用1602LCD設計的可調(diào)式電子鐘課程設計報告說明書

1、-. z.- - - .可修編 .單片機應用課程設計說明書用1602LCD設計的可調(diào)式電子鐘-. z.目錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc5031114761 概述 PAGEREF _Toc503111476 h 2HYPERLINK l _Toc5031114772 課題研究背景與意義 PAGEREF _Toc503111477 h 2HYPERLINK l _Toc5031114782.1 課題研究背景 PAGEREF _Toc503111478 h 2HYPERLINK l _Toc5031114792.2 課題研究意義 PAGEREF _Toc5031114

2、79 h 2HYPERLINK l _Toc5031114803 系統(tǒng)方案設計與主要設計工作 PAGEREF _Toc503111480 h 2HYPERLINK l _Toc5031114813.1 設計任務 PAGEREF _Toc503111481 h 2HYPERLINK l _Toc5031114823.2 功能要求說明 PAGEREF _Toc503111482 h 2HYPERLINK l _Toc5031114834設計課題總體方案 PAGEREF _Toc503111483 h 2HYPERLINK l _Toc5031114844.1硬件設計方案 PAGEREF _Toc5

3、03111484 h 2HYPERLINK l _Toc5031114854.2系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc503111485 h 2HYPERLINK l _Toc5031114865. 軟件仿真及實物設計調(diào)試 PAGEREF _Toc503111486 h 2HYPERLINK l _Toc5031114875.1PROTUES仿真軟件介紹 PAGEREF _Toc503111487 h 2HYPERLINK l _Toc5031114885.2仿真運行結(jié)果說明 PAGEREF _Toc503111488 h 2HYPERLINK l _Toc5031114895.3實物設計結(jié)果

4、與調(diào)試 PAGEREF _Toc503111489 h 2HYPERLINK l _Toc5031114906課程設計實驗總結(jié) PAGEREF _Toc503111490 h 2HYPERLINK l _Toc503111491參考文獻 PAGEREF _Toc503111491 h 2HYPERLINK l _Toc503111492附錄 PAGEREF _Toc503111492 h 2HYPERLINK l _Toc503111493附錄1：程序清單 PAGEREF _Toc503111493 h 2HYPERLINK l _Toc503111494附錄2：系統(tǒng)電路原理圖 PAGEREF

5、 _Toc503111494 h 2HYPERLINK l _Toc503111495附錄3：元器件清單 PAGEREF _Toc503111495 h 2-. z.用1602LCD設計電子鐘1 概述數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘。在這次設計中，我們采用LED數(shù)碼管顯示時、分、秒，以24小時計時方式，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進展顯示，用12MHz的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時器計數(shù)。在此次設計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實現(xiàn)對時間的調(diào)整。數(shù)字鐘是其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣闊消費的喜愛，因此

6、得到了廣泛的使用。2 課題研究背景與意義2.1 課題研究背景20世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的開展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的開展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向開展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面開展。下面是單片機的主要開展趨勢。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大局部功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種

7、軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。2.2 課題研究意義以單片機作為為電子鐘控制器，可實現(xiàn)編程控制，更加靈活方便，而且可以實現(xiàn)更多的功能。而通過分立器件搭建的驅(qū)動電路，不僅降低了設計本錢，而且節(jié)約了維修本錢，提高了用戶的經(jīng)濟利益?？刂破鞯倪^流保護采用了軟件保護和硬件保護相結(jié)合的方法，大大提高了其平安性能。遠程控制單元的參加，擴大了無刷電機控制器的應用*圍，方便了控制與管理。編寫適宜的算法程序，將會使電機的控制更加快速、穩(wěn)定和平安可靠。3 系統(tǒng)方案設計與主要設計工作3.1 設計任務一設計題目：用1602LCD設計電子鐘二設計目的與任務：1)選取STC89C52單片機

8、作為核心控制芯片，繪制STC89C52單片機最小系統(tǒng)及相應外設單元1602LCD電路原理圖；2)基于電路原理圖，選取萬用板作為基板制作單片機實物；3)編寫C源程序文件，用1602LCD實現(xiàn)電子鐘顯示。3.2 功能要求說明此多功能數(shù)字電子鐘采用LCD1602顯示時間。電子鐘一上電即可顯示。用四個調(diào)整按鍵調(diào)整時間，分別為K1、K2、K3、K4，其中K1鍵為功能選擇鍵，按一下調(diào)節(jié)秒，兩下是調(diào)節(jié)分鐘，三下是調(diào)節(jié)鬧鐘小時；K2為數(shù)值加一鍵；K3為數(shù)值減一鍵。K4為確認鍵。4設計課題總體方案數(shù)字電子鐘是一個將時，分，秒顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另

9、外還有校時功能。因此，一個根本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器時，分，秒和單片機，還有校時電路組成。8個數(shù)碼管的段選接到單片機的P0口，位選接到單片機的P2口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)顯示的工作原理工作，將標準秒信號送入秒單元，秒單元采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個分脈沖信號，該信號將作為分單元的時鐘脈沖。分單元也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到時單元。時單元采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。顯示電路將時、分、秒通過LCD1602顯示器顯示出來。圖4-1 設計總原理圖4.1硬件設計方案此設計的硬件采用STC89C52芯片及LCD602顯示器，獨立

10、式按鍵組成的多功能電子鐘。設計中是采用單片機的內(nèi)部定時器定時，硬件組成框圖如圖4.1所示：圖4-2 程序框圖本文可調(diào)時鐘設計原理主要利用STC89C52單片機,由單片機的P0口控制數(shù)碼管的位顯示， P2口控制數(shù)碼管的段顯示，P1口與按鍵相接用于時間的校正。在設計中引入電源電路，外部電源系統(tǒng)產(chǎn)生+5V電壓，用于給CPU及顯示電路提供工作電壓，這是數(shù)字時鐘正常工作時的總電壓。整個系統(tǒng)工作時，秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，將標準秒信號送入秒計數(shù)器，秒計數(shù)器采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個分脈沖信號，該信號將作為分計數(shù)器的時鐘脈沖。分計數(shù)器也采用60進制計數(shù)器，每

11、累計60分鐘，發(fā)出一個時脈沖信號，該信號將被送到時計數(shù)器。時計數(shù)器采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。顯示電路將時、分、秒計數(shù)器的輸出，通過LED液晶顯示器顯示出來。校時電路是直接加一個脈沖信號到時計數(shù)器或者分計數(shù)器或者秒計數(shù)器來對時、分、秒顯示數(shù)字進展校對調(diào)整。該多功能數(shù)字電子鐘單片機由最小系統(tǒng)、按鍵模塊、LCD顯示模塊、USB接口電路模塊組成，各模塊的功能如下：單片機最小系統(tǒng)STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改良使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機

12、不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MA*810復位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷構(gòu)造兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷構(gòu)造，全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停頓工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振

13、蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停頓，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。LCD顯示電路LCD1602是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16*02即32個字符。LCD1602液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進展控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由假設干個5*7或者5*11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形用自定義CG

14、RAM，顯示效果也不好。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊顯示字符和數(shù)字。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全一樣的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大局部的字符型液晶。圖4-3 LCD1602顯示仿真電路3USB接口電路接上一個電容組成的濾波電路和電源顯示燈組成一個電源接口，為單片機工作供電。4晶振電路和復位電路STC89C52引腳*TAL1和*TAL2與晶體振蕩器及電容C2、C3按圖4-2-3所示方式連接。晶振、電容C2C3及片內(nèi)與非門作為反應、放大元件構(gòu)成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與

15、晶振頻率及電容C2、C3的容量有關，但主要由晶振頻率決定，*圍在033MHz之間，電容C2、C3取值*圍在530pF之間。根據(jù)實際情況，本設計晶振選擇頻率為12MHZ，電容選擇30pF如圖4-2-3。經(jīng)計算得單片機工作胡機器周期為：12112M=1us。振蕩器的振蕩信號從*TAL2端輸入到片內(nèi)的時鐘發(fā)生器上。時鐘發(fā)生器是個二分頻的觸發(fā)器，將振蕩器的信號頻率fosc除以2，向CPU提供兩相時的時鐘信號。復位電路時鐘電路工作后，在REST管腳上加兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部開場進展初始復位。圖4-4 晶振和復位電路5按鍵模塊用四個調(diào)整按鍵調(diào)整時間，分別為K1、K2、K3、K4，其中K1鍵為功能選

16、擇鍵，按一下調(diào)節(jié)秒，兩下是調(diào)節(jié)分鐘，三下是調(diào)節(jié)鬧鐘小時；K2為數(shù)值加一鍵；K3為數(shù)值減一鍵。K4為確認鍵。圖4-5 按鍵電路4.2系統(tǒng)軟件設計本系統(tǒng)軟件設計由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、校對設置程序、EEPROM讀寫程序等組成。主要程序設計流程圖如下所示：圖4-6 主要程序設計流程圖4.3 系統(tǒng)程序流程圖在編程上，首先進展了初始化，定義程序的的入口地址以及中斷的入口地址，在主程序開場定義了一組固定單元用來儲存計數(shù)的時.分.秒，在顯示初值之后，進入主循環(huán)。在主程序中，對不同的按鍵進展掃描，實現(xiàn)時間調(diào)整，復位清零等功能，系統(tǒng)總流程圖如下列圖4-3。圖4-7 按鍵處

17、理流程圖時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。如圖4-8所示：圖4-8 時鐘顯示順序5. 軟件仿真及實物設計調(diào)試5.1PROTUES仿真軟件介紹Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比方MCS-51系列、PIC系列等等，以及單

18、片機外圍電路，比方鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。5.1電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真用PROTUES軟件，根據(jù)數(shù)字電子鐘的原理圖，畫出仿真圖，得到的所示。圖5.1 仿真圖5.2仿真運行結(jié)果說明電子時鐘主要的設計要求是能夠?qū)崿F(xiàn)時鐘的一般功能，以及包括時間的調(diào)整功能，這個基于單片機的電子時鐘根本上實現(xiàn)了上述功能，能夠通過時間調(diào)整電路對時間進展調(diào)整以及復位。翻開時的正常顯示仿真：圖5.2 LCD1602仿真結(jié)果圖1圖5.3 LCD1602仿真結(jié)果圖25.3實物設計結(jié)果與調(diào)試圖5.4 實物調(diào)試圖1圖5.5 實物調(diào)試圖26課程

19、設計實驗總結(jié)通過這次設計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識與實踐相結(jié)合，理論知識效勞于教學實踐，以增強自己的動手能力。這個設計十分有意義，我獲得很深刻的經(jīng)歷。通過這次設計，我知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際相結(jié)合的重要性，也從中獲得了很多書本上無法得知的知識。我們的學習不但要立足于書本，以解決理論和實際教學中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學習就應該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的穩(wěn)固，又有助于帶動實踐，解

20、決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的能力。這次專業(yè)課程設計總體來說還算是成功的,但我也發(fā)現(xiàn)了自己許多的錯漏和缺乏之處。最簡單的程序沒寫好就想著去寫復雜的程序，做事還是缺乏耐心和信心，當有時遇到問題時，總是無從下手，總想讓教師解決問題，對于課本上的知識不能很好的組織到一起，不會靈活的運用，總是對書本知識有著模糊的記憶，不能掌握扎實。在編寫個功能的程序時，特別是后來增添更復雜的程序時，明顯地顯示出自己的缺乏。通過本次的實訓，讓我了解到了自己的缺乏，需要更好的掌握本門課程，書本上的知識是根底，想要更好的掌握就要多動手實踐與動腦思考，這樣才會到達事半功倍的效果。此設計是在我親愛的蔣善超教師的精心

21、指導下完成的。蔣教師嚴謹?shù)慕虒W作風和孜孜不倦的工作態(tài)度一直鼓勵著我，使我在學習中遇到困難時能盡最大努力克制，不斷進步，在理論和實踐方面的能力都獲得了很大的提高。四年大學生活中，教師們給了我很多指導和支持。他們嚴謹?shù)闹螌W，優(yōu)良的作風和敬業(yè)的態(tài)度，為我樹立了為人師表的典*。通過這次課程設計，本人不僅加強了自己對所掌握的知識的穩(wěn)固和進一步理解，同時對自己設計進展了一次全面的檢驗和提升。設計過程中豐富了自己的知識，積累了珍貴的設計經(jīng)歷，獲得了一定的設計和能力，能承當一些的設計工作；同時也于此，發(fā)現(xiàn)自己還存在不少的知識缺陷，懂得自己要想成為一個出色的人，我就應該不斷地努力學習知識，充實自己的頭腦。通過這

22、次課程設計，讓我復習了很多學過的舊知識，同時鍛煉了自己的動手能力和查閱資料。尤其是解決在實際中解決排查問題的能力。由于本次實訓考慮到實訓時間短，實訓的本錢低，還有所學的知識不完整等。這次的設計有很多的缺乏，和市場上的產(chǎn)品有一定的差距，例如：電子時鐘還可以做到秒表計時，鬧鐘提示等功能。參考文獻1 *蘭紅.單片機原理及應用.：機械工業(yè)，2012.72 牛昱光. 單片機原理與接口技術(shù)M. :電子工業(yè)，2008. 3 蔣力培. 單片機微機系統(tǒng)實用教程M.:機械工業(yè), 2007.附錄附錄1：程序清單#include#define uint unsigned int#define uchar unsign

23、ed charsbit rs=P20; /定義液晶顯示器控制端口sbit rw=P21;sbit en=P22;sbit s1=P14; /定義按鍵控制sbit s2=P15;sbit s3=P16;sbit s4=P17;uchar shi,fen,miao,ri,yue,nian;uchar code table= 2018:01:05;uchar code table1= 00:00:00;uchar num,num1,count;uint i,sh,ge,s,g;void Delay(uchar time) /延時 uint j; for(;time0;time-) for(j=0;j

24、125;j+); void write_(uchar ) /寫指令函數(shù) en=0; rs=0; Delay(5); P0=; / Delay(5); en=1; /高脈沖 Delay(5); en=0;void write_data(uchar dat) /寫數(shù)據(jù)函數(shù) en=0; rs=1; Delay(5); P0=dat; Delay(5); en=1; Delay(5); en=0;void init() /初始化 en=0; rw=0; write_(0*38);/設置16*2顯示,5*7點陣,8位數(shù)據(jù)接口 write_(0*0c);/設置開顯示，不顯示光標D=1：顯示開，D=0：顯示

25、關，C=1：光標顯示，C=0：/光標不顯示。B=1：光標閃爍，B=0：光標不閃爍。/說明：這里的設置是顯示開，不顯示光標，光標不閃爍，設置字為0*0c。 write_(0*06);/寫一個字符后地址指針加1I/D=1：寫入新數(shù)據(jù)后光標右移。I/D=0：/寫入新數(shù)據(jù)后光標左移。S=1：顯示移動。S=0：顯示不移動。 write_(0*01);/顯示清零，數(shù)據(jù)指針清零 for(i=0;i(sizeof(table)-1);i+) /第一行寫sizeof判斷數(shù)據(jù)類型長度符的關鍵字 write_(0*80+i); /找地址 write_data(tablei); /寫數(shù)據(jù) for(i=0;i(size

26、of(table1)-1);i+) /第二行寫 write_(0*80+0*40+i);/寫指令 P0= write_data(table1i); miao=59; fen=59; shi=23; ri=1; yue=1; nian=2018; TMOD=0*01; /time0作為定時器工作在模式1下 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;/ 中斷20次為1s EA=1; /開啟總中斷 ET0=1; /開啟time0中斷 TR0=1; /啟動time0void write_sfm(uchar add,uchar num) /時分秒函數(shù) sh

27、=num/10; /別離出十位 ge=num%10; /別離出個位 write_(0*80+0*40+add); /第二行數(shù)據(jù)指針位置調(diào)整 write_data(0*30+sh); /更改顯示數(shù)據(jù)的十位 0 write_data(0*30+ge); /更改顯示數(shù)據(jù)的個位void timer0() interrupt 1 /time0中斷 TH0=(65536-50000)/256; /重裝初始值 TL0=(65536-50000)%256; count+; if(count=20) /20次到則滿一秒 count=0; miao+; if(miao=60) miao=0; fen+; if(f

28、en=60) fen=0; shi+; if(shi=24) shi=0; write_sfm(4,shi); write_sfm(7,fen); write_sfm(10,miao); void keyscan() /鍵盤掃描 if(s1=0) /按下S1 Delay(5); if(s1=0) num1+; while(!s1);/等待釋放 if(num1=1) TR0=0; /關中斷 write_(0*0e); /顯示光標，不閃爍 write_(0*80+0*40+0*0b); /數(shù)據(jù)指針移動到秒的個位處 write_(0*0f);/顯示光標，閃爍 if(num1=2) write_(0*80+0*40+0*08);/指針移到到分鐘的個位處 if(num1=3) write_(0*80+0*40+0*05);/指針移到到小時的個位處 if(num1=4) num1=0; /清零 write_(0*0c); /重新顯示 TR0=1; /重新啟動計時 if(num1!=0) /按下S2則選擇時/分/秒加