單片機課程設(shè)計實驗報告(時鐘、日歷)..

1、基于單片機的電子鐘設(shè)計目錄第一章 電子時鐘設(shè)計-21.1 設(shè)計原理簡介-21.2 設(shè)計功能-3第二章 主要電路元器件介紹-32.1 STC89C52 單片機簡介-32.1.1 單片機簡介-32.1.2 主要特性-32.1.3 管腳功能說明-42.1.4 LCD1602-5第三章 單元電路的硬件設(shè)計-63.1 硬件原理框圖-63.2 單片機 STC89C52 系統(tǒng)的設(shè)計-63.3 時鐘電路-73.4 復(fù)位電路-73.5 鍵盤接口電路-83.6 LCD1602顯示-8第四章 設(shè)計總原理圖-9第五章 心得體會-9第六章 源程序-10課程設(shè)計題目 電子時鐘、日歷任務(wù)下達日期2013年6月17日設(shè)計提交

2、期限2013 年7 月5日設(shè)計主要內(nèi)容使用89C51、LCD1602，設(shè)計一個能同時顯示“年月日”“時分秒”和“星期”的電子作品主要技術(shù)要求及參數(shù)基本要求：1時鐘走一天的誤差小于1秒鐘2時間、星期、日歷均可以通過按鍵調(diào)節(jié)設(shè)置成果提交形式技術(shù)報告一份，制作實物一件。設(shè)計進度安排第1周查資料，研究設(shè)計題目、內(nèi)容及要求并進行初步設(shè)計。第2周設(shè)計、安裝及調(diào)試，并撰寫設(shè)計報告。第2周周五上午提交設(shè)計報告并現(xiàn)場答辯。 前言：摘要 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的

3、石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。盡管目前市場上已有現(xiàn)成的數(shù)字鐘集成電路芯片出售，價格便宜、使用也方便，但鑒于單片機的定時器功能也可以完成數(shù)字鐘電路的設(shè)計，因此進行數(shù)字鐘的設(shè)計是必要的。在這里我們將已學(xué)過的比較零散的數(shù)字電路的知識有機的、系統(tǒng)的聯(lián)系來用于實際，來培養(yǎng)我們的綜合分析和設(shè)計電路，寫程序、調(diào)試電路的能力。單片機具有體積小、功能強可靠性高、價格低廉等一系列優(yōu)點，不僅已成為工業(yè)控領(lǐng)域普遍采用的智能化控制工具，而且已滲入到人們工作和和生活的各個角落，有力地推動了各行的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，應(yīng)用前景廣闊。一、作品介紹該電

4、子鐘使用AT89S51為核心，采用LCD1602液晶屏顯示，動態(tài)顯示技術(shù)。產(chǎn)用外部接5V電源供電，內(nèi)部添加了一個4.8V左右的電池以防突然斷電后還能保持原先數(shù)據(jù)不變。該產(chǎn)品簡單易于操作，可以實現(xiàn)以下功能：1、顯示年份，格式“年、月、日” 2、時間顯示為24小時制，格式“時時”“分分”“妙妙”3、顯示星期,用英文字符表示如星期一“MON”二、 設(shè)計目的 1、鞏固、加深和擴大51系列單片機應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運用所學(xué)知識解決工業(yè)控制的能力； 2、 學(xué)會怎么使用LCM602，并且要知道它的組成與構(gòu)造。 3、學(xué)會查閱書籍，并且要能夠熟

5、練編寫程序、仿真、繪畫流程圖、原理圖及BCP圖。 4、對課題設(shè)計方案的分析、選擇、比較、熟悉用51單片機做系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計的方法、內(nèi)容及步驟。三、設(shè)計要求 1上電以后自動進入計時狀態(tài)。 2、 設(shè)計鍵盤調(diào)整時間，完成年月日、星期、時間的設(shè)計。3、 采用AT89S51為核心控制芯片，用LCD1602作為顯示屏。第一章1.1 設(shè)計原理簡介該設(shè)計設(shè)計一個電子時鐘，我們采用的是 STC89C52 單片機用軟件實現(xiàn)計數(shù)和顯示。該單片機是一個微型計算機，包括中央處理器 CPU，RAM，ROM、I/O 接口電路、定時計數(shù)器、串行通訊等，是時鐘計數(shù)設(shè)計的核心。該時鐘

6、原理框圖如圖 1.1，總體原理為：利用 STC89C52 單片機構(gòu)造電子時鐘，可顯示年、月、日、星期、時、分、秒，通過 C 語言對單片機的編程即可產(chǎn)生相應(yīng)的計時功能，并可以通過鍵盤進行時間的調(diào)整的控制。圖 2.1 信號發(fā)生器原理框圖 本方案其主要模塊包括復(fù)位電路、時鐘信號、鍵盤控制、LCD1602 顯示。其各個模塊的作原理如下： （1）復(fù)位電路是為單片機復(fù)位使用，使單片機接口初始化；89C52 等 CMOS51 系列單片機的復(fù)位引腳 RET 是施密特觸發(fā)輸入腳，內(nèi)部有一個上拉低電阻，當(dāng)振蕩器起振以后，在 RST 引腳上輸出 2 個機械周期以上的高電平，器件變進入復(fù)位狀態(tài)開始，此時ALE、PSE

7、N、P0、P1、P2、P3 輸出高電平，RST 上輸入返回低電平以后，變退出復(fù)位狀態(tài)開始工作。該方案采用的是人工開關(guān)復(fù)位，在系統(tǒng)運行時，按一下開關(guān)，就在 RST 斷出現(xiàn)一段高電平，使器件復(fù)位。 （2）時鐘信號是產(chǎn)生單片機工作的時鐘信號，控制著計算機的工作節(jié)奏，可以通過提高時鐘頻率來提高 CPU 的速度。89C52 內(nèi)部有一個可控的反相放大器，引腳 XTAL1、XTAL2為反相放大器輸入端和輸出端，在 XTAL1、XTAL2 上外接 12MHZ 晶振和 30pF 電容便組成振蕩器。時鐘信號常用于 CPU 定時和計數(shù)。（3）鍵盤模塊是是用于控制信號輸入的類型，當(dāng)按鍵按下時，可以通過單片機編STC8

8、9C52單片機數(shù)接口電路鍵盤輸入程讀取閉合的鍵號，實現(xiàn)相應(yīng)的時間調(diào)整。其步驟主要是 a、斷是否有鍵按下；b、去抖動，延時 20ms 左右；c、識別被按下的鍵號；d、處理，實現(xiàn)功能。（4）LCD1602顯示，通過單片機控制把數(shù)據(jù)送到LCD1602上顯示。1.2 設(shè)計功能 （1）本設(shè)計利用 3 位（P3.0 、P3.1、P3.2）控制時間的調(diào)整，其中當(dāng) P3.0=0對要調(diào)整的年、月、日、星期、時、分、秒的切換；當(dāng) P3.1=0進行加1設(shè)置；當(dāng) P3.2=0進行減1設(shè)置。（2）本設(shè)計利用LCD1602液晶顯示進行時間的顯示，由單片機的P0端口進行數(shù)據(jù)的傳輸；LCD的4（RS）接P2.5， 5（RW）

9、接P2.6, 6（E）接P2.7。 第二章 主要電路元器件介紹2.1 STC89C52 單片機簡介2.1.1 單片機簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。該芯片具有優(yōu)異的性價比，集成度高，體積小，可靠性強，控制功能強等優(yōu)點。其外形及引腳排列如圖 2.1 所示。 2.1.2 主要特性 圖 2.1 （1）兼容性能強（2）4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器（3）全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz（4）128×8 位內(nèi)部 RAM（5）32 可編程 I/O 線（6）兩個 16 位定時器/計數(shù)器（7）5 個中斷源（8）可編程串行通

10、道（9）低功耗的閑置和掉電模式（10）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2.1.3 管腳功能說明VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8個TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，

11、這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上

12、拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計時器0外部輸入）P3.5 T1（計時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。AL

13、E/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩/PSEN有效。但在訪問外部

14、數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.1.4 LCD1602 這里介紹的字符型液晶模塊是一種用 5x7 點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16 個字、2 行 16 個字、2 行 20個字

15、等等，這里以常用的 2 行 16 個字的 1602 液晶模塊來介紹它的編程方法。1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中:第 1 腳：VSS 為地電源第 2 腳：VDD 接 5V 正電源第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K 的電位器調(diào)整對比度第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀

16、忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(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，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：背光電源正極第16腳：背光電源負極第三章 單元電路的硬件設(shè)計 硬件原理硬件電路的設(shè)計決定一個系統(tǒng)的的功能，是設(shè)計的基礎(chǔ)所在，而一般設(shè)計的標(biāo)：可靠，簡潔，高效，優(yōu)化，好的硬件電路可以給程序的編寫帶來極大的優(yōu)勢，同時使可以很好的提高該信號設(shè)計的精度和靈敏度，使整個系統(tǒng)工作協(xié)調(diào)有序。3.1 硬件原理框圖對于該電子時鐘的設(shè)計，我們采用了以STC89C52單片機芯片作為核心處理器，編程實現(xiàn)時間的計時，最后通過

17、LCD1602的顯示。結(jié)構(gòu)簡單，思路僅僅有條，而根據(jù)設(shè)計的基本要求，我們又把其細分為不同的功能模塊，各個功能模塊相互聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)，通過單片機程序構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體，其整體電路原理框如圖3.1 所示： 圖3.1 3.2 單片機 STC89C52 系統(tǒng)的設(shè)計 89C52 單片機是該信號發(fā)生器的核心，具有 2 個定時器，32 個并行 I/O 口，1 個串行 I/O 口，5 個中斷源。由于本設(shè)計功能簡單，數(shù)據(jù)處理容易，數(shù)據(jù)存儲空間也足夠，因為我們采用了片選法選擇芯片，進行芯片的選擇和地址的譯碼。單片機引腳分配如下： XTAL1，XTAL2：外接晶振，產(chǎn)生時鐘信號；RES：復(fù)位電路；P0口：接LCD1

18、602的第714腳進行數(shù)據(jù)的傳輸；P2口：LCD的4（RS）接P2.5， 5（RW）接P2.6, 6（E）接P2.7；P3口：接按鍵開關(guān)，對時間進行設(shè)置。3.3 時鐘電路單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。在引腳XTAL1 和XTAL2 外接晶體振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益的反相放器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振動時鐘脈沖。晶振通常選用 6MHZ、12MHZ、24MHZ。本設(shè)計中時鐘電路圖如圖3.2，我們選擇了12MHZ和晶振分別接引腳XTAL1和XTAL2，電容 C1，C2 均選擇為 30pF，對振蕩器的頻率有穩(wěn)定作用。 圖3

19、.23.4 復(fù)位電路 復(fù)位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。本設(shè)計選擇了按鍵復(fù)位如圖 4.3,在系統(tǒng)運行時，按一下開關(guān)，就在 RST 斷出現(xiàn)一段高電平，使器件復(fù)位。此時 ALE、PSEN、P0、P1、P2、P4 輸出高電平，RST 上輸入返回低電平以后，變退出復(fù)位狀態(tài)開始工作。3.5 鍵盤接口電路P3.0 、P3.1、P3.2控制時間的調(diào)整，其中當(dāng) P3.0=0對要調(diào)整的年、月、日、星期、時、分、秒

20、的切換；當(dāng) P3.1=0進行加1設(shè)置；當(dāng) P3.2=0進行減1設(shè)置。 圖3.43.6 LCD1602顯示 對于1602與單片機的連接方法如圖3.5所示：圖3.5第四章 設(shè)計總原理圖五、實驗心得體會 該電子時鐘在調(diào)試時，總是出現(xiàn)許多的錯誤，軟件上出了許多的問題，之后糾正，和組員慢慢調(diào)試修改了好多次。可是在仿真時依然存在很多的問題，開始的時候是仿真沒有時間顯示，之后改了改電路的P0數(shù)據(jù)傳輸線后時間就顯示出來了。在時間的調(diào)整上問題更多，剛開始時按鍵沒有反應(yīng)，然后加上了消抖延時后才有反應(yīng)，但是設(shè)的延時時間太長就出現(xiàn)按鍵不靈，再改后就正常了。 在開發(fā)板上調(diào)試時，背光是亮著，但是沒有數(shù)字出現(xiàn)，經(jīng)過查看16

21、02的資料才發(fā)現(xiàn)仿真不需要調(diào)節(jié)3腳的變位器，而在電路板上時就需要調(diào)節(jié)變位器才能使它正常顯示。第6章 源程序#include <reg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuchar ds1302_readbyte();void ds1302_writebyte(uchar dat);uchar ds1302_readdata(uchar addr);void ds1302_writedata(uchar addr,uchar dat);void ds1302_settime(uchar *p);void

22、ds1302_gettime(uchar *p);void ds1302_initial();sbit dssclk=P16;sbit dsIO=P17;sbit dsrs=P15;sbit lcd_rs=P25;sbit lcd_write=P26;sbit lcd_en=P27;sbit key1=P30;/設(shè)置sbit key2=P31;/加sbit key3=P32;/減uchar table_r=" 2013-01-01 MON "uchar table_s=" 00:00:00"uchar table_week3='M',&#

23、39;O','N', 'T','U','E', 'W','E','D', 'T','H','U', 'F','R','I', 'S','A','T', 'S','U','N' ;uchar i,t,keynum1;char sec,min,hour,week,day=1,mon=1;ui

24、nt year=2013;uchar Convert(uchar In_Date) uchar i, Out_Date = 0, temp = 0; for(i=0; i<8; i+) temp = (In_Date >> i) & 0x01; Out_Date |= (temp << (7 - i); return Out_Date;void delay(uchar z) /延時程序 uchar x,y; for(x=0;x<148;x+) for(y=0;y<z;y+);void write_com(uchar com)/ 往液晶中寫指令

25、lcd_rs=0; lcd_en=0; P0=Convert(com); delay(2); lcd_en=1; delay(2); lcd_en=0;void write_data(uchar date)/往液晶中寫數(shù)據(jù) lcd_rs=1; lcd_en=0; P0=Convert(date); delay(2); lcd_en=1; delay(2); lcd_en=0;void data_refresh_0(uchar add,uchar date)/第一行二位數(shù)調(diào)整 uchar shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; write_com(0x80+add);

26、write_data(0x30+shi); write_data(0x30+ge); void data_refresh_1(uchar add,uchar date)/第二行二位數(shù)調(diào)整 uchar shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; write_com(0x80+0x40+add); write_data(0x30+shi); write_data(0x30+ge); void data_refresh_2(uchar add,uchar date) /星期調(diào)整 switch(date) case 0:write_com(0x80+add); write_dat

27、a(table_week00); write_data(table_week01); write_data(table_week02); break; case 1:write_com(0x80+add); write_data(table_week10); write_data(table_week11); write_data(table_week12); break; case 2:write_com(0x80+add); write_data(table_week20); write_data(table_week21); write_data(table_week22); break

28、; case 3:write_com(0x80+add); write_data(table_week30); write_data(table_week31); write_data(table_week32); break; case 4:write_com(0x80+add); write_data(table_week40); write_data(table_week41); write_data(table_week42); break; case 5:write_com(0x80+add); write_data(table_week50); write_data(table_w

29、eek51); write_data(table_week52); break; case 6:write_com(0x80+add); write_data(table_week60); write_data(table_week61); write_data(table_week62); break; void data_refresh_4(uchar add,uint date) /四位數(shù)調(diào)整 uchar qian,bai,shi,ge; qian=date/1000; bai=date%1000/100; shi=date%1000%100/10; ge=date%1000%100%1

30、0; write_com(0x80+add); write_data(0x30+qian); write_data(0x30+bai); write_data(0x30+shi); write_data(0x30+ge); void lcd_init() /液晶顯示初始化 lcd_write=0;lcd_rs=0;lcd_en=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01);write_com(0x80);for(i=0;i<15;i+) write_data(table_ri); delay(1

31、0); write_com(0x80+0x40);for(i=0;i<11;i+) write_data(table_si); delay(10); timer0_init() /定時器0初始化 TMOD=1; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;void keyscan() /按鍵掃描 if(key1=0) delay(5); if(key1=0) TR0=0; keynum1+; delay(10); while(!key1); write_com(0x80+0x40+10); write_

32、com(0x0f); if(keynum1=2)/分 write_com(0x80+0x40+7); if(keynum1=3)/時 write_com(0x80+0x40+4); if(keynum1=4)/年 write_com(0x80+4); if(keynum1=5)/月 write_com(0x80+7); if(keynum1=6)/日 write_com(0x80+10); if(keynum1=7)/星期 write_com(0x80+14); if(keynum1=8) keynum1=0; TR0=1; write_com(0x0c); if(keynum1!=0) if

33、(keynum1=1) if(key2=0) delay(5); if(key2=0) sec+; if(sec=60) sec=0; delay(10); while(!key2); data_refresh_1(9,sec); write_com(0x80+0x40+10); if(key3=0) delay(5); if(key3=0) sec-; if(sec=-1) sec=59; delay(10); while(!key3); data_refresh_1(9,sec); write_com(0x80+0x40+10); if(keynum1=2) if(key2=0) dela

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