單片機(jī)原理課程設(shè)計_基于AT89C52的電子時鐘設(shè)計說明

1、 .單片機(jī)原理課程設(shè)計題 目: 基于AT89C52的電子時鐘設(shè)計 姓 名: 學(xué) 院: 專 業(yè): 班 級: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 年月日南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制aortiu目 錄摘要 2關(guān)鍵詞 2引言 21設(shè)計要求與方案論證 2 1.1設(shè)計要求 2 1.2系統(tǒng)方案選擇方案和論證 2 1.2.1單片機(jī)芯片的選擇方案和論證2 1.2.2 顯示模塊選擇方案和論證 3 1.2.3 時鐘芯片的選擇方案和論證 32.系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)3 2.1電路設(shè)計框圖 3 2.2系統(tǒng)硬件概述 3 2.3 主要單元電路的設(shè)計 4 2.3.1 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計 4 2.3.2時鐘電路模塊的設(shè)計 4 2.3.3 鍵盤模塊

2、設(shè)計 5 2.3.4蜂鳴器模塊的設(shè)計 5 2.3.5顯示模塊的設(shè)計 53. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 6 3.1程序流程框圖 6 3.2程序的設(shè)計 74.系統(tǒng)調(diào)試 7 4.1軟件調(diào)試 7 4.2硬件調(diào)試 84.3 實驗箱調(diào)試結(jié)果 85.總結(jié)心得體會 9附錄一：系統(tǒng)程序 9基于AT89C52的電子時鐘設(shè)計 指導(dǎo)教師：呂成緒 胡飛 摘要：單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是51系列的單片機(jī)，由于其使用方便、價格低廉等優(yōu)勢，在市場上占有很大的份額。AT89C52就是51系列中的一個比較成熟的型號。本設(shè)計是一個多功能的實時時鐘，帶秒表、整點(diǎn)報時、鬧鈴、調(diào)整時間等功能?？砂存I直接設(shè)置鬧鈴時間。由AT89C5

3、1單片機(jī)、DS1302、LCD1602等模塊組成?，F(xiàn)代社會，時間就是金錢，時鐘是每個人的必備品。本設(shè)計實現(xiàn)了所需功能，給大家?guī)矸奖?，整體性好、人性化強(qiáng)、可靠性高，實現(xiàn)了時鐘的多功能應(yīng)用。關(guān)鍵詞：電子時鐘；DS1302；LCD1602；引言：隨著科技的快速發(fā)展，時間的流逝,從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。美國DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能的低功耗實時時鐘電路DS1302。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進(jìn)行計時，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且DS1302的使用壽命長，誤差小。對于數(shù)字電子時鐘采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、周日、時、分、秒和溫度等

4、信息，還具有時間校準(zhǔn)等功能。該設(shè)計以AT89C51單片機(jī)作為核心，功耗小，能在3V的低壓工作，電壓可選用35V電壓供電。綜上所述，此電子時鐘具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。1.設(shè)計要求與方案 1.1設(shè)計要求：(1)啟動時顯示制作的年、月、日、制作者的學(xué)號等信息。(2)24小時計時功能（精確到秒）(3)整點(diǎn)報時功能。(4)秒表功能(5)省電功能模式（未設(shè)計） 1.2 系統(tǒng)基本方案選擇 1.2.1單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案一: 采用89C51芯片作為硬件核心，采用Flash ROM，內(nèi)部具有4KB ROM 存儲空間

5、,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計中時由于不具備ISP在線編程技術(shù), 當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二: 采用AT89S52,片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底壓工作；同時也與MCS-51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲器為8KB ROM 存儲空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 相比之下，我們在實驗箱實際仿

6、真時選擇采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)，由于proteus庫中沒有AT89S52，在原理圖仿真時采用了AT89C51. 1.2.2 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價格也相對較高,所以也不用此種作為顯示.方案二：采用LCD液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,顯示多樣,清晰可見. 本設(shè)計采用LCD1602. 1.2.3時鐘芯片的選擇方案和論證方案一：直接采用單片機(jī)定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、時、分、秒計數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時

7、間誤差較大。所以不采用此方案。方案二： 采用DS1302時鐘芯片實現(xiàn)時鐘，DS1302芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計數(shù)，而且精度高,位的RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時耗電小于300nA.綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 采用AT89C52作為主控制系統(tǒng)， DS1302提供時鐘計時，LCD1602屏幕顯示.2.系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)2.1 電路設(shè)計框圖AT89C51單片機(jī)模 塊 LCD1602 顯示模塊 DS1302 時鐘模塊 鍵盤模塊 2.2 系統(tǒng)硬件概述本電路是由AT89C51單片機(jī)為控制核心，具有在

8、線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時鐘電路由DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由LCD1602構(gòu)成. 2.3 主要單元電路的設(shè)計 2.3.1單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計 圖-1 主控制系統(tǒng) AT89C51單片機(jī)為40引

9、腳雙列直插芯片,有四個I/O口P0,P1,P2,P3。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如上圖所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出.第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路.如圖-1 所示.2.3.2時鐘電路模塊的設(shè)計圖-2 DS1302的引腳圖圖-2示出DS1302的引腳排列，其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時，

10、Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RSTS置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動行時，在Vcc大于等于2.5V之前，RST必須保持低電平。中有在SCLK 為低電平時，才能將RST置為高電平

11、，I/O為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。SCLK始終是輸入端。 2.3.3 鍵盤模塊設(shè)計 圖-3 鍵盤模塊如圖-3，K1、K2、K3、K4均為多功能鍵。K1為秒表設(shè)置鍵，按K4鍵時為時鐘確定鍵；K2在K4按下時為時鐘下調(diào)鍵，在K3按下時為鬧鐘確定鍵，在K1按下時為秒表開始鍵；K3為鬧鐘設(shè)置鍵，在K4按下時為時鐘上調(diào)鍵，在K1按下時為秒表暫停鍵；K4為時鐘設(shè)置鍵，在K3按下時為鬧鐘移位鍵，在K1按下時為秒表退出鍵。2.3.4蜂鳴器模塊的設(shè)計圖-4 聲音輸出模塊 鬧鈴時間到和整點(diǎn)時，P3_7給低電平，蜂鳴器響。 2.3.5顯示模塊的設(shè)計圖-5 LCD顯示輸出模塊 如圖5，1腳VSS和3腳VEE為電源接地

12、，第2管腳VDD接電源，第4管腳RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器；RW為讀寫信號線，高電平1時進(jìn)行讀操作，低電平0時進(jìn)行寫操作；E(或EN)端為使能(enable)端； 第714腳D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端?？刂坪蛿?shù)據(jù)端都接了上拉電阻用來驅(qū)動。 3.系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3.1程序流程框圖 圖-A 主程序流程圖 圖-B 時間調(diào)整程序流程圖 3.2 程序的設(shè)計 見附錄4.系統(tǒng)調(diào)試 4.1軟件調(diào)試結(jié)果 時鐘主界面 用戶 設(shè)置鬧鈴界面 秒表界面 時鐘仿真圖 4.2 硬件調(diào)試結(jié)果 起初蜂鳴器有點(diǎn)問題不響，后來發(fā)現(xiàn)是定義錯端口引起的。其他功能正常。 4.3 實驗箱調(diào)試結(jié)果實現(xiàn)

13、功能的具體方法：時鐘主界面時按下K1鍵進(jìn)入秒表功能，按K2秒表開始，再按K3秒表停，按鍵K4返回時間顯示；按K4開始調(diào)試（移位“年秒”），接著按K2、K3調(diào)節(jié)時間增減；按K2開啟鬧鐘，K3調(diào)節(jié)時間，K4（移位“時分”）；按“年秒”的順序移位，按鍵K2進(jìn)行減運(yùn)算，按鍵K3進(jìn)行加運(yùn)算，按鍵K1返回到主界面并顯示設(shè)置值。按下K3鍵,實現(xiàn)鬧鐘定時調(diào)整，按鍵K4進(jìn)行“分-秒”移位，按鍵K3進(jìn)行上調(diào)，按鍵K2返回到主界面。主界面K2實現(xiàn)開啟/關(guān)閉鬧鐘的功能。按下K1鍵進(jìn)入秒表，按鍵K2開始計時，K3暫停計時，K4返回到主界面。5.總結(jié)心得體會：這次實習(xí)我們組選擇的是電子時鐘設(shè)計。實習(xí)任務(wù)包括理論設(shè)計、調(diào)試

14、與仿真、撰寫設(shè)計報告等。其中理論設(shè)計又包括選擇總體方案，硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計；硬件設(shè)計包括單元電路，選擇元器件及計算參數(shù)等；軟件設(shè)計包括模塊化層次結(jié)構(gòu)圖，程序流程圖。程序設(shè)計是課程設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開始以為時鐘會很簡單，就算遇到問題應(yīng)該也很好解決，但當(dāng)自己真正去做的時候，發(fā)現(xiàn)了好多困難。于是查資料，問同學(xué)。經(jīng)過和同學(xué)的探討，通過調(diào)試進(jìn)一步完善程序設(shè)計，最后雖然省電模式?jīng)]實現(xiàn)但其他基本達(dá)到課題所要求的指標(biāo)。完成了實習(xí)任務(wù)。這次實習(xí)我更加了解了單片機(jī)的應(yīng)用，更加牢牢的掌握了書本知識與現(xiàn)實的結(jié)合，總之這是實習(xí)收獲很大，以后還需多動手實踐，多練習(xí)編程，才能熟練掌握單片機(jī)。窗體頂端附錄一：程序：#i

15、nclude<reg52.h>#include<INTRINS.H>#include<lcd1602.h>#include<ds18b20.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define TIME (0X10000-50000)#define FLAG 0xf4/鬧鐘標(biāo)志sbit rst=P12; /DSsbit clk=P10;sbit dat=P11;sbit rs=P20;/LCDsbit rw=P21;sbit e=P22;sbit beep=P13;sbit

16、mbkey=P14;uchar k;uchar flag;uchar i=20,j,time116;uchar alarm2,time215,time3;time53;uchar code Day=31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31; /12個月的最大日期(非閏年)uchar key2num,ms=0,mbmiao=0,mbfen=0,mbkeynum,num; /ms秒表進(jìn)數(shù)， mbmiao.mbfen秒表的秒.分，key2num是key5的計數(shù)uchar code table=" 32210324 GYY"uchar code tab

17、le1=" 32210326 GLQ"uchar code table4=" 00:00:00 MB " void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);delay1ms(uchar time)/延時1ms uchar i,j;for(i=0;i<time;i+) for(j=0;j<250;j+);/LCD驅(qū)動部分enable() rs=0;rw=0;e=0;delay1ms(3);e=1;write2(uchar i) P0=i;rs=1;rw=0;

18、e=0;delay1ms(2);e=1;write1(uchar data *address,m) uchar i,j;for(i=0;i<m;i+,address+) j=*address;write2(j);/LCD顯示lcdshow() P0=0XC;/顯示器開、光標(biāo)關(guān)enable();P0=0x80;/第一行015enable();write1(time1,16);P0=0xc1;/第二行114enable();write1(time2,15);/DS1302讀寫子程序write(uchar address) uchar i;clk=0;_nop_();rst=1;_nop_()

19、;for(i=0;i<8;i+) dat=address&1;_nop_();clk=1;address>>=1;clk=0;uchar read() uchar i,j=0;for(i=0;i<8;i+) j>>=1;_nop_();clk=0;_nop_();if(dat)j|=0x80;_nop_();clk=1;return(j);/部分顯示數(shù)據(jù)初始化timestart() time16=time19='-'time12='2',time13='0' time22=time25=':&#

20、39; write(0xc1); alarm0=read(); rst=0; write(0xc3);alarm1=read(); rst=0; write(0xc5);time10=read();rst=0;/讀取時間readtime() uchar i,m,n;write(0x8d);/讀取年份m=read();rst=0;time14=m/16+0x30;time15=m%16+0x30;time115=m+0x30;for(i=7,n=0x89;i<11;i+=3,n-=2)/讀取月份和日期 write(n);m=read();rst=0;time1i=m/16+0x30;tim

21、e1i+1=m%16+0x30;for(m=0,i=0,n=0x85;i<7;i+=3,n-=2,m+)/讀取時,分,秒 write(n);timem=read(); /將實時的時分秒給timerst=0;time2i=timem/16+0x30;time2i+1=timem%16+0x30;baoshi() /整點(diǎn)報時 beep=1; if(time1=0)if(time2=0)beep=0;delay(10);beep=1; /鬧鐘部分showalarm() uchar i; for(i=1;i<10;i+)beep=0;delay(1000);beep=1;/根據(jù)日期的變動自

22、動調(diào)整星期/設(shè)置時間settime()uchar i=0x85,year,month,day,n;time26=time27=0x30,time114=time115=0x20;lcdshow();while(1)P0=0x0e;/顯示器開顯示、開光標(biāo)enable();P0=i; /定光標(biāo)enable();P1=0xf0;if(P1!=0Xf0)/有按鈕按下delay1ms(100);/延時0.1s去抖動if(P1!=0Xf0)j=7;if(P1=0X70) /K1，設(shè)置時鐘i+=3;if(i=0x8e)i=0xc2;else if(i>0xc5)i=0x85;else if(P1=0x

23、b0) /K2，上調(diào)year=(time14&0xf)*10+(time15&0xf);month=(time17&0xf)*10+(time18&0xf);day=(time110&0xf)*10+(time111&0xf);if(i=0x85)year+;if(year>99)year=0;if(year%4)!=0)if(month=2&&day=29)day=28;else if(i=0x88)month+;if(month>12)month=1;if(day>Daymonth-1)day=Daymont

24、h-1;if(month=2&&(year%4)=0)day=29;else if(i=0x8b)day+;if(day>Daymonth-1)if(month=2&&(year%4)=0)if(day>29)day=1;if(month!=2)day=1;else if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n+;if(n>23)n=0;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time23&0xf)*10+(time24&0xf);

25、n+;if(n>59)n=0;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;time14=year/10+0x30;time15=year%10+0x30;time17=month/10+0x30;time18=month%10+0x30;time110=day/10+0x30;time111=day%10+0x30;lcdshow();else if(P1=0xd0) /K3，下調(diào) year=(time14&0xf)*10+(time15&0xf);month=(time17&0xf)*10+(time18&0xf);day=(ti

26、me110&0xf)*10+(time111&0xf);if(i=0x85)year-;if(year<1)year=99;if(year%4)!=0)if(month=2&&day=29)day=28;else if(i=0x88)month-;if(month<1)month=12;if(day>Daymonth-1)day=Daymonth-1;if(month=2&&(year%4)=0)day=29;else if(i=0x8b)day-;if(day<1)if(month=2&&(year%4)

27、=0)day=29;if(month!=2)day=Daymonth-1;else if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n-;if(n<0)n=23;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time23&0xf)*10+(time24&0xf);n-;if(n<0)n=59;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;time14=year/10+0x30;time15=year%10+0x30;time17=month/10+0x30;t

28、ime18=month%10+0x30;time110=day/10+0x30;time111=day%10+0x30;lcdshow();else if(P1=0xe0) /K4,確定設(shè)置 delay1ms(1000);write(0x8c);write(time14&0xf)*16+(time15&0xf);rst=0;write(0x8a);rst=0;for(i=7,n=0x88;i<11;i+=3,n-=2)write(n);write(time1i&0xf)*16+(time1i+1&0xf);rst=0;for(i=0;i<7;i+=3

29、,n-=2)write(n);write(time2i&0xf)*16+(time2i+1&0xf);rst=0;TR0=0;return;elseTR0=0;return;if(j=0)TR0=0;return;/設(shè)置鬧鐘setalarm()uchar i,n;for(i=1;i<16;i+)time1i=0x20;time20=alarm0/16+0x30;time21=(alarm0&0x0f)+0x30;time23=alarm1/16+0x30;time24=(alarm1&0x0f)+0x30;time26=time27=0x30;lcdsho

30、w();i=0xc2;while(1)P0=0xe;/顯示器開、光標(biāo)開enable();P0=i;/定光標(biāo)enable();P1=0xf0;if(P1!=0Xf0)/有按鈕按下delay1ms(100);/延時0.1s去抖動if(P1!=0Xf0)j=7;if(P1=0X70)i+=3;if(i>0xc5)i=0xc2;else if(P1=0xb0)/按K2，設(shè)鬧鐘if(i=0xc2)n=(time20&0xf)*10+(time21&0xf);n+;if(n>23)n=0;time20=n/10+0x30;time21=n%10+0x30;elsen=(time

31、23&0xf)*10+(time24&0xf);n+;if(n>59)n=0;time23=n/10+0x30;time24=n%10+0x30;lcdshow();else if(P1=0xd0) /確定鬧鐘設(shè)置 write(0xc0);write(time20&0x0f)*16+(time21&0x0f);rst=0;write(0xc2);write(time23&0xf)*16+(time24&0xf);rst=0;time10=FLAG;write(0xc4);write(time10);rst=0;TR0=0;timestart

32、();return;elseTR0=0;timestart();return;if(j=0)TR0=0;timestart();return;/lcdwrite() LCD寫指令void lcdwrite(uchar write)rs=0;P0=write;delay(1); e=1;delay(1); e=0; /lcdshuju() LCD寫數(shù)據(jù)void lcdshuju(uchar shuju)rs=1;P0=shuju;delay(1);e=1;delay(1);e=0; /秒表部分void write_sfm(uchar add ,uchar date) /秒顯示函數(shù) uchar s

33、hi,ge;shi=date/10;ge=date%10;lcdwrite(0x80+0x40+add);lcdshuju(0x30+shi);lcdshuju(0x30+ge);void mbiao( ) /秒表函數(shù) lcdwrite(0x80+0x40); for(num=0;num<16;num+) lcdshuju(table4num); start: while(1) if(P1!=0Xf0) delay1ms(100);/延時0.1s去抖動 if(P1!=0Xf0) if(P1=0xd0)/秒表開始計數(shù) TR1=1; ET1=1; else if(P1=0xb0) /秒表暫停計數(shù) TR1=0; else if(P1=0x70) /退出 return; goto start; void init()e=0;rw=0;lcdwrite(0x38