智能电子钟LCD显示.docx
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智能电子钟LCD显示
课程设计
课程名称单片机原理与接口技术
题目名称智能电子钟
学生学院材料与能源学院
专业班级
学号
学生
指导教师
2016年06月15日
工业大学课程设计任务书
题目名称
智能电子钟〔LCD显示〕
学生学院
材料与能源学院
专业班级
姓名
学号
一、课程设计的容
用STC89C52RC单片机制作一智能电子钟:
1.设计并绘制硬件电路图;
2.绘制PCB板图〔条件许可的话可进展PCB板的制作〕并焊接好元器件;
3.编写程序并将调试好的程序固化到单片机中。
二、课程设计的要求与数据
以STC89C52RC单片机为核心,制作一个LCD显示的智能电子钟:
(1)计时:
秒、分、时、天、周、月、年。
(2)自由调整时间。
(3)定时输出,可任意关断,重置。
(4)倒计时功能,最高可定时100小时。
(5)计时功能,最高可计时100小时。
(6)计时精度:
误差≤1秒/月〔具有微调设置〕。
(7)键盘采用动态扫描方式查询。
所有的查询、设置功能均由矩阵键盘完成。
三、课程设计应完成的工作
1.完成下载线的制作,为程序下载到单片机芯片中做好准备;
2.完成软件、硬件的设计,并进展硬件的焊接制作,并将调试成功的程序固化到单片机中,最后进展硬件与软件的调试;
3.撰写设计说明书。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段容
地点
起止日期
1
硬件、软件设计
大学城工学三号馆317
6月6-8日
2
焊接电路板
大学城工学三号馆317
6月9-11日
3
软件、硬件调试
大学城工学三号馆317
3月12-13日
4
撰写说明书
宿舍
3月14-15日
5
辩论
大学城工学三号馆317
3月16-17日
摘要
随着时代的进步和开展,单片技术已经普及到我们的生活、工作、科研等各个领域,已经成为一种比拟成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的LCD显示时钟的设计,时间可由键盘调整。
主要用到的芯片有单片机STC89C52RC、液晶显示屏LCD1602A模块、时钟芯片DS1302模块。
关键词:
单片机STC89C52RC、LCD1602A模块、DS1302模块
1系统需要分析
1.1智能电子钟研究背景及意义
20世纪末,电子技术得到了飞速开展,在此推动下现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域,有力地推动和提高了社会生产力的开展和信息化程度,同时现代电子产品性能进一步提升,产品的更新迭代也越来越快。
时间对人们来说是那么珍贵,工作的忙碌和繁杂易使人们忘记当前的时间。
然而遇到重大事情的时候,一旦忘记时间,就会给自己和他人造成很大的麻烦。
平时我们要求上班准时,约会或者召开会议必然要提及时间,火车要准时到达,航班要准时起飞,工业生产中的很多环节也需要时间来确定工序替换时刻,等等。
所以说能随时知道准确的时间是我们生活中必不可少的一件事情。
想知道时间,收表当然是很好的选择,但是在忙碌中,我们还需要一个“助理〞时不时的给我们提醒时间。
所以,手表最好有一个定时系统,随时提醒忘记时间的人。
最早能够定时、报时的时钟属于机械式钟表,但这种时钟收到机械构造、动力和体积的限制,在功能性以及造价上都没有方法与电子时钟相媲美。
电子时钟是采用电子电路实现对时、分、秒进展数字显示的计时装置,广泛应用于个人、家庭、车站、办公室等场所,成为人们日常生活中的必需品。
由于集成电路的开展和石英晶振的广泛应用,使得电子时钟的精度远远超过老式钟表,钟表的数字化跟人们生产和生活带来了极大的方便,而且大大扩展了钟表的功能。
诸如整点报时、定时报警、定时播送、自动启闭路灯、定时开关烘箱、同多动力设备、甚至各种定时电器的自动启动等,所有这些,都是以电子时钟为根底的。
因此,研究电子时钟及其扩展应用,都有非常重要的现实意义。
1.2系统实用功能分析
本文研究的数字时钟是一种利用单片机原理实现对时、分、秒计时的装置,与机械时钟相比具有更高准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命。
其实现了对时、分、秒的准确及时、计时及定时功能。
2设计要求与方案
2.1设计要求
以STC89C52RC单片机为核心,制作一个LCD显示的智能电子钟:
(1)计时:
秒、分、时、天、周、月、年。
(2)自由调整时间。
(3)定时输出,可任意关断,重置。
(4)倒计时功能,最高可定时100小时。
(5)计时功能,最高可计时100小时。
(6)计时精度:
误差≤1秒/月〔具有微调设置〕。
(7)键盘采用动态扫描方式查询。
所有的查询、设置功能均由矩阵键盘完成。
2.2系统根本方案选择
2.2.1芯片的选择
采用STC89C52,其是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51核,但做了很多的改良使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
在单芯片上,拥有灵巧的8位c:
\iknow\docshare\data\cur_work\baike.so\doc\735320.htmlCPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能:
8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,置4KBEEPROM,MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断构造〔兼容传统51的5向量2级中断构造〕,全双工串行口。
另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停顿工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停顿,直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz,6T/12T可选。
2.2.2显示模块选择
采用LCD显示,电路较为简单,且在软件设计上也相对简单,功耗较低,能满足设计最优的要求。
LCD1602A模块集成了驱动电路和背光等,能够显示16*02〔16列2行〕即32个字符。
2.2.3时钟信号的选择
采用DS1302时钟芯片实现时钟计时。
DS1302时钟芯片是一种高性能的时钟芯片,可自动实现对秒、分、时、日、周、月、年及闰年补偿的年进展计数,精度较高,256位的RAM作为数据暂存区,工作电压2.5V~5.5V围,2.5V时耗电小于300nA。
且硬件电路较为简单,程序设计容易实现。
DS1302模块接有32.768K晶振和纽扣电池作为备用电源,可实现长时间不停地计时。
2.2.4按键选择
选择4*4矩阵键盘作为功能实现和调节按键。
矩阵键盘又称行列式键盘,它是用4条I/O线作为行线,4条IO线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的每一个穿插点上,设置一个按键。
这样键盘中按键个数是4*4个。
这种行列式键盘构造能够有效地提高单片机系统中I/O的利用率。
2.3电路设计最终方案
宗上所述,对此次智能电子钟的方案选择为:
采用STC89C52SC芯片作为主控制系统并提供定时,并由DS1302模块提供时钟,LCD1602A模块作为显示时间。
3系统硬件设计与实现
3.1智能电子钟设计框图
3.2系统硬件概述
该电路是由STC89C52SC单片机为控制核心,具有在线编程功能,低功耗,能在3V超低工作;晶振电路外接晶振;复位电路接按键复位系统;矩阵键盘由4*4行列式键盘构成;LCD显示模块由LCD1602A构成;时钟电路模块由DS1302芯片等组成。
3.3硬件电路构造设计
3.3.1单片机主控制模块的设计
图1为用proteus软件画的时钟系统原理图。
3.3.2LCD显示模块
图2为LCD显示模块原理图。
如下图,时钟信号显示在LCD上,文字清晰可见而且
图1时钟原理
图2LCD1602A
省电也易于控制。
数据的传输采用P0口,其引脚VSS接地,VDD接VCC,RS、RW、E端分别接单片机引脚P2.0、P2.1、P2.2。
而VEE作为液晶显示器的灰度调节引脚,接一变阻器来改变其显示的清晰度。
3.3.3矩阵键盘模块
图3为矩阵键盘模块。
矩阵键盘又称行列式键盘,它是用4条I/O线作为行线,4条IO线作为列线组成的键盘,8条线接到P1口上。
在行线和列线的每一个穿插点上,设置一个按键。
这样键盘中按键个数是4*4个。
这种行列式键盘构造能够有效地提高单片机系统中I/O的利用率。
矩阵键盘是嵌入式计算机系统中不可缺少的外围电路,是实现人机对话的纽带,借助键盘可以向计算机输入程序、置数、逻辑操作以及写入程序和程序检测等,可实现调试、计时、倒计时等功能。
图3矩阵键盘
3.3.4时钟系统模块
图4是时钟系统模块原理图。
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种
图4时钟系统DS1302
高性能、低功耗的实时时钟芯片,附加31字节静态RAM,采用SPI三线接口与CPU进展同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。
实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年,一个月小与31天时可以自动调整,且具有闰年补偿功能。
工作电压宽达2.5~5.5V。
采用双电源供电〔主电源和备用电源〕,可设置备用电源充电方式,提供了对后背电源进展涓细电流充电的能力。
DS1302的RST端接P2.5口,SCLK端接P2.6口,I/O端接P2.7口,VCC1端接备用电源纽扣电池,VCC2接5.0V电源,X1、X2接32.768K晶振。
3.3.5蜂鸣器模块
图5蜂鸣器模块
蜂鸣器是一种一体化构造的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于电子产品中作为发声器件。
蜂鸣器I/O端接到P2.4口上,用三极管驱动,给低电平就能持续发声。
3.3.6复位电路
图6复位电路
图6为复位电路。
只要按下按钮,给单片机RST口加上超过2个机器周期的高电平,就能把单片机复位。
3.3.7晶振电路
图7为晶振电路。
STC19C51RC单片机时钟信号由部时钟方式产生,在XTAL1和XTAL2引脚外接晶振。
图中,电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振,电容值22pF。
晶振CXY的振荡频率为11.0592Hz。
图7晶振电路
4系统软件设计
4.1程序流程框图
4.2程序
具体程序见附录。
5系统调试
5.1软件调试
翻开程序调试软件KeiluVision4,在里面新建一个工程,命名为:
clock。
接着新建文件,编写相应程序。
编写好的程序进展编译。
如有错误,按照提示修改错误,直到程序编译通过。
5.2硬件调试
用proteus画好电路原理图,加上KeiluVision4生成的HEX文件进展仿真,并修改程序逻辑错误,直到仿真无错误。
参考文献
[1].朝青.单片机原理及接口技术〔第3版〕.航天航空大学,2005年10月.
[2].科技.单片机典型外围器件及应用实例.:
人民邮电,2006年2月.
[3].谭浩强.C语言程序设计〔第二版〕.:
清华大学,1999年12月.
[4].阎石.数字电子技术根底〔第五版〕.高等教育,1983年4月.
附录
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitrs=P2^0;
sbitrw=P2^1;
sbite=P2^2;//1602
sbitrst=P2^5;
sbitsclk=P2^6;
sbitio=P2^7;//1302
sbitbee=P2^4;//蜂