51单片机电子时钟设计报告.docx
《51单片机电子时钟设计报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《51单片机电子时钟设计报告.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
51单片机电子时钟设计报告
电子时钟实验报告
全部代码在文档末尾:
51单片机,LCD1602液晶显示屏平台下编程实现,可直接编译运行
目录:
一,实验目的1
二,实验要求2
三,实验基本原理2
四,实验设计分析2
五,实验要现3
A.电路设计3
1.整体设计3
2.分块设计3
2.1输入部分4
2.2输出部分4
2.3晶振与复位电路5
B.程序设计6
B.1程序总体设计6
B.2程序主要模块6
五.实验总结及感想8
一,实验目的
20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
现代生活的人们越来越重视起了时间观念,可以说是时间和金钱划上了等号。
对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说,时间的不准确会带来非常大的麻烦,所以电子钟是以其小巧,价格低廉,走时精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受广大消费的喜爱,得到了广泛的使用。
1.学习8051定时器时间计时处理、按键扫描及LCD液晶显示的设计方法。
2.设计任务及要求利用实验平台上LCD1602液晶显示屏,设计带有闹铃功能的数字时钟
二,实验要求
A.基本要求:
1.在LCD1602液晶显示屏上显示当前日期,时间。
2.利用按键可对时间及闹玲进行设置,并可显示设置闹玲的时间。
闹玲时间到蜂鸣器发出声响,一分钟后闹铃停止。
B.扩展部分:
1.日历功能(能对年,月,日,星期进行显示,分辨平年,闰年以及各月天数,并调整)实现年月日时分秒的调整,星期准确的随着日期改变而改变进行显示。
2.定时功能(设定一段时间长度,定时到后,闹铃提示)
C.可扩展部分:
1.闹铃重响功能(闹铃被停止后,以停止时刻开始,一段时间后闹铃重响,且重响时间的间隔可调)
2.可进行备忘录提示,按照年月日,可在设定的某年某月进行闹铃提示。
三,实验基本原理
利用单片机定时器完成计时功能,定时器0计时中断程序每隔0.05s中断一次并当作一个计数,设定定时1秒的中断计数初值为20,每中断一次中断计数初值加1,当减到20时,则表示1s到了,秒变量加1,同理再判断是否1min钟到了,再判断是否1h到了,是否一天到了,是否一个月到了,是否一年到了。
将时间在LCD液晶屏上显示,降低了程序的编写难度。
LCD的固定显示特性是我们省去了数码管的动态扫描显示。
四,实验设计分析
针对要实现的功能,采用AT89S52单片机进行设计,AT89S52单片机是一款低功耗,高性能CMOS8位单片机,片含4KB在线可编程(ISP)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。
这样,既能做到经济合理又能实现预期的功能。
在程序方面,采用分块设计的方法,这样既减小了编程难度、使程序易于理解,又能便于添加各项功能。
程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序,秒表显示程序,时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序,延时程序等。
运用这种方法,关键在于各模块的兼容和配合,若各模块不匹配会出现意想不到的错误。
首先,在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法,以及部寄存器、存储单元的用法,否则,编程无从下手,电路也无法设计。
这是前期准备工作。
第二部分是硬件部分:
依据想要的功能分块设计设计,比如输入需要开关电路,输出需要显示驱动电路和数码管电路等。
第三部分是软件部分:
先学习理解C语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试,最终完成程序设计。
第四部分是软件画图部分:
设计好电路后进行画图,包括电路图和仿真图的绘制。
第五部分是软件仿真部分:
软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真,仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。
第六部分是硬件实现部分:
连接电路并导入程序检查电路,若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。
最后进行功能扩展,在已经正确的设计基础上,添加额外的功能!
五,实验要现
A.电路设计
1.整体设计
此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟,硬件部分主要分以下电路模块:
显示电路用lcd1602显示,年份,月份,星期,小时、分钟和秒(日),使电路更加简单。
单片机采用AT89S51系列,这种单片机应用简单,适合电子钟设计。
电路的总体设计框架如下:
2.分块设计
模块电路主要分为:
输入部分、输出部分、复位和晶振电路。
2.1输入部分
输入信号主要是各种模式选择和调整信号,由按键开关提供。
以下为输入部分样例:
在本实验中主要用用P3口输入按键信号,还用到了特殊的P0口。
对于P0口,由于其存在高阻状态,为了实现开关功能,给其添加上拉电阻,具体如下图所示:
2.2输出部分
本电路的输出信号LCD的写入命令和写入数据,闹铃脉冲信号。
闹铃由P1.5端输出,模块如下:
日期时间由LCD1602输出,模块如下:
2.3晶振与复位电路
本实验单片机时钟用部时钟,模块如下:
复位电路为手动复位构成,模块如下:
B.程序设计
B.1程序总体设计
本实验用汇编程序完成.
程序总的流程图如下:
B.2程序主要模块
中断服务程序:
/******************一秒定时中断函数*****************/
voidtimer0()interrupt1using1
{
ET0=0;//关闭定时器T0中断允许位
TR0=0;//关闭定时器T0
jiamiao++;
TH0=(65536-50000)/256;//设定每次中断间隔50ms
TL0=(65536-50000)%256;
TR0=1;//启动定时器T0
ET0=1;//打开定时器T0中断允许位
}
本实验中,计数器T0有运用,其中T0中断为时钟定时所用,T1中断用于秒表的准确性保证。
T0的定时长度为0.05s,工作于方式1,计数1次,时长1us,故计数器计数20次,进入中断,装满定时器需要0.05s的时间,从而20次中断为一秒,一秒之后,判断是否到60秒,若不到则秒加一,然后返回,若到,则秒赋值为0,分加一,依次类推。
包括日期显示的功能也是如此。
另外,由于要实现倒计时功能,因此在中断程序中还要加入加一的寄存器,需要时将其进行显示。
程序中日历的实现较为复杂,要考虑平年,闰年,特殊的2月,每月的天数的不尽相同。
具体的逻辑判断方法为:
首先,要考虑年份是不是闰年,闰年的判断方法是:
将年份除以100,若能整除,则将年份除以400,若还能整除,则为闰年,若不能,则为平年;若不能被100整除,则判断是否能被4整除,若能,则为闰年,若不能则为平年。
只有2月与平、闰年相关,因此在闰年和平年的子程序中,要判断是不是2月,若是则在相应的年中进行日期的增加,若不是则转入平时的月份。
其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天,4、6、9、11月为每月30天。
显示子程序:
/********刷新液晶屏显示容子函数*********/
voidbrush_lcd()
{
staticucharold_second=0x01;
if(dis_val[6]!
=old_second)
{
old_second=dis_val[6];//刷新原来的"秒"为新"秒"值
in_command(0x80);//设定第一行字符串起始显示位置
in_data('2');//年的千位
in_data('0');//年的百位
in_data(num_tab[dis_val[0]/16]);//显示"年"
in_data(num_tab[dis_val[0]%16]);
in_data('-');//显示分隔符
in_data(num_tab[dis_val[1]/16]);//显示"月"
in_data(num_tab[dis_val[1]%16]);
in_data('-');//显示分隔符
in_data(num_tab[dis_val[2]/16]);//显示"日"
in_data(num_tab[dis_val[2]%16]);
in_data('');//显示分隔符
in_data('[');//显示分隔符
week_disp(dis_val[3]);//LCD1602显示星期值
in_data(']');//显示分隔符
in_command(0xc0);//设定第二行字符串起始显示位置
in_data('-');//显示分隔符
in_data('-');//显示分隔符
in_data('-');//显示分隔符
in_data('-');//显示分隔符
in_data(num_tab[dis_val[4]/16]);//显示"时"
in_data(num_tab[dis_val[4]%16]);
in_data(':
');//显示分隔符
in_data(num_tab[dis_val[5]/16]);//显示"分"
in_data(num_tab[dis_val[5]%16]);
in_data(':
');//显示分隔符
in_data(num_tab[dis_val[6]/16]);//显示"秒"
in_data(num_tab[dis_val[6]%16]);
in_data('-');//显示分隔符
in_data('-');//显示分隔符
in_data('-');//显示分隔符
in_data('-');//显示分隔符
}
}
本程序通过Keil单片机开发平台实现程序的编译,,生成HEX文件。
程序再编译过程中可以发现错位,并及时改正,在设计时非常重要,使错误被扼杀在摇篮中。
五.实验总结及感想
一分耕耘,一分收获。
只有亲自用实践来验证这句话,在能得其要领。
经过这次单片机课程设计,我从一个单片机实践的门外汉,已经越升为略知一二的新手。
虽然还有很多有关单片机的应用有待学习,但万变不离其宗,只要深入了解单片的原理,全部知识点,各个细节,一切设计皆有可能。
在实验的开始几天,基本上没有收获,不知何从下手,不知所措。
为了看得更远,不妨站在前人的肩膀上,我在整体思路模糊的情况下,在网上大量招资粮,各种与电子时钟相关的文章,我阅读了不少。
随着涉猎的点滴积累,我对电子时钟的设计方案已经慢慢酝酿而成。
有了方向和不少知识储备后,在接下来的几天,几乎每天都有突破,虽然有时只是一句程序的修改或诞生,但那种收获的感觉很暖人心。
实验中遇到了不少问题,接下来总结一下,共同探讨。
1,P0口开关问题。
P0口比较特殊,它存在高阻态,要使其输入不是高电平就是低电平,就要接上拉电阻,给其高电平输入。
以上就是实验中遇到的主要问题,基本上都找到了相应的解决之道。
整个实验的过程就是一个解决问题的过程,每天都解决一些问题,我的实验也就解决了,当然结果不重要,功利化的追求结果,会使人浮躁,还是享受那份疑难迎刃而解的快感吧!
全部完整代码:
此代码未经本人优化,可以根据自己的需求优化代码。
盗版不究,可直接引用。
/****************************************************************/
基于STC89S52单片机以及液晶1602显示的万年历项目
/***************************************************************/
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
/***************液晶1602相关参数***************/
#definedata_portP0//液晶屏指令、数据通信接口
sbitrs=P1^0;//液晶屏寄存器选择接口(rs=0时选择指令寄存器,rs=1时选择数据寄存器)
sbitrw=P1^1;//液晶屏读写选择接口(rw=0时选择写入,rw=1时选择读出)
sbiten=P1^2;//液晶屏使能接口(en=0时通信接口中断,en=1时通信接口接通)
ucharcodeline1_str[]={"----Welcome!
----"};//液晶屏第一行要显示的字符串
ucharcodeline2_str[]={"madeby:
MCU"};//液晶屏第二行要显示的字符串
/***************按键设置的相关参数************/
sbittimer=P1^5;//蜂鸣器
sbitsound=P3^4;//进入闹铃设置状态键
ucharsflag=0,ssflag=0;//闹铃设置标志位;闹铃工作标志位
sbitset_key=P3^7;//进入设置
sbitup_key=P3^6;//加号键
sbitcancle_key=P3^5;//完成设置键
ucharset=0;//是否进行了设置
ucharflag=0;//设置选择标志
ucharyear=0x00;//"年"寄存器
ucharmonth=0x01;//"月"寄存器
ucharday=0x01;//"日"寄存器
ucharweek=0x06;//"星期"寄存器
ucharhour;//"时"寄存器
ucharminite;//"分"寄存器
ucharsecond;//"秒"寄存器
ucharjiamiao=0;//加秒参数
ucharfen1,fen2;//(数据交换)分定时寄存器
ucharshi1,shi2;//(数据交换)时定时寄存器
ucharcodenum_tab[]={"0123456789"};//液晶屏要显示的数字表
uchardis_val[7]={0x00,0x01,0x01,0x06,0x00,0x00,0x00};//依次存储:
年,月,日,星期,时,分,秒
/******************子函数部分*****************/
voidlcd_int();//初始化1602液晶
voidwelcome();//欢迎界面
voidin_command(uchar);//向液晶屏输入命令
voidin_data(uchardat);//向液晶屏输入数据
voiddelay(uintms);//延时函数
voidkey();//按键设置函数
ucharcalculate_week();//星期计算函数
voidweek_disp(ucharx);//LCD1602显示星期值子函数声明
voidlcd_disp_string(ucharstr[]);//液晶屏显示一串字符子函数声明
voidbrush_lcd();//刷新液晶屏显示容子函数声明
voidrun();//万年历正常运行函数
/**********************************************/
voidmain()
{
TMOD=0x01;//00000001使用定时器T0的模式1(16位模式)
TH0=(65536-50000)/256;//设定每次中断间隔50ms
TL0=(65536-50000)%256;
jiamiao=1;
EA=1;//打开总中断允许
ET0=1;//打开定时器T0中断允许位
TR0=1;//启动定时器T0
lcd_int();
welcome();
delay(1000);
while
(1)
{
key();
if(jiamiao==20)
{
second++;
dis_val[6]=((second/10)<<4)|(second%10);//刷新"秒"
jiamiao=0;
run();
}
if(flag==0)
{
if(dis_val[0]==0x00&&dis_val[1]==0x01&&dis_val[2]==0x01)//2000年1月1日为星期六
{dis_val[3]=0x06;}
brush_lcd();//刷新液晶屏显示容
}
if(hour==shi2&&minite==fen2&&ssflag==1)
{
timer=0;
}
else
{
timer=1;
}
}
}
/********延时子函数************/
voiddelay(uintms)
{
uchari;
while(ms--)
{
for(i=0;i<244;i++);
}
}
/************LCD初始化*****************/
voidlcd_int()
{
delay(30);//延时15MS,等待LCD初始化
in_command(0x01);//清显示屏
in_command(0x38);//8位通信,2行显示,5*7点阵
in_command(0x0c);//开显示,关光标,关闪烁
in_command(0x06);//字符不动,光标右移动,地址加一
}
/**********液晶屏显示一串字符**********/
voidlcd_disp_string(ucharstr[])
{
uchari=0;
while(str[i]!
='\0')
{
in_data(str[i]);//显示数据(字符)
i++;
}
}
/***************欢迎界面函数***************/
voidwelcome()
{
uchari;
in_command(0x80);//设定第一行字符串起始显示位置
while(line1_str[i]!
='\0')
{
delay(100);
in_data(line1_str[i]);//显示数据(字符)
i++;
}
i=0;
in_command(0xc0);//设定第二行字符串起始显示位置
while(line2_str[i]!
='\0')
{
delay(100);
in_data(line2_str[i]);//显示数据(字符)
i++;
}
}
/********向液晶屏输入命令子函数************/
voidin_command(uchar)
{
delay
(2);
en=0;//关闭通信,为设置参数做准备
rs=0;//选择指令寄存器
rw=0;//写入液晶
_nop_();
data_port=;
en=1;//开始通信
_nop_();
en=0;//关闭通信,为设置参数做准备
}
/********向液晶屏输入数据子函数************/
voidin_data(uchardat)
{
delay
(2);
en=0;//关闭通信,为设置参数做准备
rs=1;//选择数据寄存器
rw=0;//写入液晶
_nop_();
data_port=dat;
_nop_();
en=1;//开始通信
_nop_();
en=0;//关闭通信,为设置参数做准备
}
/***********计算星期值子函数**************/
ucharcalculate_week()
{
uintdays_number;//存储天数值
uchari;
if(year>=1)
{
days_number=(((year-1)/4)+1);//从00年到year-1年的闰年个数
days_number=days_number+(year*365);//从00年到year-1年的总天数
}
else
{
days_number=0;
}
for(i=1;i{
switch(i)
{
case1:
case3:
case5:
case7:
case8:
case10:
case12:
days_number+=31;//大月31天
break;
case4:
case6:
case9:
case11:
days_number+=30;//小月30天
break;
case2:
if(year%4==0)//闰年2月29天
{days_number+=29;}
else//平年2月28天
{days_number+=28;}
break;
}
}
days_number+=day;//加上本月日期
if((days_number+5)%7==0)//计算现在的星期值,并返回其值
{return(7);}
else
{return((days_number+5)%7);}
}
/*********LCD1602显示星期值子函数************/
voidweek_disp(ucharx)
{
switch(x)
{
case1:
lcd_disp_string("MON");//显示"星期一"
break;
case2:
lcd_disp_string("TUE");//显示"星期二"
break;
case3:
lcd_disp_string("WED");//显示"星期三"
break;
case4:
lcd_disp_string("THU");//显示"星期四"
break;
case5:
lc