畢業(yè)論文 畢業(yè)設計 機電一體化 電子鐘的設計與制作

1、黑龍江農業(yè)經(jīng)濟職業(yè)學院畢業(yè)論文電子鐘的設計與制作 姓 名： 指導教師： 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 09 1 2011年11月25日目 錄摘 要1前 言21 設計任務與要求32 設計方案33 硬件設計 33.1 AT89C51單片機簡介33.1.1 單片機的構成33.1.2 AT89C51單片機性能及特點44466665仿真結果分析15結論16參考文獻17致 謝18電子鐘的設計與制作摘要：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注，應用很廣、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。而51單片機是各單片機中最為

2、典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設計通過對它的學習、應用，以AT89C51芯片為核心，輔以必要的電路，設計了一個簡易的電子時鐘。關鍵詞：51單片機、AT89C51、電子時鐘前 言隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生活水平也在逐漸的提高，每天忙碌的的工作、學習和生活，單我們無時無刻都與時間相伴。說道時間那就離不開鐘表，想在的鐘表種類繁多，從機械表到電子表，不斷的發(fā)展進步。今天我以AT89C51芯片為主體，輔以必要的電路設計了一個電子時鐘。下面就是設計的具體過程。1.設計一個電子時鐘，并且能夠實現(xiàn)日期，星期和時分秒的現(xiàn)實和調節(jié)。2.設計出硬件電路。 3.設計出軟件編程方法，并寫出源代碼。4.用PROTEU

3、S進行仿真。5.用匯方式實現(xiàn)目的。6.利用查表，中斷等清楚，有序。本設計主要設計了一個基于AT89C51單片機的電子時鐘。并在液晶屏上顯示相應的時間，日期和星期。并通過一個控制鍵用來實現(xiàn)時間的調節(jié)。應用ISIS軟件實現(xiàn)了單片機電子時鐘系統(tǒng)的設計與仿真。該方法仿真效果真實、準確，節(jié)省了硬件資源。該設計的硬件部分主要包括89C51多功能接口芯片用于開發(fā)電子時鐘芯片、液晶顯示器用于顯示時間。3.1 AT89C51單片機簡介AT89C51單片機是一種低功耗，高性能的片內含有4KB可編程/擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Me

4、mory）的8位COMS微控制器，使用高密度，非易失存儲技術制造，并且與AT89C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對存儲器重復編程。 單片機的構成AT89C51單片機是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器和多種功能的I/O線等一臺計算機所需要的基本功能部件，AT89C51單片機單片機內包含下列幾個部件：（1） 一個8位CPU；（2）一個片內振蕩器及時鐘電路；（3）4K字節(jié)ROM程序存儲器；（4）128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器；（5）兩個16位定時器/計數(shù)器；（6）可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲器和64K外部程序存儲器空間的控制電

5、路；（7）32條可編程的I/O線（四個8位并行I/O端口）；（8）一個可編程全雙工串行口；（9）具有五個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結構。其內部機構框圖如圖3.1所示： 圖3.1 MCS-51單片機內部機構框圖3.1.2 AT89C51單片機性能及特點（1）與MCS-51微控制器產品系列兼容。（2）片內有4KB可在線重復編程的快閃擦寫存儲器（Flash Memory）。（3）存儲器可循環(huán)寫入/擦除1000次。（4）存儲數(shù)據(jù)保存時間為10年。（5）6V。（6）全靜態(tài)工作：可從0HZ到16MHZ。（7）程序存儲器具有3級加密保護。（8）1288位內部RAM。（9）32條可編程I/O線。（10）兩個1

6、6位定時器/計數(shù)器。（11）中斷結構具有5個中斷源和2個優(yōu)先級。（13） 可編程全雙工串行通道。（13）空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內容。振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內振蕩器。3.1.4 AT89C51單片機的引腳說明AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以

7、反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。圖3.3 AT89C51單片機引腳圖AT89C51單片機的內部硬件結構中除了程序存儲器由FPEROM取代了87C51單片機的EPROM外，其余部分完全相同，其管腳說明如下：（1）VCC：供電電壓（2）GND：接地（3）時鐘電路XTAL1（19腳）芯片內部振蕩電路（單級反相放大器）輸入端。XTAL2（18腳）芯片內部振蕩電路（單級反相放大器）輸出端。 （4）控制信號RST（9腳）復位

8、信號：時鐘電路工作后，在此引腳上將出現(xiàn)兩個機器周期的高電平，芯片內部進行初始復位，P0口P3口輸出高電平，將初值07H寫入堆棧指針。ALE（30腳）地址鎖存信號：當訪問外部存儲器時，P0口輸出的低8位地址由ALE輸出的控制信號鎖存到片外地址鎖存器，P0口輸出地址低8位后，又能與片外存儲器之間傳送信息。另外，ALE可驅動4個TTL門。PSEN（29腳）片外程序存儲器讀選通：PSEN低電平有效，PSEN作為程序存儲器的讀信號，輸出負脈沖，將相應的存儲單元的指令讀出并送到P0口，PSEN可驅動8個TTL門。EA/Vpp(30腳）：當EA為高電平且PC值小于0FFFH時，CPU執(zhí)行內部程序存儲器程序；

9、當EA為低電平時，CPU僅執(zhí)行外部程序存儲器程序。（5）I/O接口P0口（P0.0P0.7，3932腳）三態(tài)雙向口：P0口結構包括一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)緩沖器、一個輸出驅動電路和一個輸出控制端。P1口（P1.0P1.7，18腳）準雙向口：P1口做通用I/O接口使用，P1口的每一位口線能獨立地作用于輸入線，P1口可驅動4個TTL門。P2口（P2.0P2.7，2128腳）通用I/O接口：它做通用I/O接口使用時，是一個準雙向口，此時轉換開關MUX倒向左邊，輸出極與鎖存器相連，引腳可作為用戶I/O口線使用，輸入/輸出操作與P1口完全相同，P2口做地址總線使用。P3口（P3.0P3.7，1017腳）

10、雙功能口：P3口做通用I/O接口使用，輸出功能控制線為高電平，與非門的輸出取決于鎖存器的狀態(tài)，此時鎖存器Q端的狀態(tài)與其引腳狀態(tài)是一致的。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口使用如：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（記時器0外部輸入）；P3.5 T1（記時器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）； 單片機型號的選擇 通過對多種單片機性能的分析，最終認為89C51是最理想的電子時鐘開發(fā)芯片。89C51是一種帶4K字節(jié)

11、閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，而且它與MCS-51兼容，且具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器和1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年等特點，是最好的選擇。 數(shù)碼管顯示工作原理數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商

12、。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負極，又稱為負極。通常的數(shù)碼管又分為8段，即8個LED顯示段，這是為工程應用方便如設計的，分別為A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小數(shù)點位段。4.1 程序模塊及介紹#include#define uchar unsigned char /宏定義#define uint unsigned int /宏定義sbit rs=P35; /液晶數(shù)據(jù)/指令選擇端：1-數(shù)據(jù),0-指令sbit lcden=P34; /液晶使能控制端:1-有效,0-無效sbit shift_key=P32;/位置移動鍵sbit up_key=P33;/增加鍵uch

13、ar temp=0;/定義定時器溢出計數(shù)變量，每隔50ms產生1次溢出，temp加1uint year=2011;/定義年變量并賦初值2011年uchar month=06,day=01,week;/定義月、日、星期變量，并賦初值5月23日uchar hour=23,minute=59,second=58;/定義時、分、秒變量，并賦初值12時00分00秒uchar code week_string74=MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT,SUN;/定義星期英文縮寫表uchar data month_day12=31,0,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31;/

14、定義每月天數(shù)表/*-定時計數(shù)器T0及中斷初始化函數(shù)-*/ void init(void) TMOD=0x01;/設置定時器0為工作方式1 TH0=(65536-50000)/256;/16位計數(shù)初值除以256得到高8位初值 TL0=(65536-50000)%256;/16位計數(shù)初值除以256的余數(shù)得到低8位初值 EA=1;/開總中斷 ET0=1;/開啟定時器0中斷 EX0=1;/開啟外部中斷,外部中斷用于調整時間 PT0=1;/將定時器0中斷設置高優(yōu)先級,調整時間期不停止計時 TR0=1;/啟動定時器0/*-1ms延時函數(shù)-*/void delay(uint n) uint i,j; for

15、(i=n;i0;i-) for(j=114;j0;j-);/*-LCD1602寫指令函數(shù)-*/void LCD1602_write_com(uchar com) rs=0;/rs=0，置指令輸入狀態(tài) P0=com;/輸出指令碼 delay(1);/延時1mslcden=1;/lcden=1,使能端有效 delay(1);/延時1ms lcden=0;/lcden=0,使能端無效/*-LCD1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)-*/void LCD1602_write_dat(uchar dat) rs=1;/rs=1，置數(shù)據(jù)輸入狀態(tài) P0=dat; /輸出待顯示字符的字符碼(ASCII碼） delay(1);/

16、延時1ms lcden=1;/lcden=1,使能端有效 delay(1);/延時1ms lcden=0;/lcden=0,使能端無效 /*公歷平年的2月只有28天，公歷閏年的2月有29天。判斷公歷閏年的算法：、普通年能被4整除且不能被100整除的為閏年。 如：2011年不是閏年,2012年是閏年.2100年也不是閏年。、世紀年能被400整除的是閏年。 如：2000年是閏年，1900年不是閏年。*/void leapyear() /判斷某年是否閏年函數(shù) if (0) month_day1=29;/閏年2月29天 else month_day1=28;/平年2月28天 /*由年、月、日計算星期的

17、算法（基姆拉爾森計算公式）： W= (d+2*m+3*(m+1)/5+y+y/4-y/100+y/400) mod 7公式中d表示日期中的日數(shù)，m表示月份數(shù)，y表示年數(shù)。注意：計算時要將一月和二月看成是上一年的十三月和十四月。例：2012-1-10需要換算成2011-13-10來代入公式計算。*/uchar CaculateWeek(int y,char m, char d)/由年、月、日計算星期函數(shù) uchar w; if(m=1)m=13;y=y-1;else if(m=2)m=14;y=y-1; w=(d+2*m+3*(m+1)/5+y+y/4-y/100+y/400)%7; retur

18、n w;/*定時計數(shù)器中斷程序，每當定時計數(shù)器溢出時觸發(fā)中斷，執(zhí)行該程序*/void time0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256;/重裝初值 TL0=(65536-50000)%256; if(temp=19)/為了加快仿真速度,將temp設為1，實際應為20 temp=0; if(second=59)/為了加快仿真速度,將second設為2，實際應為59 second=0; if(minute=59)/為了加快仿真速度,將minute設為2，實際應為59 minute=0; if(hour=23)/為了加快仿真速度,將hour設為2，實際應為23 ho

19、ur=0; leapyear();/閏、平年計算 if(day=month_daymonth-1)/判斷日期是否到了每月最后一天 day=1; if(month=12) month=1; year+; else month+; else day+; else hour+; else minute+; else second+; else temp+; week=CaculateWeek(year,month,day);/根據(jù)年月日計算星期void int0() interrupt 0/外部中斷函數(shù)，當按下setup鍵時產生外部中斷進入調整狀態(tài) bit flag; uchar setup_bit

20、=0;/setup_bit用于計數(shù)移位次數(shù) EX0=0;/關閉中斷函數(shù) do/循環(huán) if(shift_key=0)/判斷移位鍵是否按下 delay(1);/延時消抖 if(shift_key=0)/確認移位鍵是否按下 while(!shift_key);/等待移位鍵釋放 if(setup_bit=10)/共12位 setup_bit=0; /移位計數(shù)值返回0 LCD1602_write_com(0x0c);/設置不顯示光標模式 else setup_bit+;/移位計數(shù)值加1 LCD1602_write_com(0x0e);/設置顯示光標模式 switch(setup_bit)/判斷調整哪位,

21、從而確定光標顯示位置 case 1: LCD1602_write_com(0x80+0x44+4);/光標設置到分個位顯示位置 break; case 2: LCD1602_write_com(0x80+0x44+3);/光標設置到分十位顯示位置 break; case 3: LCD1602_write_com(0x80+0x44+1);/光標設置到時個位顯示位置 break; case 4: LCD1602_write_com(0x80+0x44+0);/光標設置到時十位顯示位置 break; case 5: LCD1602_write_com(0x80+0x01+9);/光標設置到日個位顯

22、示位置 break; case 6: LCD1602_write_com(0x80+0x01+8);/光標設置到日十位顯示位置 break; case 7: LCD1602_write_com(0x80+0x01+6);/光標設置到月個位顯示位置 break; case 8: LCD1602_write_com(0x80+0x01+5);/光標設置到月十位顯示位置 break; case 9: LCD1602_write_com(0x80+0x01+3);/光標設置到年個位顯示位置 break; case 10: LCD1602_write_com(0x80+0x01+2);/光標設置到年十位

23、顯示位置 break; case 11: LCD1602_write_com(0x80+0x01+1);/光標設置到年百位顯示位置 break; case 12: LCD1602_write_com(0x80+0x01+0);/光標設置到年千位顯示位置 break; default: break; if(up_key=0)/判斷增加鍵是否按下 delay(1);/延時消抖 if(up_key=0)/確認增加鍵是否按下 while(!up_key);/等待增加鍵釋放 flag=1;/增加鍵已按動 else flag=0;/增加鍵未按動 else flag=0;/增加鍵未按動 if(flag)/若

24、增加鍵按動 switch(setup_bit)/判斷是哪位,從而調整哪位 case 1:if(minute%10=9)/若分個位為9 minute=minute-9;/則分個位清零 else minute+;/否則分個位加1 /LCD1602_write_com(0x80+0x44+4);/分個位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+minute%10);/寫入1602 break; case 2: if(minute/10=5)/若分十位為5 minute=minute-50;/則分十位清零 else minute=minute+10;/否則分十位加1 /LCD1602_w

25、rite_com(0x80+0x44+3);/分十位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+minute/10);/寫入1602 break; case 3: if(hour%10=9) hour=hour-9; else hour+; /LCD1602_write_com(0x80+0x44+1);/時個位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+hour%10);/寫入1602 break; case 4: if(hour/10=2) hour=hour-20; else hour=hour+10; /LCD1602_write_com(0x80+0x44+0

26、);/時十位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+hour/10);/寫入1602 break; case 5: if(day%10=9) day=day-9; else day+; /LCD1602_write_com(0x80+0x01+9);/日個位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+day%10);/寫入1602 break; case 6: if(day/10=3) day=day-30; else day=day+10;/LCD1602_write_com(0x80+0x01+8);/日十位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30

27、+day/10);/寫入1602 break; case 7: if(month%10=9) month=month-9; else month+; /LCD1602_write_com(0x80+0x01+6);/月個位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+month%10);/寫入1602 break; case 8: if(month/10=1) month=month-10; else month=month+10; /LCD1602_write_com(0x80+0x01+5);/月十位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+month/10);/寫

28、入1602 break; case 9: if(year%10=9) year=year-9; else year+; /LCD1602_write_com(0x80+0x01+3);/年個位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+year%10);/寫入1602 break; case 10: if(year%100/10=9) year=year-90; else year=year+10; /LCD1602_write_com(0x80+0x01+2);/年十位顯示位置 LCD1602_write_dat(0x30+year%100/10);/寫入1602 break;

29、default: break; while(setup_bit!=0);/若所有位未調整完則返回,否則退出調整模式 EX0=1;/重新打開外部中斷/*-LCD1602初始化函數(shù)-*/void LCD1602_init() LCD1602_write_com(0x38); /設置液晶顯示方式:16x2行，5x7點陣，8位數(shù)據(jù)總線 LCD1602_write_com(0x0c); /設置字符顯示開關及光標顯示模式:開啟字符顯示，不顯示光標 LCD1602_write_com(0x06); /設置數(shù)據(jù)指針及顯示屏移動模式：數(shù)據(jù)指針增(即光標右移），顯示屏不移 LCD1602_write_com(0x

30、01); /液晶屏幕清屏/*-主函數(shù)-*/void main() init();/定時計數(shù)器T0及中斷初始化 LCD1602_init();/LCD1602初始化 while(1) uchar i; LCD1602_write_com(0x80+0x01); /設置第1行顯示首地址01 LCD1602_write_dat(0x30+year/1000);/輸出年千位的字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+(year%1000)/100);/輸出年百位的字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+(year%100)/10);/輸出年十位的字符碼 LCD1602_wri

31、te_dat(0x30+year%10);/輸出年個位的字符碼 LCD1602_write_dat(-);/輸出-字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+month/10);/輸出月十位的字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+month%10);/輸出月個位的字符碼 LCD1602_write_dat(-);/輸出-字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+day/10);/輸出日十位的字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+day%10);/輸出日個位的字符碼 LCD1602_write_dat();/輸出(字符碼 for (i=0;i

32、3;i+) LCD1602_write_dat(week_stringweeki);/輸出星期英文縮寫字符碼 LCD1602_write_dat();/輸出)字符碼 LCD1602_write_com(0x80+0x40+0x04); /設置第2行顯示首地址04 LCD1602_write_dat(0x30+hour/10);/輸出小時十位的字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+hour%10);/輸出小時個位的字符碼 LCD1602_write_dat(:);/輸出:字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+minute/10);/輸出分十位的字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+minute%10);/輸出分個位的字符碼 LCD1602_write_dat(:);/輸出:字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+second/10);/輸出秒十位的字符碼 LCD1602_write_dat(0x30+second%10);/輸出秒個位的字符碼 5. 仿真結果