基于紅外控制電子時鐘(LCD顯示)設(shè)計51單片機

《單片機原理及應用課程設(shè)計》報告——基于紅外控制電子時鐘〔LCD顯示〕設(shè)計2011年1.課程設(shè)計目的1.1穩(wěn)固和加深對單片機原理和接口技術(shù)知識的理解；1.2培養(yǎng)根據(jù)課題需要選學參考書籍、查閱手冊和文獻資料的能力；1.3學會方案論證的比擬方法，拓寬知識，初步掌握工程設(shè)計的根本方法；1.4掌握常用儀器、儀表的正確使用方法，學會軟、硬件的設(shè)計和調(diào)試方法；1.5能按課程設(shè)計的要求編寫課程設(shè)計報告，能正確反映設(shè)計和實驗成果，能用計算機繪制電路圖和流程圖。2.課程設(shè)計要求以AT89C51單片機為核心的時鐘，在1602顯示器上顯示當前的時間，顯示格式為“時時：分分：秒秒〞，并開始計時。具體功能如下：用紅外遙控器上5個按鍵設(shè)置當前時間，調(diào)鬧鐘，控制開關(guān)等。功能鍵K1～K5功能如下。K1—暫停。K2—設(shè)置時間。K3—秒，分，時之間的切換。K4—調(diào)鬧鐘。K5—控制開關(guān)。3.硬件設(shè)計3.1設(shè)計思想51單51單片機1602接收頭紅外遙控器蜂鳴器接收頭通過接收紅外遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給單片機，通過單片機控制顯示屏和蜂鳴器的工作。3.2主要元器件介紹1)紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、本錢低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設(shè)備、空凋機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。紅外線遙控器使用TC9012專用發(fā)射集成模塊做的,用頻率為38、占空比為1/3的PPM方式調(diào)制,當一個鍵按下超過36ms振蕩器使芯片激活如果這個鍵按下且延遲大約108ms,這108ms發(fā)射代碼由一個起始碼9ms,一個結(jié)果碼4.5ms(結(jié)果碼加起始碼構(gòu)成一個12.5ms的引導碼),低8位地址碼9ms-8ms,8位地址碼9ms-8ms,8位數(shù)據(jù)碼9ms-8ms和這8位數(shù)據(jù)的反碼9ms-8ms組成,我們提取的即是那8位的數(shù)據(jù)碼。其數(shù)據(jù)幀如下列圖:數(shù)字0和1的脈沖如下:當接受端當檢測到有紅外線發(fā)過來,將接收端置低,否那么置高。解碼的關(guān)鍵是如何識別“0〞和“1〞，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0〞、“1〞均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0〞為0.56ms,“1〞為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0〞和“1〞。如果從0.56ms低電平過后，開始延時，0.56ms以后，假設(shè)讀到的電平為低，說明該位為“0〞，反之那么為“1〞，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms,否那么如果該位為“0〞，讀到的已是下一位的高電平，因此取〔1.12ms+0.56ms〕/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。2〕1602：主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個字符芯片工作電壓:4.5—5.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最正確工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm引腳功能說明1602LCD采用標準的14腳〔無背光〕或16腳〔帶背光〕接口，各引腳接口說明如下表：編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極3.3功能電路介紹1)下列圖為紅外線發(fā)射模塊原理圖:2)紅外線接收接口:3.3時間顯示和調(diào)節(jié)的軟件設(shè)計軟件采用可讀性強的C語言來寫，經(jīng)過KeilC編譯通過，并最終將十六進制〔HEX〕文件燒寫到單片機中。程序編寫采取模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計。語言程序可以分為幾個主要功能模塊程序：驅(qū)動程序，定時/計數(shù)器程序，鍵盤中斷掃描程序，1602液晶顯示程序程序流程時間顯示和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總體的工作流程如下：1.由單片機通過程序?qū)σ壕нM行初始化。2.單片機的定時/計數(shù)器定時記數(shù)。當記時到60秒時，秒清零，分鐘自動加1。當記時到60分鐘時，分鐘清零，小時加1。當記時到24小時，從頭開始記時。3.利用單片機的外部中斷功能。當按鍵開關(guān)按下時，單片機的I/O口檢測到外部中斷，開始根據(jù)中斷指令來相應的處理數(shù)據(jù)，從而到達調(diào)整時間的效果。程序模塊化處理相對應于硬件局部，實時鐘系統(tǒng)的軟件局部可分三個模塊：顯示模塊，邏輯處理模塊，人機交互模塊〔調(diào)節(jié)時間模塊〕。1.顯示模塊主要由五個子函數(shù)組成，即延時函數(shù)，定時器函數(shù)，初始化函數(shù)，讀指令模塊和讀數(shù)據(jù)模塊五個子函數(shù)。2.邏輯處理模塊是整個軟件設(shè)計的核心，邏輯處理模塊主要得到從定時/計數(shù)器中溢出的數(shù)據(jù)，顯示在液晶顯示器上。并且當?shù)玫酵獠恐袛嘀噶顣r，處理外部中斷響應。由于程序簡短，將其包含在人機交互模塊中的時間顯示液晶程序中。3.人機處理模塊主要由對液晶的處理函數(shù)以及對按鍵的處理函數(shù)組成。程序先進行初始化〔包括液晶的初始化也放在程序的開頭〕。接下來的程序是一個一直循環(huán)的循環(huán)，先調(diào)用人機交互模塊中的掃描按鍵程序，如果沒有按下任何鍵，就默認進入人機交互的液晶顯示實時時間程序，其中程序中會調(diào)用顯示模塊中的定時/計數(shù)器函數(shù)，進行實時的時間顯示，邏輯處理模塊所要做的是：當?shù)玫綇亩〞r/計數(shù)器中溢出的數(shù)據(jù)，顯示在液晶顯示器上。當?shù)玫酵獠恐袛嘀噶顣r，處理外部中斷響應。時間調(diào)整完成后要能夠再次回到實時時間顯示頁面。4.1軟件流程圖1〕紅外線接收<hwx.h>:開始開始定義兩個全局變量count=0；buf=0；否是定義靜態(tài)局部變量i定義兩個全局變量count=0；buf=0；否是定義靜態(tài)局部變量iinit_time0();init_time0(); init_int0();初始化定時器0和外部中斷0否P3^2=0否P3^2=0是是33=<count<6333=<count<63i=0i=0否否否否16<i<25i++;count=016<i<25i++;count=0是是是buf=buf>>1;buf=buf|0x80;是buf=buf>>1;buf=buf|0x80;count=0count>7buf=buf>>1;count=0buf=buf>>1;count=02〕1602LCD操作流程<1602.h>開始開始IntiIntii＜250i＜250 是否否延時4us否否延時4usLcd_bz()=1Lcd_bz()=1是是LCD_RS=0LCD_RS=0LCD-RW=0Lcd_wcmd(pos|0x80)Lcd_wcmd(pos|0x80)寫入字符顯示數(shù)據(jù)到LCDLCD_RS=1寫入字符顯示數(shù)據(jù)到LCDLCD_RS=1LCD_RW=0lcd-init()lcd-init()結(jié)束結(jié)束3〕計時顯示程序display()：開始開始buf[7]++buf[7]++否buf[7]==0x3否buf[7]==0x3abuf[6]=0x30buf[4]++buf[7]=0x30buf[6]++buf[6]=0x30buf[4]++buf[7]=0x30buf[6]++buf[6]==0x30否是是是buf[3]=0x30buf[1]++buf[4]==0x3a否buf[4]=0x30buf[3]++是buf[3]=0x30buf[1]++buf[4]==0x3a否buf[4]=0x30buf[3]++buf[3]==0x36否是是buf[4]==0x3a否buf[4]=0x30buf[3]++buf[3]==0x36否是是否是否buf[3]=0x30buf[1]++buf[3]=0x30buf[1]++是buf[1]==0x3a是buf[1]==0x3abuf[1]=0x30buf[1]=0x30buf[0]++ buf[1]=0x30buf[0]==0x32&&buf[1]==0x33&&buf[1]==0x33buf[0]==0x32&&buf[1]==0x33&&buf[1]==0x33buf[0]=buf[1]=buf[3]=buf[4]=buf[6]=buf[7]=0x30 buf[1]=0x30buf[0]=buf[1]=buf[3]=buf[4]=buf[6]=buf[7]=0x30 buf[1]=0x30結(jié)束結(jié)束4〕顯示程序：xsxs:開始開始DDisplay()LLcd-pos(4)lcd_wdat(buf[i])lcd_wdat(buf[i])buf[3]=0x30buf[1]++i<8是buf[3]=0x30buf[1]++i<8是lcd_pos(0x44)i=0i<8否否是是是buf[1]==0x3a是buf[1]==0x3abuf[1]=0x30buf[1]=0x30buf[0]++ buf[1]=0x30否buf[0]==0x32&&buf[1]==0x33&&buf[1]==0x33否buf[0]==0x32&&buf[1]==0x33&&buf[1]==0x33buf[0]=buf[1]=buf[3]=buf[4]=buf[6]=buf[7]=0x30 buf[1]=0x30buf[0]=buf[1]=buf[3]=buf[4]=buf[6]=buf[7]=0x30 buf[1]=0x30結(jié)束結(jié)束5〕tiaonao():開始開始延時延時否按下調(diào)鬧鐘鍵鍵否按下調(diào)鬧鐘鍵鍵延時確定位置顯示“tn〞延時確定位置顯示“tn〞按下調(diào)鬧鍵是是否是否按切換鍵i==0是是否按切換鍵i==0是i==1是否調(diào)節(jié)分調(diào)節(jié)時否是i++否否去除去除“調(diào)鬧〞結(jié)束6〕開鬧鐘程序：knz():開始開始否按下開關(guān)鍵鍵蜂鳴器響確定位置顯示“K〞否按下開關(guān)鍵鍵蜂鳴器響確定位置顯示“K〞鬧鈴時間到否是是結(jié)束結(jié)束7〕main函數(shù)：開始開始init_time0();init_time0();init_int0();lcd_init()lcd_pos(15)lcd_pos(15)lcd_wdat('Y')lcd_wdat('Y')xsxs()xsxs()zant()zant()tiaonao()tiaonao()knz()knz()zant()zant()4.2源程序：·主程序·初始化程序·顯示程序·液晶寫指令程序·液晶寫數(shù)據(jù)程序·定時/計數(shù)器程序·鍵盤子程序用于調(diào)節(jié)時間5.調(diào)試運行5.1液晶顯示問題，液晶上電時顯示不穩(wěn)定，有時候會出現(xiàn)亂碼。查看程序時發(fā)現(xiàn)寫指令前一定要考慮到LCD的實際時間顯示速度，在液晶上顯示完第一行數(shù)據(jù)后應該稍加幾毫秒的延時。添加了延時后，顯示正常。5.2暫停程序中的語句問題：if(bufh==0x44) { bufh=0; lcd_pos(15); lcd_wdat('Z'); ······程序段中，剛開始沒有 bufh=0;語句，電腦一直以為是接收按鍵發(fā)送的數(shù)據(jù)，而沒有停止，接下去也沒有反響了。下面的程序段中也是同樣問題，加上清零以后，程序運行正常，硬件調(diào)試正常。6.設(shè)計心得體會本次單片機設(shè)計是用單片機控制一個簡單系統(tǒng)的實際應用。通過單片機這個核心控制元件，做成了一個時間可調(diào)電子時鐘。它首先具備一個實時時間顯示的功能，作用相當于一個電子鐘，定時/計數(shù)器產(chǎn)生時間信號，通過單片機顯示在液晶上；其次具備時間可調(diào)節(jié)的功能，用按鍵調(diào)節(jié)時間，通過液晶上光標閃動的位置就可以知道當前調(diào)節(jié)的是那個數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠人性化與個性化。這次設(shè)計中，我深刻體會到專研的重要性，一個看似簡單的系統(tǒng)，卻需要著大量的知識儲藏和很強的專研精神，理論和實踐往往是兩回事，理論上很簡單的事情在實際操作中往往會遇到很多意想不到的困難，學科的知識不光來自于書本知識，更來自于實踐。由于水平和經(jīng)驗的有限，系統(tǒng)可能仍存在一些缺點或者有更多更好的功能或方法可以加進去，望各位老師、同學指正。7.參考書目：[1]肖金球.單片機原理與接口技術(shù).[M].北京:清華大學出版社,2004.12[2]郭天祥、《新概念51單片機C語言教程》、2023年1月、第一版、電子工業(yè)出版社8.附錄程序:main.c:#include"hwx.c"#include"1602.c"#include"deal.c"voidmain(){ init_time0(); init_int0(); lcd_init(); while(1) { lcd_pos(15); lcd_wdat('Y'); xsxs(); zant(); tiaonao(); knz(); }}hwx.c:#include<reg52.h>#defineuncharunsignedcharuncharbufh,count;voidinit_time0(){ TMOD=0x02;/*模式選擇*/ TH0=0; TL0=0; ET0=1; TR0=1;}voidinit_int0()//P3.2口{ EA=1;/*翻開使能端，能響應中斷*/ EX0=1; 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LCD_RS=1; LCD_RW=0; LCD_EP=0; P0=dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCD_EP=0;}lcd_init(){//LCD初始化設(shè)定 lcd_wcmd(0x38);//16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù) delay(1); lcd_wcmd(0x0c);//顯示開，關(guān)光標 delay(1); lcd_wcmd(0x06);//移動光標 delay(1); lcd_wcmd(0x01);//去除LCD的顯示內(nèi)容 delay(1);}deal.c#include<reg52.h>sbitfmq=P1^5;//蜂鳴器接口BYTEbuf[8]={"00:00:00"};BYTEnz[8]={"nz00:00"};bitflag;//表示鬧鐘開關(guān)與否的狀態(tài)量voiddelay2(unsignedchari){ while(--i);}voiddelay1(unsignedchart){ t++; while(--t) { delay2(245); delay2(241); } }voidxsxs(){ BYTEi; display(); lcd_pos(4); for(i=0;i<8;i++) { lcd_wdat(buf[i]); } lcd_pos(0x44); for(i=0;i<8;i++) { lcd_wdat(nz[i]); }}voidxs2(){ BYTEi; display(); lcd_pos(4); for(i=0;i<8;i++) { lcd_wdat(buf[i]); }}voidzant(){ BYTEi=0; if(bufh==0x44) { bufh=0; lcd_pos(15); lcd_wdat('Z'); while(bufh!=0x44) { delay(50); if(bufh==0x40) { bufh=0; if(i==0) { lcd_pos(14); lcd_wdat('m'); buf[7]++; if(buf[7]==0x3a) { buf[7]=0x30; buf[6]++; if(buf[6]==0x36) buf[6]=0x30; } lcd_pos(10); lcd_wdat(buf[6]); lcd_wdat(buf[7]); } if(i==1) { lcd_pos(14); lcd_wdat('f'); buf[4]++; if(buf[4]==0x3a) { buf[4]=0x30; buf[3]++; if(buf[3]==0x36) buf[3]=0x30; } lcd_pos(7); lcd_wdat(buf[3]); lcd_wdat(buf[4]); } if(i==2) { lcd_pos(14); lcd_wdat('s'); buf[1]++; if(buf[1]==0x3a) { buf[1]=0x30; buf[0]++; if(buf[0]>0x31) { if(buf[1]>0x33) { buf[0]=0x30; buf[1]=0x30; } } } lcd_pos(4); lcd_wdat(buf[0]); lcd_wdat(buf[1]); } } delay(50); if(bufh==0x43)//切換鍵 { bufh=0; i++; if(i==3) i=0; } } bufh=0; lcd_pos(14); lcd_wdat(''); }}voidtiaonao(){ unchari=0; delay(150); if(bufh==0x07) { bufh=0; delay(150); lcd_pos(0x4d); lcd_wdat('t'); lcd_wdat('n'); while(bufh!=0x07) { xs2(); delay(150); if(bufh==0x40) { bufh=0; if(i==0) { lcd_pos(0x4e); lcd_wdat('f'); nz[7]