c,(nian/10*0x10+nian%10);/年 break;case 8: flag1=1; enter=2;display(); break;/進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面 while(s2=0);di(); /按鍵放下時(shí)響一下 if(enter!=0&&s3=0) delay(1);if(enter!=0&&s3=0)switch(enter)case 1:miao-; if(miao=-1) miao=59; write(0x8

33、0,(miao/10*0x10+miao%10); /秒 break;case 2:if(flag1=0) fen-;if(fen=-1) fen=59;write(0x82,(fen/10)*0x10+fen%10);/分 if(flag1=1)fen1-;if(fen1=-1) fen1=59;break;case 3:if(flag1=0)shi-;if(shi=-1) shi=23;write(0x84,(shi/10*0x10+shi%10); /時(shí)if(flag1=1) shi1-; if(shi1=-1) shi1=23;break;case 4:if(flag1=0)week-; if(week=0) week=7;write(0x8a,(week/10*0x10+week%10); /星期 if(flag1=1)choice-; if(choice=-1) choice=1;break;case 5:if(flag1=0)ri-; if(ri=0) ri=31;w