单片机最小系统.docx
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单片机最小系统
基于1602LCD的可调式电子钟的设计
Designofadjustable-typeElectronicClockBasedon1602LCD
专业：
电路与系统
学号：
2012204107
姓名：
彭洪
指导老师：
陈颀
完成时间：
2012.12.25
基于1602LCD的可调式电子钟的设计
摘要：
可调式电子钟的设计是选用按键作为输入设备，AT89C51单片机作为主控和处理设备，1602LCD液晶屏作为输出设备，而设计的一款可调式显示的电子时钟。
该电子钟通过对1602LCD的操作实现对“时”、“分”、“秒”的动态显示，以24小时计时方式。
用32768Hz的晶振产生振荡脉冲，定时计数，通过选择键（K1）、加键（K2）、减键（K3）和确定键（K4）四个按键实现对时间的调整。
整个电子钟系统能完成时间的显示，时间调整等功能。
关键词：
AT89C51；1602LCD；可调式电子钟
Designofadjustable-typeElectronicClockBasedon1602LCD
Abstract:
Designofadjustable-typeElectronicClockisselectionofkeyboardasaninputdevice,AT89C51microcontrollerasthemaincontrolandprocessingequipment,1602LCDscreenasanoutputdevice,andthedesignofaadjustable-typedisplayelectronicclock.Theelectronicclockbasedon1602LCDoperationtoachievethedesignoftheLCDscreento"Hours","minutes","seconds"dynamicdisplay,in24hourstime.Using32768HZcrystaloscillationpulse,timingandcounting,byselectingthekey（K1）,addthekey（K2）,subtractthekey（K3）anddeterminethekey（K4）quadruplebondtoachievethetimeadjustment.Theelectronicclocksystemcancompletetimedisplay,timeadjustmentfunction.
Keywords:
AT89C51;1602LCD;Adjustable-typeElectronicClock
1.引言
可调式电子钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，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车站、码头、剧场、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，使可调式电子钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于自动控制等各个领域。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
本文设计的可调式电子钟的特点如下：
●采用1602LCD液晶屏显示时间；
●通过按键调整时间。
2.可调式电子钟硬件电路设计
本系统采用单片机AT89C51做控制系统，采用1602LCD液晶屏作为显示元件显示时分秒。
系统结构框图如图1。
图1系统结构框图
单片机工作需要时钟电路，通过引脚XTAL1和XTAL2两端跨接32768Hz的晶振，利用芯片内部的振荡电路，就构成稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送到内部电路，这就构成了内部时钟方式；外接时钟是把时钟信号送入XTAL1，另一引脚悬空。
外接晶振时，c1和c2值通常选择为20到30pF；为了减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定可靠的工作，振荡器和电容尽可能的与单片机芯片靠近安装。
本设计使用四个按键，实现的功能比较完善，减少了硬件资源的损耗。
按键功能：
●K1为选择按键；只按一次，则选定调节对象为时针；连续按两次，则选定调节对象为分针。
●K2为累加调整按键；当按选择按键K1后，再按K2调整选定时（或分），每按一次K2选定的时（或分）加1。
●K3为递减调整按键；当按选择按键K1后，再按K3调整选定时（或分），每按一次K2选定的时（或分）减1。
●K4为确定所调整的时间；当成功完成调整时间后，按K4键确定显示调整后的时间。
原理图如图2。
图2电路原理图
3.可调式电子钟系统软件实现
系统的软件设计也是工具系统功能的设计。
单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。
单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题：
（1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理。
（2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。
既便于调试、链接，又便于移植和修改。
（3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数。
（4）绘制程序流程图。
（5）合理分配系统资源。
（6）为程序加入注释，提高可读性，实施软件工程。
（7）注意软件的抗干扰设计，提高系统的可靠性。
主程序是先开始，然后初始化，初始化后在进行从LCD左上角开始清屏，然后中断，判断是否执行调整操作，读取当前时间或者调整时间后，就可以显示时间。
主程序流程图如图3。
图3主程序流程图
定时器中断时是先检测1秒是否到，1秒如果到，秒单元就加1；如果没到，就检测1分钟是否到，1分钟如果到，分单元就加1；如果没到，就检测1小时是否到，1小时如果到，时单元就加1，如果没到，就显示当前时间。
动态扫描显示方式中，动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LCD将出现闪烁现象。
如频率太高，由于每个LCD点亮的时间太短，LCD的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取10ms左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LCD使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。
在C51指令中，延时子程序是相当简单的，并且延时时间也很容易更改。
4.系统仿真
图4系统仿真图
系统仿真需要使用Keil软件编写真确的C程序,并且生成hex文件。
然后把所生成的hex文件加载到通过Protues绘制出的系统仿真图主控芯片AT89C51中。
图11为用Protues绘制出的系统仿真图。
如果在程序编译的时候检测出错误或者警告，则用Protues仿真1602LCD显示的时候很可能会出现问题。
图12为正确的仿真效果图，图13、14分别为通过按键调整后所显示的时间。
图5当前时间仿真效果图图6调整时针仿真效果图图7调整分针仿真效果图
调整电子时钟前的当前时间为15:
55:
29；通过调时按键调整后的时间为17:
55:
29；通过调分按键调整后的时间为15:
46:
29。
综合图4、5、6、7仿真图可以得出，仿真结果与理论计算的结果一样，即该系统仿真完全满足要求。
5.结论
本次系统设计做的是可调式的电子钟，主要是出于自己的兴趣爱好。
由于自己才疏学浅，开始对控1602LCD的显示就很是头疼，但是通过查询资料、请教别人以及自己的认真思考，终于明白了1602LCD的显示原理。
通过此次课程设计使我深刻了解到了日常知识积累的重要性。
书到用时方恨少，在以后的学习中一定要吸取经验，学好基础知识并努力开阔视野。
而且通过本次课程设计更加意识到提高编程能力关键是要多多实践，读书是为写代码打基础，但只读书不敲代码是不可能提高实际的编程能力的。
只有多读源码、多写代码、多思考才能对知识有更加深刻的了解。
本系统用单片机AT89C51构成控制系统，具有精度高、速度快、性能稳定和电路简单且工作可靠等特点，具有很好的使用价值。
对今后的进一步研究和应用有一定的指导意义。
参考文献
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机械工业出版社,2008,27-83.
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[8]马忠梅,张凯.单片机的C语用程序设计[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2010,1-353.
附录
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineDelayNop（）{_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;}
sbitK1=P1^0;
sbitK2=P1^1;
sbitK3=P1^2;
sbitK4=P1^3;
sbitSPK=P3^0;
sbitLCD_RS=P2^0;
sbitLCD_RW=P2^1;
sbitLCD_EN=P2^2;
bitLCD_Busy_Check（）;
voidLCD_Initialize;
voidLCD_Set_POS（uchar）;
voidLCD_Write_Command（uchar）;
voidLCD_Write_Data（uchar）;
ucharcodeStr1[]="CurrentTime";
ucharcodeStr2[]="SetNewTime…";
ucharHMS_String[]="12:
30:
00";
bitSettime=0;
bitChang_H_or_M=1;
ucharMilliSecond,Hour=12,Minute=30,Second=0;
voidDelayMS（uintx）
{
uchari;
while（x--）for（i=0;i<120;i++）;
}
bitLCD_Busy_Check（）
{
bitLCD_Status;
LCD_RS=0;
LCD_RW=1;
LCD_EN=1;
DelayMS
（1）;
LCD_Status=（bit）（P2&0x80）;
LCD_EN=0;
returnLCD_Status;
}
voidLCD_Write_Command（ucharcmd）
{
while（LCD_Busy_Check（））;
RS=0;RW=0;E=0;_nop_（）;_nop_（）;P0=cmd;DelayNOP（）;
E=1;DelayNOP（）;E=0;
}
voidLCD_Set_Pos（ucharpos）
{
LCD_Write_Command（pos|0x80）;
}
voidLCD_Write_Data（uchardat）
{
while（LCD_Busy_Check（））;
RS=1;RW=0;E=0;
P0=dat;DelayNOP（）;
E=1;DelayNOP（）;E=0;
}
voidLCD_Initialize（）
{
LCD_Write_Command（0x38）;DelayMS
（1）;
LCD_Write_Command（0x0c）;DelayMS
（1）;
LCD_Write_Command（0x06）;DelayMS
（1）;
LCD_Write_Command（0x01）;DelayMS
（1）;
}
voidDisplay_String（uchar*str,ucharLineNo）
{
uchari,j=70;
for（i=0;i<200;i++）{while（--j）;SPK=-SPK;}
DelayMS（300）;SPK=0;
}
voidDisplay_HMS（ucharh,m,s）
{
if（Settime）HMS_String[3]='>';
elseHMS_String[3]='';
HMS_String[4]=h/10+'0';
HMS_String[5]=h%10+'0';
HMS_String[7]=m/10+'0';
HMS_String[8]=m%10+'0';
HMS_String[10]=s/10+'0';
HMS_String[11]=s%10+'0';
Display_String（HMS_String,0x40）
}
voidChang_Time（）
{
Settime=0;
if（K1==0||K2==0||K3==0）
{
TR0=0;
Display_String（Str2,0x00）;
Settime=1;
}
while（Settime）
{if（K1==0）
{
Beep（）;
while（K1==0）;
Change_H_or_M=!
Change_H_or_M;
}
elseif（K2==0）
{
Beep（）;
while（K2==0）;
if（Change_H_or_M==1）{if（++Hour==24）Hour=0;}
else{if（++Minute==60）Minute=0;}
}
elseif（K3==0）
{
Beep（）;
while（K3==0）;
if（Change_H_or_M==1）
{if（--Hour==24）Hour=23;}
else
{if（--Minute==60）Minute=59;}
}
elseif（K4==0）
{
Beep（）;
while（K4==0）;
Display_String（Str1,0x00）;
Settime=0;
TR0=1;
}
Display_HMS（Hour,Minute,Second）;
}
}
voidTime0（）interrupt1
{
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
if（++MilliSececond==20）
{
MilliSececond=0;
if（++Second==60）
{
Second=0;
if（++Minute==60）
{
Minute=0;
if（++Hour==24）
{
Hour=0;
Minute=0;
Second=0;
}
}
}
}
}
voidmain（）
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
IE=0x82;
SPK=0;
LCD_Initialize（）;
Display_String（Str1,0x00）;
TR0=1;
P1=0xFF;
while
（1）
{
Display_HMS（Hour,Minute,Second）;
DelayMS（500）;
Change_Time（）;
}
}
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