單片機課程設計實驗報告

1、基于單片機的電子鐘設計目錄 TOC o 1-5 h z 第一章電子時鐘設計21.1 設計原理簡介21.2 設計功能3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 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 LCD16025 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第三章 單元電路的硬件設計6硬件原理框圖6單片機 STC89C52 系統(tǒng)的設計6時鐘電路7復位電路7鍵盤接口電路8LCD 1 6 0 2顯示8 HYPE

2、RLINK l bookmark10 o Current Document 第四章設計總原理圖9第五章心得體會9第六章源程序10前言：課程設計題目電子時鐘、日歷任務下達日期2013 年 6 月 17 日設計提交期限2013年7月5日設計主要 內容使用 89C51、LCD1602 , “時分秒”和“星期”設計一個能同時顯示“年月日” 的電子作品主要技術要 求及參數基本要求：時鐘走一天的誤差小于1秒鐘時間、星期、日歷均可以通過按鍵調節(jié)設置成果提交 形式技術報告一份，制作實物一件。設計進度安 排第1周查資料，研究設計題目、內容及要求并進行初步設計。 第2周設計、安裝及調試，并撰寫設計報告。第2周周五

3、上午提交設計報告并現場答辯。摘要數字鐘已成為人們日常生活中必不可少的必需品，廣泛用于個人家庭以及辦 公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數字 集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，使數字鐘具有走時準確、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域。盡管目 前市場上已有現成的數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字鐘電路的設計，因此進行數字鐘的設計是必 要的。在這里我們將已學過的比較零散的數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計電路，寫程序、調試電路的能力。單

4、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 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改造和產品的更新?lián)Q代，應用前景廣闊。一、作品介紹該電子鐘使用AT89S51為核心，采用LCD1602液晶屏顯示，動態(tài)顯示技術。產用 外部接5V電源供電，內部添加了一個4.8V左右的電池以防突然斷電后還能保持 原先數據不變。該產品簡單易于操作，可以實現以下功能：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、設計目的1、鞏固、加深和擴大51

5、 系列單片機應用的知識面，提高綜合及靈活運用所學知 識解決工業(yè)控制的能力；2、學會怎么使用LCM602，并且要知道它的組成與構造。3、學會查閱書籍，并且要能夠熟練編寫程序、仿真、繪畫流程圖、原理圖及 BCP 圖。4、對課題設計方案的分析、選擇、比較、熟悉用51 單片機做系統(tǒng)開發(fā)、研制的 過程，軟硬件設計的方法、內容及步驟。三、設計要求1 上電以后自動進入計時狀態(tài)。2、設計鍵盤調整時間，完成年月日、星期、時間的設計。3、采用 AT89S51 為核心控制芯片，用 LCD1602 作為顯示屏。第一章1.1設計原理簡介該設計設計一個電子時鐘，我們采用的是STC89C52單片機用軟件實現計數和顯示。 該

6、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 數器、串行通訊等，是時鐘計數設計的核心。該時鐘原理框圖如圖1.1，總體原理為：利用 STC89C52單片機構造電子時鐘，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生相應的計時功能，并可以通過鍵盤進行時間的調整的控制。STC89C52STC89C52單片機圖2.1 信號發(fā)生器原理框圖本方案其主要模塊包括復位電路、時鐘信號、鍵盤控制、LCD1602顯示。其各個模塊 的作原理如下：（1）復位電路是為單片機復位使用，使單片機接口初始化；89C52等CMOS51系列 單片機的復位引腳RET

7、是施密特觸發(fā)輸入腳，內部有一個上拉低電阻，當振蕩器起振以后， 在RST引腳上輸出2個機械周期以上的高電平，器件變進入復位狀態(tài)開始，此時ALE、 PSEN、PO、P1、P2、P3輸出高電平，RST上輸入返回低電平以后，變退出復位狀態(tài)開始 工作。該方案采用的是人工開關復位，在系統(tǒng)運行時，按一下開關，就在RST斷出現一段 高電平，使器件復位。（2）時鐘信號是產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

8、便組成振蕩器。時鐘信號常用于CPU定時和計數。（3）鍵盤模塊是是用于控制信號輸入的類型，當按鍵按下時，可以通過單片機編STC89C52 單片機數接口電路鍵盤輸入程讀取閉合的鍵號，實現相應的時間調整。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，實現功能。(4) LCD1602顯示，通過單片機控制把數據送到LCD1602上顯示。1.2設計功能本設計利用3位(P3.0、P3.1、P3.2)控制時間的調整，其中當P3.0=0對要調 整的年、月、日、星期、時、分、秒的切換；當P3.1=0進行加1設置；當P3.2=0進行減1 設置。本設計利用LCD160

9、2液晶顯示進行時間的顯示，由單片機的P0端口進行數據的 傳輸；LCD 的 4 (RS )接 P2.5， 5 (RW)接 P2.6, 6 (E)接 P2.7。第二章主要電路元器件介紹2.1 STC89C52單片機簡介電2.1.1單片機簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)2.1 STC89C52單片機簡介電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。(TO) PBO 匚 (T1) PB1 匚 (AINO) PB2 匚

10、(AIN1) PB3 匚 (SS) FB4 匚 (MOSI) P曰5 匚 (MISO) PB6 C (SCK) PB7 匚 RESET 匚 (RXD)PDC 匚 (TXD) PD1 匚 (INTO) PD2 匚 (INT1) FD3 匚 PD4匚 (OC1A) PD5 匚 (WR) PD5 匚 (RD) FD7 匸 XTAL2 匚 XTAL1 匚GND 匚0 3 6 7 6 5 44 3 3 3 3 30 12 3B S 1 1 1 J4 占6了 8 O 1111 112VCCPM (ADO)PAI (AD1)PA2 (AD2)PA3 (AD 3)PA4 (AD4)PA5 (AD 5)PA6

11、(AD 6)PAT (AD 7)ICPALEOC1BPC7 (A15)PCS (A14)PCS (A1 a)PC4 (A1Z)PC3 (A11)PC2 (A10)PC1 (A9)PCO (A6)圖2.12.1.2圖2.1兼容性能強4K字節(jié)可編程FLASH存儲器全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz128X8 位內部 RAM（5）32 可編程 I/O 線（6）兩個 16 位定時器/計數器（7）5 個中斷源（8）可編程串行通道（9）低功耗的閑置和掉電模式（10）片內振蕩器和時鐘電路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1/0 口，每腳可吸收8個TTL門

12、電流。當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據存儲器，它可以被定義 為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當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，這是由于內部上拉的緣故。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

13、門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，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。這是由于內部上拉的緣故。2口當用于外部程序 存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1” 時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能 寄存器的內容。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個帶內部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL門電流。當 P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低 電平，P3口

14、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 /INTI （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 （外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數據存儲器讀選通）RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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

15、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：每當用作外部數據存儲器時，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, M0VC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。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA / VPP： 當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（

16、0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存 儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序 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，根據顯 示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等等,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采用標準的16腳接口，其中： 第1腳：VSS為地電源第2腳

17、：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高， 對比度過高時會產生“鬼影”使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、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RS和RW共 同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號, 當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當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：DOD7為8位雙向數據線。第15腳：背光電源正極第16腳：背光電源

18、負極第三章 單元電路的硬件設計硬件原理硬件電路的設計決定一個系統(tǒng)的的功能，是設計的基礎所在，而一般設計的標： 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 好的提高該信號設計的精度和靈敏度，使整個系統(tǒng)工作協(xié)調有序。3.1硬件原理框圖對于該電子時鐘的設計，我們采用了以STC89C52單片機芯片作為核心處理器，編程實 現時間的計時，最后通過LCD1602的顯示。結 構簡單，思路僅僅有條，而根據設計的基本要 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，通過單片機程 序構成一個統(tǒng)一的整體，其整體電路原理框 如圖3對于該電子時鐘的設計，我們采

19、用了以STC89C52單片機芯片作為核心處理器，編程實 現時間的計時，最后通過LCD1602的顯示。結 構簡單，思路僅僅有條，而根據設計的基本要 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，通過單片機程 序構成一個統(tǒng)一的整體，其整體電路原理框 如圖3.1所示：STCS9C52單片機LCD1602顯亦圖3.13.2單片機STC89C52系統(tǒng)的設計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。由于本設計功能簡單，數據處理容易，數據存儲空間也足夠，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

20、機引腳分配如下:XTAL1, XTAL2：外接晶振，產生時鐘信號；RES：復位電路；P0 口：接LCD1602的第714腳進行數據的傳輸；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，對時間進行設置。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：內部振蕩和外部振蕩方式。在引腳XTAL1 和XTAL2外接晶體振蕩器，構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益的反相放 器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩，并產生振動時鐘脈沖。晶振通常選用6MHZ、12MHZ、 24MHZ。本設計中時鐘電路圖如圖3.2，我們選擇

21、了 12MHZ和晶振分別接引腳XTAL1和采樣一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。復位電路通常采用上 電自動復位和按鈕復位兩種方式。本設計選擇了按鍵復位如圖4.3,在系統(tǒng)運 行時，按一下開關，就在RST斷出現一段高電平，使器件復位。此時ALE、 PSEN、PO、P1、P2、P4輸出高電平，RST上輸入返回低電平以后，變退出 復位狀態(tài)開始工作。3.5鍵盤接口電路P3.0、P3.1、P3.2控制時間的調整，其中當P3.0=0對要調整的年、月、 日、星期、時、分、秒的切換；當P3.1=0進行加1設置；當P3.2=0進行減1設置。圖3.43.6 LCD1602 顯示對于1602與單片機的連接方

22、法如圖3.5所示:I UK3032313圖3.5第四章設計總原理圖1丄二+5V*=1 CffrSTAL1DUFR110k -4EW31 LXTA_1XTA2ro.3XHP3Ki4rtiJC4ro.SfliMro.awMrstFO.ZWTPZJUCMP2伽F2JJA1DALEF2.4IA12F2.5JA13F2.WA14F2.7M15門鄧Rkomo門 YT2EXP3.i門.2P32rtHRP1.3R5rtHT1R+TOP1.5pas/nP1.BP3J0 懈 RP1.7ATSflCSi 打B訶13：19：32SU1 . mMi S5iX： UI2J2B13-06-2? THUO-NniflDCiK

23、. 匚二口 口 a aaJ=MM 4五、實驗心得體會該電子時鐘在調試時，總是出現許多的錯誤，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數據傳輸線后時間就顯示出來了。在時間的調整上問題更多， 剛開始時按鍵沒有反應，然后加上了消抖延時后才有反應，但是設的延時時間太長就出現按 鍵不靈，再改后就正常了。在開發(fā)板上調試時，背光是亮著，但是沒有數字出現，經過查看1602的資料才發(fā)現仿真 不需要調節(jié)3腳的變位器，而在電路板上時就需要調節(jié)變位器才能使它正常顯示。第六章 源程序#include #define

24、 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 ds1302_gettime(uchar *p);void ds1302_initial();sbit dssclk=PM6;sbit dsIO=P1A7;sbit d

25、srs=PlA5;sbit lcd_rs=P2A5;sbit lcd_write=P2A6;sbit lcd_en=P2A7;sbit keyl=P3A0;/設置sbit key2=P3Al;/加sbit key3=P3A2;/減uchar table_r= 20l3-0l-0l MON ;uchar table_s= 00:00:00;uchar table_week3=M,O,N,T,U,E, W,E,D, T,H,U,T,S,U,N;uchar i,t,keynuml;char sec,min,hour,week,day=l,mon=l;uint year=20l3;uchar Conv

26、ert(uchar In_Date)uchar i, Out_Date = 0, temp = 0;for(i=0; i i) & 0 x0l;Out_Date |= (temp (7 - i);return Out_Date;void delay(uchar z)/延時程序uchar x,y;for(x=0;x148;x+) for(y=0;yz;y+);void write_com(uchar com)/ 往液晶中寫指令lcd_rs=0; lcd_en=0;P0=Convert(com); delay(2);lcd_en=1;delay(2);lcd_en=0;void write_dat

27、a(uchar date)/往液晶中寫數據 lcd_rs=1; lcd_en=0;P0=Convert(date); delay(2);lcd_en=1;delay(2);lcd_en=0;void data_refresh_O(uchar add,uchar date)/第 一行二位數調整uchar shi,ge; shi=date/10;ge=date%10; write_com(0 x80+add);write_data(0 x30+shi); write_data(0 x30+ge);void data_refresh_l(uchar add,uchar date)/第 二行二位數調整

28、uchar shi,ge; shi=date/l0; ge=date%l0;write_com(0 x80+0 x40+add);write_data(0 x30+shi);write_data(0 x30+ge);void data_refresh_2(uchar add,uchar date)/星期調整switch(date)case 0:write_com(0 x80+add);write_data(table_week00);write_data(table_week01);write_data(table_week02); break;case 1:write_com(0 x80+a

29、dd);write_data(table_week10);write_data(table_week11);write_data(table_week12); break;case 2:write_com(0 x80+add);write_data(table_week20);write_data(table_week21);write_data(table_week22); break;case 3:write_com(0 x80+add);write_data(table_week30);write_data(table_week31);write_data(table_week32);

30、break;case 4:write_com(0 x80+add);write_data(table_week40);write_data(table_week41);write_data(table_week42); break;case 5:write_com(0 x80+add);write_data(table_week50);write_data(table_week51);write_data(table_week52); break;case 6:write_com(0 x80+add);write_data(table_week60);write_data(table_week

31、61);write_data(table_week62);break;void data_refresh_4(uchar add,uint date)/四位數調整uchar qian,bai,shi,ge; qian=date/1000;bai=date%1000/100; shi=date%1000%100/10; ge=date%1000%100%10;write_com(0 x80+add); write_data(0 x30+qian);write_data(0 x30+bai);write_data(0 x30+shi); write_data(0 x30+ge);void lcd_

32、init()/液晶顯示初始化 lcd_write=0; lcd_rs=0; lcd_en=0; write_com(0 x38); write_com(0 x0c); write_com(0 x06); write_com(0 x01); write_com(0 x80); for(i=0;i15;i+) write_data(table_ri); delay(10); write_com(0 x80+0 x40); for(i=0;i11;i+) write_data(table_si); delay(10); timer0_init()/定時器 0 初始化TMOD=1;TH0=(65536

33、-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(0 x80+0 x40+10); write_com(0 x0f);if(keynuml=2)分 write_com(0 x80+0 x40+7);if(keynum1=3) 時 write_com(0 x80+0 x40+4);if(keynum1=4)年 write_com(0 x80+4);if(k

34、eynum1=5) 月 write_com(0 x80+7);if(keynum1=6) 日 write_com(0 x80+10);if(keynum1=7)星期 write_com(0 x80+14);if(keynum1=8)keynum1=0;TR0=1;write_com(0 x0c);if(keynum1!=0)if(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(0 x80+0 x40+1

35、0);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(0 x80+0 x40+10);if(keynum1=2)if(key2=0)delay(5);if(key2=0)min+; if(min=60) min=0; delay(10);while(!key2); data_refresh_1(6,min); write_com(0 x80+0 x40+7);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)m

36、in-;if(min=-1) min=59; delay(10);while(!key3); data_refresh_1(6,min); write_com(0 x80+0 x40+7);if(keynum1=3)if(key2=0)delay(5);if(key2=0) hour+; if(hour=24) hour=0; delay(10); while(!key2); data_refresh_1(3,hour); write_com(0 x80+0 x40+4);if(key3=0)delay(5);if(key3=0) hour-; if(hour=-1) hour=23; del

37、ay(10); while(!key3); data_refresh_1(3,hour); write_com(0 x80+0 x40+4);if(keynum1=7)if(key2=0)delay(5);if(key2=0) week+; if(week=7) week=0; delay(10); while(!key2); data_refresh_2(12,week); write_com(0 x80+14);if(key3=0)delay(5);if(key3=0) week-; if(week=-1) week=7; delay(10); while(!key3); data_ref

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39、);data_refresh_0(9,day);write_com(0 x80+10);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)day-;if(mon=1|mon=3|mon=5|mon=7|mon=8|mon=10|mon=12)if(day=0) day=31;if(mon=2) if(year%400=0|(year%100!=0&year%4=0) if(day=0) day=29;elseif(day=0) day=28; if(mon=4|mon=6|mon=9|mon=11)if(day=0) day=30;delay(10);while(!key3);data

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