学位论文基于单片机的电子时钟设计1.docx
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学位论文基于单片机的电子时钟设计1
基于单片机的电子时钟设计论文
摘要
设计背景：
1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。
从而达到计时的功能，是人民日常生活不可缺少的工具。
数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
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、系统的联系起来用于实际，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。
设计目的：
应用单片机控制技术，设计出以89C51单片机为核心的电子时钟，电子时钟能够显示时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，而且其片选的灵活性强。
设计目标：
在数码管上显示相应的时间，并通过一个控制键来实现时间的调整和是否进入省电模式的转换。
关键词：
89C51、电子时钟、LCD1602
目录
摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ
1.设计方案
1.1总体设计方案说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.2系统方框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.3系统流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
2.主要器材及基本简介
2.1主要器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.2主要器材简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
3.系统硬件设计
3.1最小系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
3.2LCD显示电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
3.3键盘输入电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
3.4蜂鸣器和LED灯电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
3.5仿真电路图与仿真结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
附录系统源程
1.设计方案
1.1总体设计方案说明
1.1.1程序设计及调试
根据单片机课程设计内容和要求，完成Protues仿真电路的设计和用Keil软件编写程序，并进行仿真模拟调试。
1.1.2硬件焊接及调试
根据仿真电路图完成电路板的焊接，并进行软、硬件的调试，只到达到预期目的。
1.1.3后期处理
对设计过程进行总结，完成设计报告。
1.2单片机系统方框图
图1.1系统方框图
1.3单片机系统流程图
1.3.1系统总体设计
结束
图1.2主流程图图1.3按键扫描流程图
图1.4时钟流程图
2.主要器件及简介
2.1主要器件
STC89C51单片机；LCD1602液晶显示屏。
2.2主要器件简介
2.2.1STC89C51单片机简介
STC89C51是采用8051核的ISP（InSystemProgramming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。
图2.1STC89C51引脚图
2.2.2LCD1602液晶显示屏简介
LCD1602可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0—D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V,并且带有字符对比度调节和背光。
LCD1602引脚说明如下表所示
LCD液晶显示器各引脚功能及结构
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
双向数据口
2
VDD
电源正极
10
D3
双向数据口
3
VL
对比度调节
11
D4
双向数据口
4
RS
数据/命令选择
12
D5
双向数据口
5
R/W
读写/选择
13
D6
双向数据口
6
E
模块使能端
14
D7
双向数据口
7
D0
双向数据口
15
BLK
背光源地
8
D1
双向数据口
16
BLA
背光源正极
VDD：
电源正极，4.5V—5.5V,通常使用5V电压；
VL：
LCD对比度调节端，电压调节范围为0—5V。
接正极时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高会产生“鬼影”，因此通常使用一个10K的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地；
RS：
MCU写入数据或者指令选择端。
MCU要写入指令时，使RS为低电平；MCU要写入数据时，使RS为高电平；
R/W：
读写控制端。
R/W为高电平时，读取数据；R/W为低电平时，写入数据；
EN：
LCD模块使能信号控制端。
写数据时，需要下降沿触发模块。
D0—D7：
8为数据总线，三态双向。
如果MCU的I/O口资源紧张的话，该模块也可以只使用4位数据线D4—D7接口传送数据。
A：
LED背光正极。
需要背光时，A串接一个限流电阻接VDD，K接地。
K：
LED背光地端。
3.系统硬件设计
3.1最小系统
复位时单片机的初始化操作，只要给RST引脚加上两个机器周期以上的高电平信号，就可以使STC89C51单片机复位。
本次采用的是12M晶振，按钮复位电路。
图3.1最小系统图
3.2LCD显示电路
LCD显示屏的D0到D7与单片机P0口相连，LCD显示屏EN口与单片机P3.4口相连，RS与P3.5相连。
通过滑动变阻器改变LCD显示屏的显示对比度。
图3.2LED显示电路图
3.3键盘输入电路
本次设计采用独立键盘，键盘按下时，相应的I/O口电平由高变低，一次检测按键是否被按下。
4个独立按键与单片机P3.0—P3.3口相连。
图3.3键盘输入电路图
3.4蜂鸣器和LED灯电路
蜂鸣器的作用为准点报时产生报警声，LED在秒钟为偶数时或者功能键被按下时亮。
蜂鸣器与单片机P2.2口相连，LED灯与单片机P2.3口相连。
图3.4蜂鸣器和LED灯电路图
3.5仿真电路图与仿真结果
图3.5仿真电路图
用Keil和Protues进行仿真调试，仿真结果完全达到预期目的。
总结
本次单片机课程设计，在我和我的搭档陈雅琴默契配合，以及王跃球老师的指导和同学的帮助下顺利完成了。
在设计过程中，从仿真电路的设计，源程序的书写和修改中都遇到了不少问题，但在我们的共同努力下解决了，并且从中学到了不少知识。
我们在设计过程中还不断提出自己的疑点以及新的想法，联系实际应用，将课本上学习的东西运用到实际中，这些都令我们受益匪浅。
课程设计需要很大的耐心，尤其是遇到困难的时候，这也是对我们的考验。
在设计过程中，我们遇到问题不是感到急躁，而是耐心地寻找解决的办法，与老师、同学进行交流讨论，寻求最佳的解决办法。
总之，在此次的课程设计中，我们不仅动手、动脑，也学会了不少东西，同时，谢谢对我们的设计带来建议、意见和帮助的老师和同学们！
谢谢！
参考文献
[1]张一斌等注[M]．单片机课程设计指导．中南大学出版社.2009年9月．
[2]何立民等[M]．单片机实验与实践教程．北京航空航天大学出版社．2004年7月．
[3]THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书．Keil软件．Protues软件．
[4]数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”．
致谢
这次课程设计能够顺利的完成得到了系领导老师的大力支持和帮助，尤其是我的指导老师王跃球老师，在百忙之中抽出宝贵的休息时间，仔细耐心为我指导。
设计过程中，王老师帮我分析遇到的种种困难。
一直支持，鼓励我要有解决问题的信心，才使设计得以顺利的完成。
在开发的同时，和同学们之间的相互探讨也使我获益匪浅。
在此，对他们表示由衷的感谢！
电子信息技术日新月异地飞速发展，人们总是处在不断学习阶段，再加上我水平有限，所以本设计肯定存在许多不尽如人意的地方，欢迎广大老师和同学批评指正。
最后，要感谢电气系所有老师，他们精心的栽培为我以后的学习工作打下了坚实的基础。
附录系统源程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitlcdrs=P3^5;//定义1602液晶RS端
sbitlcden=P3^4;//定义1602液晶LCDEN端
sbits1=P3^0;//定义按键--功能键
sbits2=P3^1;//定义按键--增加键
sbits3=P3^2;//定义按键--减小键
sbits4=P3^3;//定义按键--闹钟键
sbitbeep=P2^2;//定义蜂鸣器端
sbitled=P2^3;//定义LED灯端
ucharcount,s1num,s4num;
charyear,month,day,week,miao,shi,fen,pshi;
ucharcodetable[]="20--";//定义初始上电时液晶默认显示状态
voiddelay（uintz）//延时函数
{uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;}
voidzhuanhuan（）
{if（shi==0）
pshi=12;
if（shi<=12&&shi>=1）
pshi=shi;
if（shi>12）
pshi=shi-12;}
voiddi（）//蜂鸣器发声函数
{beep=0;
delay（300）;
beep=1;
delay（300）;}
voidwrite_com（ucharcom）//液晶写命令函数
{lcdrs=0;
lcden=0;
P0=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;}
voidwrite_date（uchardate）//液晶写数据函数
{lcdrs=1;
lcden=0;
P0=date;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;}
void_shi（）//写"AM"、"PM"函数
{if（shi>=12）
{write_com（0x80+0x40+1）;//写出"PM"
write_date（'P'）;
write_date（'M'）;}
else
{write_com（0x80+0x40+1）;//写出"AM"
write_date（'A'）;
write_date（'M'）;}}
voidwrite_ymd（ucharadd1,uchardate1）//写年月日函数
{ucharshi,ge;
shi=date1/10;//分解一个2位数的十位和个位
ge=date1%10;
write_com（0x80+add1）;//设置显示位置
write_date（0x30+shi）;//送去液晶显示十位
write_date（0x30+ge）;//送去液晶显示个位}
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardate）//写时分秒函数
{ucharshi,ge;
shi=date/10;//分解一个2位数的十位和个位
ge=date%10;
write_com（0x80+0x40+add）;//设置显示位置
write_date（0x30+shi）;//送去液晶显示十位
write_date（0x30+ge）;//送去液晶显示个位}
voidwrite_week（charweek）//写液晶星期显示函数
{write_com（0x80+12）;
switch（week）
{case1:
write_date（'M'）;delay（5）;
write_date（'O'）;delay（5）;
write_date（'N'）;
break;
case2:
write_date（'T'）;delay（5）;
write_date（'U'）;delay（5）;
write_date（'E'）;
break;
case3:
write_date（'W'）;delay（5）;
write_date（'E'）;delay（5）;
write_date（'D'）;
break;
case4:
write_date（'T'）;delay（5）;
write_date（'H'）;delay（5）;
write_date（'U'）;
break;
case5:
write_date（'F'）;delay（5）;
write_date（'R'）;delay（5）;
write_date（'I'）;
break;
case6:
write_date（'S'）;delay（5）;
write_date（'A'）;delay（5）;
write_date（'T'）;
break;
case7:
write_date（'S'）;delay（5）;
write_date（'U'）;delay（5）;
write_date（'N'）;
break;}}
voidwriteym（）
{day=1;
month++;
if（month==13）
{month=1;
year++;
if（year==100）
year=0;
write_ymd（3,year）;//年若变化则重新写入}
write_ymd（6,month）;//月若变化则重新写入}
voidinit（）//初始化函数
{ucharnum;
lcden=0;
year=13;//初始化种变量值
month=6;
day=21;
week=5;
shi=13;
fen=59;
miao=58;
count=0;
s1num=0;
s4num=0;
write_com（0x38）;//初始化1602液晶
write_com（0x0c）;
write_com（0x06）;
write_com（0x01）;
write_com（0x80）;//设置显示初始坐标
for（num=0;num<15;num++）//显示年月日星期
{write_date（table[num]）;
delay（5）;}
delay（5）;
write_com（0x80+0x40+6）;//写出时间显示部分的两个":
"
write_date（':
'）;
delay（5）;
write_com（0x80+0x40+9）;
write_date（':
'）;
delay（5）;
write_week（week）;
write_ymd（3,year）;//分别送去液晶显示
write_ymd（6,month）;
write_ymd（9,day）;
write_sfm（10,miao）;//分别送去液晶显示
write_sfm（7,fen）;
write_sfm（4,shi）;
TMOD=0x01;//设置定时器0工作模式1
TH0=（65536-50000）/256;//定时器装初值
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;//开总中断
ET0=1;//开定时器0中断
TR0=1;//启动定时器0}
voidkeyscan（）//按键扫描函数
{if（s1==0）
{delay（5）;
if（s1==0）//确认功能键被按下
{s1num++;//功能键按下次数记录
while（!
s1）;//释放确认
if（s1num==1）//第一次被按下时
{TR0=0;//关闭定时器
write_com（0x80+3）;//光标定位到年位置
write_com（0x0f）;//光标开始闪烁}
if（s1num==2）//第二次按下光标闪烁定位到月位置
{write_com（0x80+6）;}
if（s1num==3）//第三次按下光标闪烁定位到日位置
{write_com（0x80+9）;}
if（s1num==4）//第四次按下光标闪烁定位到星期位置
{write_com（0x80+12）;}
if（s1num==7）//第七次被按下时光标定位到秒位置
{write_com（0x80+0x40+10）;}
if（s1num==6）//第六次按下光标闪烁定位到分位置
{write_com（0x80+0x40+7）;}
if（s1num==5）//第五次按下光标闪烁定位到时位置
{write_com（0x80+0x40+4）;}
if（s1num==8）//第七次按下
{s1num=0;//记录按键数清零
write_com（0x0c）;//取消光标闪烁
TR0=1;//启动定时器使时钟开始走}}}
if（s1num!
=0）//只有功能键被按下后，增加和减小键才有效
{if（s2==0）
{delay（5）;
if（s2==0）//增加键确认被按下
{while（!
s2）;//按键释放
if（s1num==1）//若功能键第一次按下
{year++;//则调整年加1
if（year==100）//若满100后将清零
year=0;
write_ymd（3,year）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+3）;//显示位置重新回到调节处}
if（s1num==2）//若功能键第二次按下
{
month++;//则调整月加1
if（month==13）//若满12后将置一
month=1;
write_ymd（6,month）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+6）;//显示位置重新回到调节处
}
if（s1num==3）//若功能键第三次按下
{
day++;//则调整日加1
if（year%4==0&&month==2）
{
if（day==30）//若满29后将置一
day=1;
}
if（year%4!
=0&&month==2）
{
if（day==29）//若满28后将置一
day=1;
}
if（month!
=2&&month!
=4&&month!
=6&&month!
=9&&month!
=11）
{
if（day==32）//若满31后将置一
day=1;
}
if（month==4||month==6||month==9||month==11）
{
if（day==31）//若满30后将置一
day=1;
}
write_ymd（9,day）;;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+9）;//显示位置重新回到调节处
}
if（s1num==4）//若功能键第四次按下
{week++;//则调整星期加1
if（week==8）//若满8后将置一
week=1;
write_week（week）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+12）;//显示位置重新回到调节处}
if（s1num==7）//若功能键第七次按下
{miao++;//则调整秒加1
if（miao==60）//若满60后将清零
miao=0;
write_sfm（10,miao）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+0x40+10）;//显示位置重新回到调节处}
if（s1num==6）//若功能键第二次按下
{fen++;//则调整分钟加1
if（fen==60）//若满60后将清零
fen=0;
write_sfm（7,fen）;//每调节一次送液晶显示一下
write_com（0x80+0x40+7）;//显示位置重新回到调节处}
if（s1num==5）//若功能键第五次按下
{shi++;
if（shi==24）//若满24后将清零
{shi=0;}
if（s4num==0）
{wr
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