单片机课程设计实验报告...docx

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1、基于单片机的电子钟设计目录第一章电子时钟设计21.1设计原理简介21.2设计功能-3第二章 主要电路元器件介绍32.1 STC89C52单片机简介32.1.1单片机简介32.1.2主要特性32.1.3管脚功能说明42.1.4 LCD16025第三章单元电路的硬件设计63.1硬件原理框图63.2单片机STC89C52系统的设计63.3时钟电路73.4复位电路73.5键盘接口电路83.6 LCD1602 显示8第四章设计总原理图9第五章心得体会9第六章源程序10前曰:课程设计题目电子时钟、日历任务下达日期2013 年 6 月 17_-年 月设计提交期限2013年7月5日日设计主要 内容使用89C5

2、1、LCD1602，设计一个能同时显示“年月日” “时分秒”和“星期”的电子作品主要技术要 求及参数基本要求：1. 时钟走一天的误差小于1秒钟2. 时间、星期、日历均可以通过按键调节设置成果提交 形式技术报告一份，制作实物一件。设计进度安 排第1周查资料，研究设计题目、内容及要求并进行初步设计。第2周设计、安装及调试，并撰写设计报告。第2周周五上午提交设计报告并现场答辩。摘要数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办 公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字 集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳 定、携带方

3、便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目 前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于 单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必 要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系来 用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。单片 机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业控领 域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有 力地推动了各行的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。一、作品介绍该电子钟使用AT89S51为核心，采用

4、LCD1602液晶屏显示，动态显示技术。产用 外部接5V电源供电，内部添加了一个4.8V左右的电池以防突然断电后还能保持 原先数据不变。该产品简单易于操作，可以实现以下功能：1、显示年份，格式“年、月、日”2、时间显示为24小时制，格式“时时”“分分”“妙妙”3、显示星期，用英文字符表示如星期一 “MON”二、设计目的1、巩固、加深和扩大51系列单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知 识解决工业控制的能力；2、学会怎么使用LCM602,并且要知道它的组成与构造。3、学会查阅书籍，并且要能够熟练编写程序、仿真、绘画流程图、原理图及BCP 图。4、对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉用51

5、单片机做系统开发、研制的 过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。三、设计要求1上电以后自动进入计时状态。2、设计键盘调整时间，完成年月日、星期、时间的设计。3、采用AT89S51为核心控制芯片，用LCD1602作为显示屏。第一章1.1设计原理简介该设计设计一个电子时钟，我们采用的是STC89C52单片机用软件实现计数和显示。该单片机是一个微型计算机，包括中央处理器CPU，RAM，ROM、I/O接口电路、定时计 数器、串行通讯等，是时钟计数设计的核心。该时钟原理框图如图1.1，总体原理为：利用 STC89C52单片机构造电子时钟，可显示年、月、日、星期、时、分、秒，通过C语言对 单片机的编程即可产

6、生相应的计时功能，并可以通过键盘进行时间的调整的控制。STCS9C52巨片机图2.1信号发生器原理框图本方案其主要模块包括复位电路、时钟信号、键盘控制、LCD1602显示。其各个模块 的作原理如下：（1）复位电路是为单片机复位使用，使单片机接口初始化；89C52等CMOS51系列 单片机的复位引脚RET是施密特触发输入脚，内部有一个上拉低电阻，当振荡器起振以后， 在RST引脚上输出2个机械周期以上的高电平，器件变进入复位状态开始，此时ALE、 PSEN、P0、P1、P2、P3输出高电平，RST上输入返回低电平以后，变退出复位状态开始 工作。该方案采用的是人工开关复位，在系统运行时，按一下开关，

7、就在RST断出现一段 高电平，使器件复位。（2）时钟信号是产生单片机工作的时钟信号，控制着计算机的工作节奏，可以通过提 高时钟频率来提高CPU的速度。89C52内部有一个可控的反相放大器，引脚XTAL1、 XTAL2为反相放大器输入端和输出端，在XTAL1、XTAL2上外接12MHZ晶振和30pF 电容便组成振荡器。时钟信号常用于CPU定时和计数。（3）键盘模块是是用于控制信号输入的类型，当按键按下时，可以通过单片机编STC89C52 单片机数接口电路键盘输入程读取闭合的键号，实现相应的时间调整。其步骤主要是a、断 是否有键按下；b、去抖动，延时20ms左右；c、识别被按下的键号；d、处理，实

8、现功能。（4）LCD1602显示，通过单片机控制把数据送到LCD1602上显示。1.2设计功能（1）本设计利用3位（P3.0、P3.1、P3.2）控制时间的调整，其中当P3.0=0对要调 整的年、月、日、星期、时、分、秒的切换；当P3.1=0进行加1设置；当P3.2=0进行减1 设置。（2）本设计利用LCD1602液晶显示进行时间的显示，由单片机的P0端口进行数据的 传输；LCD 的 4（RS）接 P2.5，5（RW）接 P2.6, 6（E）接 P2.7。第二章主要电路元器件介绍2.1 STC89C52单片机简介电子开发网侦心2.1.1单片机简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的

9、低电压、高性能CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。该芯片具 有优异的性价比，集成度高，体积小， 可靠性强，控制功能强等优点。其外 形及引脚排列如图2.1所示。(TO) PBO 匚 (T1) PB1 匚 (AINO) PB2 匚 (AIN1) PB3 匚 (SS) PB4 匚 (MOSI) PB5 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 匚 XTAL2 匚 XTAL1 匚 GND 匚12345

10、67601234567890S 1 1111111 112036765432 尊3333833.311O9S765432133222222222 VCC PM (ADO) PAI (AD1) PA2 (AD2) PA3 (AD3) PA4 (AD4) PA5 (AD 5) PA6 (AD 6) PAT (AD 7) ICP ALE OC1B PC7 (A15) PCS (A14) PC5 (A1 a) PC4 (A1Z) PC3 (A11) PC2 (A10) PC1 (A9) PCD (A6)图2.12.1.2主要特性（1）兼容性能强（2）4K字节可编程FLASH存储器（3）全静态工作：0H

11、z-24MHz (4) 128X8 位内部 RAM(5) 32可编程I/O线(6) 两个16位定时器/计数器(7) 5个中断源(8) 可编程串行通道(9) 低功耗的闲置和掉电模式(10) 片内振荡器和时钟电路2.1.3管脚功能说明VCC：供电电压。GND：接地。P0: P0口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P0口的管 脚第一次写“ 1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义 为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0 输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口： P1口是一个内部提供上

12、拉电阻的8位双向I/O 口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL 门电流。P1口管脚写入“ 1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平 时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址 接收。P2: P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入 时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故P2口当用于外部程序 存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1” 时，它利用

13、内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能 寄存器的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3: P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。当 P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低 电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口作为AT89C51的一些特殊功能口， 管脚备选功能P3.0 RXD (串行输入口)P3.1 TXD (串行输出口)P3.2 /INT0 （外部中断0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （计时器0外部输

14、入）P3.5 T1 （计时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出 正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出 可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，

15、MOVC指令是ALE才起用。另外，该 引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两 /PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现/EA / VPP： 当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存 储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序 存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

16、XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.4 LCD1602这里介绍的字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显 示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，这里以常用的2行16 个字的1602液晶模块来介绍它的编程方法。1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高， 对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线

17、，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共 同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号， 当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光电源正极第16脚：背光电源负极第三章单元电路的硬件设计硬件原理硬件电路的设计决定一个系统的的功能，是设计的基础所在，而一般设计的标：可靠，简洁，高效，优化，好的硬件电路可以给程序的编写带来极大的优势，同时使可以很好的提高该信号设计的精度和灵敏度，使整个系统工作协调有序。3.1硬件原理框图对于该电

18、子时钟的设计，我们采用了以STC89C52单片机芯片作为核心处理器，编程实现时间的计时，最后通过LCD1602的显示。结1“ ISTCS9C52:构简单，思路仅仅有条，而根据设计的基本要 咬*Ia 显瘁ranI单片机求，我们又把其细分为不同的功能模块，各个=功能模块相互联系，相互协调，通过单片机程序构成一个统一的整体，其整体电路原理框如图3.1所示：图3.13.2单片机STC89C52系统的设计89C52单片机是该信号发生器的核心，具有2个定时器，32个并行I/O 口，1个串 行I/O 口，5个中断源。由于本设计功能简单，数据处理容易，数据存储空间也足够，因 为我们采用了片选法选择芯片，进行芯

19、片的选择和地址的译码。单片机引脚分配如下:XTAL1, XTAL2：外接晶振，产生时钟信号；RES：复位电路；P0 口：接LCD1602的第714脚进行数据的传输；P2 口： LCD 的 4（RS）接 P2.5， 5（RW）接 P2.6, 6（E）接 P2.7；P3 口：接按键开关，对时间进行设置。3.3时钟电路单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡方式。在引脚XTAL1 和XTAL2外接晶体振荡器，构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益的反相放 器，当外接晶振后，就构成了自激振荡，并产生振动时钟脉冲。晶振通常选用6MHZ、12MHZ、 24MHZ。本设计中时钟电路

20、图如图3.2，我们选择了 12MHZ和晶振分别接引脚XTAL1和XTAL2，电容C1，C2均选择为30pF，定作用。图3.23.4复位电路复位引脚RST密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路 采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上 电自动复位和按钮复位两种方式。本设计选择了按键复位如图4.3,在系统运 行时，按一下开关，就在RST断出现一段高电平，使器件复位。此时ALE、 PSEN、P0、P1、P2、P4输出高电平，RST上输入返回低电平以后，变退出 复位状态开始工作。3.5键盘接口电路P3.0、P3.1、P3.2控制时间

21、的调整，其中当P3.0=0对要调整的年、月、 日、星期、时、分、秒的切换；当P3.1=0进行加1设置；当P3.2=0进行减1设置。图3.43.6 LCD1602 显示对于1602与单片机的连接方法如图3.5所示:图3.5第四章设计总原理图2B13-06-2? THU侣：19：S9LD Q LU .|Xl P LU ffl S O-NniflDCiK. 55 a: u u 己己i 口口口 口凸 |恂 |.Tpr x -I i. - rx -u IIH .1ft-4EWi=：TAJXT心C3+5V| CffrSTAL1DuFb：.rst,P1 VT2EX.pa.ftWD P3i P32iW RJi

22、iirri RsvraP3J0 瓯KJ/flDN洒风ro.SfliMro.awMFCi.7/ftD-7PZJUCM P2 1例 F2JJA1D F2.MM1 F2.4IA12 K.5JA13 F2.WA14 F2Ri枷4-二 r z*2JATSflCSi 打曲邳|五、实验心得体会该电子时钟在调试时，总是出现许多的错误，软件上出了许多的问题，之后纠正，和组 员慢慢调试修改了好多次。可是在仿真时依然存在很多的问题，开始的时候是仿真没有时间 显示，之后改了改电路的P0数据传输线后时间就显示出来了。在时间的调整上问题更多， 刚开始时按键没有反应，然后加上了消抖延时后才有反应，但是设的延时时间太长就出现

23、按 键不灵，再改后就正常了。在开发板上调试时，背光是亮着，但是没有数字出现，经过查看1602的资料才发现仿真 不需要调节3脚的变位器，而在电路板上时就需要调节变位器才能使它正常显示。第六章源程序#include #define 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 ds

24、1302_settime(uchar *p);void ds1302_gettime(uchar *p);void ds1302_initial();sbit dssclk=P1A6;sbit dsIO=P1A7;sbit dsrs=P1A5;sbit lcd_rs=P2A5;sbit lcd_write=P2A6;sbit lcd_en=P2A7;sbit key1=P3A0; 设置sbit key2=P3A1; /加sbit key3=P3A2; 减uchar table_r= 2013-01-01 MON ”;uchar table_s= 00:00:00;uchar table_wee

25、k3=M,O,N,W,E,D, T,H,U, F,R,T, S,A,T, S,U,N;uchar i,t,keynum1;char sec,min,hour,week,day=1,mon=1;uint year=2013;uchar Convert(uchar In_Date)uchar i, Out_Date = 0, temp = 0;for(i=0; i i) & 0x01;Out_Date 1= (temp (7 - i);return Out_Date;void delay(uchar z)/延时程序uchar x,y;for(x=0;x148;x+)for(y=0;yz;y+);v

26、oid write_com(uchar com)/ 往液晶中写指令lcd_rs=0;lcd_en=0;P0=Convert(com);delay(2);lcd_en=1;delay(2);lcd_en=0;void write_data(uchar date)/彳主液晶中写数据lcd_rs=1;lcd_en=0;P0=Convert(date);delay(2);lcd_en=1;delay(2);lcd_en=0;void data_refresh_0(uchar add,uchar date)/第一 行二位数调整uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;wri

27、te_com(0x80+add);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);void data_refresh_1(uchar add,uchar date)/第 二行二位数调整uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);void data_refresh_2(uchar add,uchar date)星期调整switch(date)case 0:write_com(0x80+add);write

28、_data(table_week00);write_data(table_week01);write_data(table_week0)； break;case 1:write_com(0x80+add);write_data(table_week10);write_data(table_week11);write_data(table_week1)； break;case 2:write_com(0x80+add);write_data(table_week20);write_data(table_week 1);write_data(table_week22); break;case 3:

29、write_com(0x80+add);write_data(table_week30);write_data(table_week31);write_data(table_week3)； break;case 4:write_com(0x80+add);write_data(table_week40);write_data(table_week41);write_data(table_week4)； break;case 5:write_com(0x80+add);write_data(table_week50);write_data(table_week51);write_data(tab

30、le_week52); break;case 6:write_com(0x80+add);write_data(table_week60);write_data(table_week61);write_data(table_week6)； break; void data_refresh_4(uchar add,uint date)四位数调整uchar qian,bai,shi,ge; qian=date/1000; bai=date%1000/100; shi=date%1000%100/10; ge=date%1000%100%10; write_com(0x80+add); write_

31、data(0x30+qian); write_data(0x30+bai); write_data(0x30+shi); write_data(0x30+ge);void lcd_init()/液晶显示初始化 lcd_write=0; lcd_rs=0; lcd_en=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80); for(i=0;i15;i+) write_data(table_ri); delay(10); write_com(0x80+0x40); for(i=

32、0;i11;i+) write_data(table_si); delay(10);timer0_init()定时器0初始化TMOD=1;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;void keyscan()/按键扫描if(key1=0)delay(5);if(key1=0)TR0=0;keynum1+;delay(10);while(!key1);write_com(0x80+0x40+10);write_com(0x0f);if(keynum1=2)/分write_com(0x80+0x40+7);if(key

33、num1=3)/时write_com(0x80+0x40+4);if(keynum1=4)/年write_com(0x80+4);if(keynum1=5)/月write_com(0x80+7);if(keynum1=6)/ 日write_com(0x80+10);if(keynum1=7)/M 期write_com(0x80+14);if(keynum1=8)keynum1=0;TR0=1;write_com(0x0c);if(keynum1!=0)if(keynum1=1)if(key2=0)delay(5);if(key2=0)sec+;if(sec=60) sec=0;delay(10

34、);while(!key2);data_refresh_1(9,sec);write_com(0x80+0x40+10);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(0x80+0x40+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_co

35、m(0x80+0x40+7);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)min-;if(min=-1) min=59;delay(10);while(!key3);data_refresh_1(6,min);write_com(0x80+0x40+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(0x80+0x40+4);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)

36、hour-;if(hour=-1) hour=23;delay(10);while(!key3);data_refresh_1(3,hour);write_com(0x80+0x40+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(0x80+14);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)week-;if(week=-1) week=7;delay(10);while(!ke

37、y3);data_refresh_2(12,week);write_com(0x80+14);if(keynum1=6)if(key2=0)delay(5);if(key2=0)day+;if(mon=1llmon=3llmon=5llmon=7llmon=8llmon=10llmon=12)if(day=32) day=1; if(mon=2)if(year%400=0ll(year%100!=0&year%4=0)if(day=30) day=1; elseif(day=29) day=1;if(mon=4llmon=6llmon=9llmon=11)if(day=31) day=1; d

38、elay(10); while(!key2);data_refresh_0(9,day);write_com(0x80+10);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)day-;if(mon=1llmon=3llmon=5llmon=7llmon=8llmon=10llmon=12)if(day=0) day=31; if(mon=2)if(year%400=0ll(year%100!=0&year%4=0)if(day=0) day=29; elseif(day=0) day=28;if(mon=4llmon=6llmon=9llmon=11)if(day=0) day=3

39、0;delay(10);while(!key3);data_refresh_0(9,day);write_com(0x80+10);if(keynum1=5)if(key2=0)delay(5);if(key2=0)mon+;if(mon=13) mon=1;delay(10);while(!key2);data_refresh_0(6,mon);write_com(0x80+7);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)mon-;if(mon=0) mon=12;delay(10);while(!key3);data_refresh_0(6,mon);write_com(0

40、x80+7);if(keynum1=4)if(key2=0)delay(5);if(key2=0)year+;if(year=2100) year=2010;delay(10);while(!key2);data_refresh_4(1,year);write_com(0x80+4);if(key3=0)delay(5);if(key3=0)year-;if(year=2009) year=2099;delay(10);while(!key3);data_refresh_4(1,year);write_com(0x80+4);void main()/主函数lcd_init();timer0_i

41、nit();ds1302_initial();ds1302_gettime();while(1)delay(5);keyscan();/按键扫描void timer0() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;t+;if(t=20)t=0;sec+;if(sec=60)sec=0;min+;if(min=60)min=0;hour+;if(hour=24)hour=0;day+;week+;if(week=7) week=0;if(mon=1|mon=3|mon=5|mon=7|mon=8|mon=10|mon=12)if

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