學校課程設計必備,基于單片機的定時插座,Proteus課程論文

1、淮南師范學院 電氣信息工程學院 電子信息工程專業(yè) Proteus課程論文 成績課程論文題 目： 基于MCS51單片機的鬧鐘 提醒器設計報告 學生姓名： 陳 浩 敏 學生學號： 1008030204 系 別： 電氣信息工程學院 專 業(yè)： 電子信息工程 年 級： 10級 任課教師： 張 水 鋒 電氣信息工程學院制2012年12月目錄一、設計方案選定:31.1 前言31.2 實驗目的31.3總體設計要求31.3.1、基本要求31.3.2、自由發(fā)揮部分31.4 方案選定4二、硬件電路設計42.1 AT89C5242.2 復位電路42.3 晶振電路52.4 時鐘顯示52.4.1 LCD16026 2.4

2、.2 DS1302：62.5 程序框圖62.6 基本電路及工作原理7三、軟件設計和仿真83.1 軟件設計83.2 Proteus仿真25四、課程設計體會26參考文獻27基于MCS51單片機的鬧鐘提醒器學生：陳浩敏指導教師：張水鋒電氣信息工程學院 電子信息工程專業(yè)一、設計方案選定:1.1 前言：單片計算機即單片微型計算機，（Single-Chip Microcomputer）。是集CPU ,RAM ,ROM,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動化上。而51單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設計通過對它的學習，應用，從而達

3、到學習、設計、開發(fā)軟、硬的能力。基于單片機的定時和控制裝置在許多行業(yè)有著廣泛的應用。而數(shù)字定時鬧鐘是其中最基本，也是最有代表性的一個實例。數(shù)字定時鬧鐘的設計方法有許多種，例如，可以用中小規(guī)模集成電路組成數(shù)字定時鬧鐘，也可以利用專用的時鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成數(shù)字定時鬧鐘，還可以利用單片機來實現(xiàn)數(shù)字定時鬧鐘。這些方法都各有其特點，其中，利用單片機來實現(xiàn)數(shù)字定時鬧鐘具有編程靈活、精度高等特點，便于數(shù)字定時鬧鐘功能的擴充，同時還可以用該數(shù)字定時鬧鐘發(fā)出各種控制信號。1.2 實驗目的： 1、熟悉集成電路的引腳安排。 2、掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。 3、充分認識單片機設計。 4、

4、了解數(shù)字鐘的組成及工作原理。 5、提高同學們的動手能力和編程技巧。1.3總體設計要求: 1.3.1、基本要求： (1) 顯示準確的北京時間（時、分、秒），可用24小時制式； (2) 隨時可以調(diào)校時間； (3)鬧鈴功能。 1.3.2、自由發(fā)揮部分： (1)秒表功能； (2)增加公歷日期顯示功能（年、月、日），年號只顯示最后兩位； (3) 隨時可以調(diào)校年、月、日； (4) 允許通過轉(zhuǎn)換功能鍵轉(zhuǎn)換顯示時間或日期。1.4 方案選定：思路：基于單片機的數(shù)字定時鬧鐘在設計時需要解決三個方面的主要問題：一是LCD顯示模塊的驅(qū)動和編程，二是有關單片機中定時器的使用，三是如何利用單片機的外中斷實現(xiàn)時鐘功能和運行

5、模式的轉(zhuǎn)化。在基于單片機系統(tǒng)的數(shù)字定時鬧鐘電路中，除了基本的單片機系統(tǒng)和外圍電路外，還需要外部的控制和顯示裝置。在本設計中，輸入裝置是按鍵開關，用于控制數(shù)字定時鬧鐘的運行模式，顯示裝置是LCD液晶顯示器。該數(shù)字定時鬧鐘是由AT89C52單片機控制的，可以達到以下效果：1、能夠顯示“時時-分分-秒秒”。2、能夠設定定時時間、修改定時時間。3、定時時間到能夠發(fā)出一分鐘的報警聲。AT89C52的指令系統(tǒng)和引腳與8051完全兼容，片內(nèi)有128B 的RAM、32條I/O口線、2個16位定時計數(shù)器、5個中斷源、一個全雙工串行口等。顯示部分采用六位一體的共陽極數(shù)碼管。二、硬件電路設計：2.1 AT89C52

6、： AT89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。 主要功能特性： 1、兼容MCS51指令系統(tǒng)。2、8k可反復擦寫(>1000次）Flash ROM。 3、32個雙向I/O口。 4、256x8bit內(nèi)部RAM。 5、3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷。 6、時鐘頻率0-24MHz 7、2個串行中斷，可編程UART串行通道，2個外部中斷源，共6個中斷源 ，2個讀寫中斷口線，3級加密位，低功耗空閑和掉電模式，軟件設置睡眠和喚醒功能。 2.2 復位電路：       為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不

7、可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.755.25V。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。 2.3 晶振電路：晶振在數(shù)字電路的基本作用是提供一個時序控制的標準時刻。數(shù)字電路的工作是根據(jù)電路設計，在某個時刻門完成特定的任務，如果沒有一個時序控制的標準時刻，整個數(shù)字電路就會成為“聾子”，不知道什么時刻該做什么事情了。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同

8、步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振的工作原理： 主板時鐘芯片即分頻器的原始工作振蕩頻率，由石英晶體多諧振蕩器的諧振頻率來產(chǎn)生，晶振其實是一個頻率產(chǎn)生器，他主要把傳進去的電壓轉(zhuǎn)化為頻率信號。提供給分頻率一個基準的14.318MHZ的振蕩頻率，它是一個多諧振蕩器的正回饋環(huán)電路，也就是說它把輸入作為輸出，把輸出作為輸入的回饋頻率，象這樣一個永無休止的循環(huán)自激過程。2.4 時鐘顯示 2.4.1 LCD1602：工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。（16列2行） 2.4.2 DS1302： 引腳功能及結構 DS1302的引腳排列,其中Vcc

9、1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc10.2V時，Vcc2給DS1302供電。當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。 下圖為DS1302的引腳功能圖： DS1302封裝圖 要特別說明的是備用電源B1，可以用電池或者超級電容器(0.1F以上)。雖然DS1302在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池?？梢杂美鲜诫?/p>

10、腦主板上的3.6V充電電池。如果斷電時間較短(幾小時或幾天)時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。100 F就可以保證1小時的正常走時。DS1302在第一次加電后，必須進行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間。2.5 程序框圖：LCD液晶顯示電路復位、時鐘等電路單片機 鬧鐘鈴聲指示電路按鈕電路電源系統(tǒng)電子鬧鐘的主電路指的是圖中的框部分，主要設計到單片機電路和按鍵按鈕電路，主機的設計具體地說有：（1）系統(tǒng)時鐘電路設計；（2）系統(tǒng)復位電路設計；（3）按鍵與按鈕電路設計；（4）鬧鈴聲指示電路設計。本設計是定時鬧鐘的設計，由單片機AT89C52芯片和LCD液晶顯示器為核心，輔以時鐘芯片等必

11、要電路，構成的一個單片機電子定時鬧鐘。電子鐘設計可以采用數(shù)字。初始化2 程序流程圖計時時間顯示 比較蜂鳴器響Y鬧鐘？鬧鐘標志N讀鍵讀鍵判斷定時設定值2.6 基本電路及工作原理：定時鬧鐘的設計，由單片機AT89C52芯片和DS1302和LCD液晶顯示器為核心，輔以必要的電路，構成一個單片機電子定時鬧鐘。電子鐘設計可以采用數(shù)字電路實現(xiàn)，也可以采用單片機來完成。AT89C52的指令系統(tǒng)和引腳與8051完全兼容，片內(nèi)有128B 的RAM、32條I/O口線、2個16位定時計數(shù)器、5個中斷源、一個全雙工串行口等。AT89C52結合用LCD液晶顯示器設計的簡易定時鬧鐘，可以設置限制的時間及顯示鬧鐘設置時間，

12、若時間一到則發(fā)車一陣聲響，進一步可以擴充控制電器的啟停。定時鬧鐘包括時間顯示，按鍵電路，復位電路，鬧鈴指示電路等等幾部分。三、軟件設計和仿真： 3.1 軟件設計:#include <AT89x51.h>#include <string.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key_set =P10;sbit key_add =P11;sbit key_sub =P12;sbit key_break =P13;sbit bell =P30;s

13、bit RS=P25;sbit RW=P26;sbit E =P27;sbit T_CLK=P22;sbit T_IO =P21;sbit T_RST=P20;sbit ACC0=ACC0;sbit ACC7=ACC7;uchar alarm_temp2=0,0;/時、分uchar time_temp7=0x00,0x00,0x00,0x19,0x12,0x03,0x12,;/存放初始化時間及從ds1302讀取的數(shù)據(jù) /數(shù)據(jù)格式：秒 分 時 日 月 星期 年 /初始時間： 00-00-00-03-19- 12 -12bit m;void InitTimer0(void) /50ms中斷，用于產(chǎn)

14、生":"的閃爍 TMOD = 0x01; TH0 = 0x3C; TL0 = 0x0B0; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; /*定時器延時，n為延時的微秒數(shù)，整個程序可用*/void delay(uint n) TH1=-n/236; TL1=-n%236; TR1=1; while(!TF1) TF1=0; TR1=0;void delay_4s(void) /誤差 0us unsigned char a,b,c; for(c=252;c>0;c-) for(b=230;b>0;b-) for(a=33;a>0;a-); _nop_(

15、); /if Keil,require use intrins.h/* LCD1602驅(qū)動程序 *void lcd_wdat(uchar m) RS=1; RW=0; P0=m; delay(1); E=1; delay(1); E=0; void lcd_wcmd(uchar h) RS=0; RW=0; P0=h; delay(1); E=1; delay(1); E=0;void lcd_init(void) delay(15000); lcd_wcmd(0x38); delay(5000); lcd_wcmd(0x38); delay(5000); lcd_wcmd(0x38); de

16、lay(5000); lcd_wcmd(0x0c); lcd_wcmd(0x06); lcd_wcmd(0x01);/*-*/*ds1302讀寫程序*/void RTInputByte(uchar d) /往DS1302寫入1Byte數(shù)據(jù) (內(nèi)部函數(shù)),d 寫入的數(shù)據(jù) uchar i; ACC = d; for(i=8; i>0; i-) T_IO = ACC0; /*相當于匯編中的 RRC */ T_CLK = 1; T_CLK = 0; ACC = ACC >> 1; uchar RTOutputByte(void) /從DS1302讀取1Byte數(shù)據(jù) (內(nèi)部函數(shù)) /

17、uchar i; for(i=8; i>0; i-) ACC = ACC >>1; /*相當于匯編中的 RRC */ ACC7 = T_IO; T_CLK = 1; T_CLK = 0; return(ACC); void W1302(uchar ucAddr, uchar ucDa)/往DS1302寫入數(shù)據(jù) /先寫地址，后寫命令/數(shù)據(jù) (內(nèi)部函數(shù)) T_RST = 0; /ucAddr: DS1302地址, ucData: 要寫的數(shù)據(jù) T_CLK = 0; T_RST = 1; RTInputByte(ucAddr); /* 地址，命令 */ RTInputByte(ucD

18、a); /* 寫1Byte數(shù)據(jù)*/ T_CLK = 1; T_RST = 0;uchar R1302(uchar ucAddr)/讀取DS1302某地址的數(shù)據(jù),先寫地址，后讀命令/數(shù)據(jù) (內(nèi)部函數(shù)) /ucAddr: DS1302地址 uchar ucData; /ucData :讀取的數(shù)據(jù) T_RST = 0; T_CLK = 0; T_RST = 1; RTInputByte(ucAddr); /* 地址，命令 */ ucData = RTOutputByte(); /* 讀1Byte數(shù)據(jù) */ T_CLK = 1; T_RST = 0; return(ucData);void set13

19、02(uchar *pClock) /設置初始時間,先寫地址，后讀命令/數(shù)據(jù)(寄存器多字節(jié)方式) /簆Clock: 設置時鐘數(shù)據(jù)地址 格式為: 秒 分 時 日 月 星期 年 uchar i; uchar ucAddr = 0x80; W1302(0x8e,0x00); /* 控制命令,WP=0,寫操作*/ for(i =7; i>0; i-) W1302(ucAddr,*pClock); /* 秒 分 時 日 月 星期 年 */ pClock+; ucAddr +=2; W1302(0x8e,0x80); /* 控制命令,WP=1,寫保護*/*-開機顯示-*/void display1(

20、void) uchar i; uchar code dis4="week" uchar code p116="Name:Chen haomin" uchar code p216=" No:1008030204 " delay(1000); for(i=0;i<16;i+) lcd_wcmd(0x80|i); lcd_wdat(p1i); for(i=0;i<16;i+) lcd_wcmd(0xc0|i); lcd_wdat(p2i); delay_4s(); lcd_init(); delay(1000); delay(1

21、000); lcd_wcmd(0x80);/2 lcd_wdat(0x32); lcd_wcmd(0x81);/0 lcd_wdat(0x30); for(i=0;i<4;i+) delay(10);lcd_wcmd(0x80|i+0x0b);lcd_wdat(disi); /*-顯示部分-*/void disp(void) /*顯示時間*/ lcd_wcmd(0x82); lcd_wdat(R1302(0x8d)/16+0x30);/年 lcd_wcmd(0x83); lcd_wdat(R1302(0x8d)%16+0x30); lcd_wcmd(0x84); /- lcd_wdat(

22、45); lcd_wcmd(0x85); lcd_wdat(R1302(0x89)/16+0x30);/月 lcd_wcmd(0x86); lcd_wdat(R1302(0x89)%16+0x30); lcd_wcmd(0x87); /- lcd_wdat(45); lcd_wcmd(0x88); lcd_wdat(R1302(0x87)/16+0x30);/日 lcd_wcmd(0x89); lcd_wdat(R1302(0x87)%16+0x30); lcd_wcmd(0x8a); lcd_wdat(32); lcd_wcmd(0x8f); lcd_wdat(R1302(0x8b)%16+

23、0x30);/星期 lcd_wcmd(0xc0); lcd_wdat(R1302(0x85)/16+0x30);/時 lcd_wcmd(0xc1); lcd_wdat(R1302(0x85)%16+0x30); /lcd_wcmd(0xc2); /: /lcd_wdat(58); lcd_wcmd(0xc3); lcd_wdat(R1302(0x83)/16+0x30);/分 lcd_wcmd(0xc4); lcd_wdat(R1302(0x83)%16+0x30); /lcd_wcmd(0xc5); /lcd_wdat(58); /: lcd_wcmd(0xc6); lcd_wdat(R13

24、02(0x81)/16+0x30);/秒 lcd_wcmd(0xc7); lcd_wdat(R1302(0x81)%16+0x30); /*顯示鬧鐘*/ lcd_wcmd(0xcb); lcd_wdat(alarm_temp1/10+0x30);/時 lcd_wcmd(0xcc); lcd_wdat(alarm_temp1%10+0x30); lcd_wcmd(0xcd); lcd_wdat(58); lcd_wcmd(0xce); lcd_wdat(alarm_temp0/10+0x30);/分 lcd_wcmd(0xcf); lcd_wdat(alarm_temp0%10+0x30);/秒

25、/*-系統(tǒng)設置-*/void sys_set(void) uchar i,j; uchar key_state=0; TR0=0; /停止閃爍，顯示":" lcd_wcmd(0xc2); lcd_wdat(58); lcd_wcmd(0xc5); lcd_wdat(58); while(key_break) if(!key_set) /adjust the key state delay(10000); if(!key_set) while(!key_set); key_state+; if(key_state=9) key_state=0; switch(key_stat

26、e)/調(diào)整時間時，需要的時候再讀出各寄存器的值，以完成調(diào)整時間的要求 /雖然會浪費一定的空間，但能保證較快地響應請求 /在每次讀出數(shù)據(jù)后應將bcd碼轉(zhuǎn)化為16進制數(shù)，調(diào)整完成后，再將16進制數(shù)轉(zhuǎn)化為bcd碼，最后給ds1302送數(shù) case 0:/時鐘 秒調(diào)整 time_temp0 lcd_wcmd(0xc8); lcd_wdat(67);/c lcd_wcmd(0xc9); lcd_wdat(45);/- lcd_wcmd(0xca); lcd_wdat(83); /s time_temp0=R1302(0x81);/讀出秒寄存器 time_temp0=time_temp0/16*10+ti

27、me_temp0%16;/轉(zhuǎn)化為16進制數(shù) if(!key_add) delay(10000); if(!key_add) while(!key_add); time_temp0+; if(time_temp0=60) time_temp0=0; if(!key_sub) delay(10000); if(!key_sub) while(!key_sub); time_temp0-; if(time_temp0=255)time_temp0=59; W1302(0x8e,0x00); W1302(0x80,time_temp0/10*16+time_temp0%10); W1302(0x8e,

28、0x80); break; case 1:/時鐘 分調(diào)整 lcd_wcmd(0xc8); lcd_wdat(67);/c lcd_wcmd(0xc9); lcd_wdat(45);/- lcd_wcmd(0xca); lcd_wdat(77);/m time_temp1=R1302(0x83);/讀出分寄存器 time_temp1=time_temp1/16*10+time_temp1%16; if(!key_add) /+ delay(10000); if(!key_add) while(!key_add); time_temp1+; if(time_temp1=60) time_temp1

29、=0; if(!key_sub) /- delay(10000); if(!key_sub) while(!key_sub); time_temp1-; if(time_temp1=255) time_temp1=59; W1302(0x8e,0x00); W1302(0x82,time_temp1/10*16+time_temp1%10); W1302(0x8e,0x80); break; case 2:/時鐘 時調(diào)整 lcd_wcmd(0xc8); lcd_wdat(67);/c lcd_wcmd(0xc9); lcd_wdat(45);/- lcd_wcmd(0xca); lcd_wda

30、t(72);/h time_temp2=R1302(0x85);/讀出時寄存器 time_temp2=time_temp2/16*10+time_temp2%16; if(!key_add) /+ delay(10000); if(!key_add) while(!key_add); time_temp2+; if(time_temp2=24)time_temp2=0; if(!key_sub) /- delay(10000); if(!key_sub) while(!key_sub); time_temp2-; if(time_temp2=255) time_temp2=23; W1302(

31、0x8e,0x00); W1302(0x84,time_temp2/10*16+time_temp2%10);/轉(zhuǎn)換為bcd碼 W1302(0x8e,0x80); break; case 3:/時鐘 日調(diào)整 lcd_wcmd(0xc8); lcd_wdat(67);/c lcd_wcmd(0xc9); lcd_wdat(45);/- lcd_wcmd(0xca); lcd_wdat(68);/d time_temp3=R1302(0x87);/讀出日寄存器 time_temp3=time_temp3/16*10+time_temp3%16; time_temp6=R1302(0x8d);/讀年

32、,用于判斷平年與閏年 i=time_temp6/16*10+time_temp6%16;/轉(zhuǎn)化為16進制 j=R1302(0x89);/讀月 if(!key_add) /+ delay(10000); if(!key_add) while(!key_add); time_temp3+;if(j=0x02) if(time_temp3=30)&&(i%4) time_temp3=0; if(time_temp3=29)&&(!(i%4) time_temp3=0; if(j=0x01)|(j=0x03)|(j=0x05)|(j=0x07)|(j=0x08)|(j=

33、0x10)|(j=0x12) if(time_temp3=32) time_temp3=0; if(j=4)|(j=6)|(j=9)|(j=0x11) if(time_temp3=31) time_temp3=0; if(!key_sub) /- delay(10000); if(!key_sub) while(!key_sub); time_temp3-; if(j=2) /2月 if(time_temp3=255)&&(i%4) time_temp3=29; if(time_temp3=255)&&(!(i%4) time_temp3=28; if(j=1)

34、|(j=3)|(j=5)|(j=7)|(j=8)|(j=0x10)|(j=0x12)/1、3、5、7、8、10、12月 if(time_temp3=255) time_temp3=31; if(j=4)|(j=6)|(j=9)|(j=0x11)/4、6、9、11月 if(time_temp3=255) time_temp3=30; W1302(0x8e,0x00); W1302(0x86,time_temp3/10*16+time_temp3%10);/回寫 W1302(0x8e,0x80); break; case 4:/時鐘 月調(diào)整 lcd_wcmd(0xc8); lcd_wdat(67)

35、;/c lcd_wcmd(0xc9); lcd_wdat(45);/- lcd_wcmd(0xca); lcd_wdat(77);/m time_temp4=R1302(0x89);/讀出分寄存器 time_temp4=time_temp4/16*10+time_temp4%16; if(!key_add) /+ delay(10000); if(!key_add) while(!key_add); time_temp4+; if(time_temp4=13) time_temp4=0; if(!key_sub) /- delay(10000); if(!key_sub) while(!key

36、_sub); time_temp4-; if(time_temp4=255) time_temp4=12; W1302(0x8e,0x00); W1302(0x88,time_temp4/10*16+time_temp4%10); W1302(0x8e,0x80); break; case 5:/時鐘 星期調(diào)整 lcd_wcmd(0xc8); lcd_wdat(67);/c lcd_wcmd(0xc9); lcd_wdat(45);/- lcd_wcmd(0xca); lcd_wdat(87);/w time_temp5=R1302(0x8b);/讀出星期寄存器 time_temp5=time

37、_temp5/16*10+time_temp5%16; if(!key_add) /+ delay(10000); if(!key_add) while(!key_add); time_temp5+; if(time_temp5=8) time_temp5=1; if(!key_sub) /- delay(10000); if(!key_sub) while(!key_sub); time_temp5-; if(time_temp5=0) time_temp5=7; W1302(0x8e,0x00); W1302(0x8a,time_temp5/10*16+time_temp5%10); W1302(0x8e,0