电子时钟(LCD显示)课程设计.doc

目录1. 设计要求.12. 时钟总体设计思路.13. 系统硬件设计.13.1 单片机控制系统.3 3.2 键盘控制系统设计.3 3.3 显示电路.4 3.4 硬件原理及说明.4 3.5 主要性能参数.54. 软件设计. 54.1 软件功能.54.2软件设计.64.3 汇编源程序.5 5. proteus仿真.11 6. 课程设计总结.12 参考文献.131. 设计要求 以at89c51单片机为核心的时钟，在led显示器上显示当前的时间：使用字符型lcd显示器显示当前时间。显示格式为“时时：分分：秒秒”。用4个功能键操作来设置当前时间。功能键k1k4功能如下。k1设置小时。k2设置分钟。k3设置秒数。程序执行后工作指示灯led闪动，表示程序开始执行，led显示“00：00：00”，然后开始计时。 单片机是一种集成电路芯片，采集超大规模集成电路技术把具有数据处理能力（如算数运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微型处理器,随机存取数据存储器（ram）、只读程序存储器（rom）、输入/输出电路（i/o）,可能还包括定时/计数器、串行通信口（sci）、显示驱动电路（lcd或led驱动电路）、脉宽调制电路（pwm）、模拟多路转化器及a/d转化器等电路集成到一片芯片上，构成一个最小而又完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效的完成程序设计者事先规定的任务。 2. 时钟的总体设计思路按照系统的设计功能要求，本时钟系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟的调整及显示。微型控制器时钟电路数据显示按键调时 图一 系统总原理图 3. 系统硬件设计 3.1 单片机控制系统 本次设计时钟电路，采用了atc89c51单片机芯片控制电路，这种单片机芯片比较简单，并且省去了很多复杂的线路，更容易表达和理解，通过按钮来调节电子钟的时、分、秒。并且这次电路我采用了一个按钮控制一个显示的方案，在调节小时/分钟/秒数时，只需要按下对其控制的按钮进行调节就行了，不要普遍所见的需要进入调节界面。同时这次我采用了c语言控制整个时钟的显示，这样通过三个模块:单片机芯片、led显示屏、按钮控制电路即可达到设计要求。3.2 键盘控制系统设计按键需要3个，分别实现为调整小时、分钟、秒数三个功能。用单片机的3个i/o口接收控制信号，其电路如图下： 图五 按键调时电路通过控制键来控制所要调节的是时、分、还是秒。在按下小时/分/秒键后将对小时/分/秒进行调整调整，从而调整到自己所需要的时间。3.3 显示电路显示电路如图所示： 图六 显示电路lm016l液晶模块采用hd44780控制器，hd44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，lm016l与单片机mcu通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（ir）和数据寄存器（dr）忙标志（bf），显示数ram（ddram），字符发生器roma（cgorom）字符发生器ram（cgram），地址计数器ram(ac)。ir用于寄存指令码，只能写入不能读出，dr用于寄存数据，数据由内部操作自动写入ddram和cgram,或者暂存从ddram和cgram读出的数据，bf为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，ddtam用来存储显示的字符，能存储80个字符码，cgrom由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种.8位字符编码和字符的对应关系,cgram是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅64字节，可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符，ac可以存储ddram和cgram的地址，如果地址码随指令写入ir,则ir自动把地址码装入ac，同时选择ddram或cgram4.1 软件功能.403 丁元杰.单片微机原理及应用.北京:机械工业出版社,1994143.4 硬件原理及说明 at89c51是美国intel公司生产的低电压，高性能chmos8位单片机，片内含有4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（perom）和128 bytes的随机存取数据存储器（ram),器件采用intel公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用4位中央处理器（cpu）和flash存储单元，功能强大at89c51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。 3.5主要性能参数 与mcs-51产品指令和引脚完全兼容 4k字节可重擦写flash闪速存储器 1000次擦写周期 全静态操作:0hz24mhz 三级加密程序存储器 1288字节内部ram 32个可编程i/o口线 2个16位定时/计数器 5个中断源 可编程串行uart通道 低功耗空闲和掉电模式4. 软件设计4.1 软件主要完成的功能（1）显示时间程序用软件调节时间，通过程序的调节，最后用led现实时钟（2）调节时间程序按键调节时间，能实现时、分的调节4.2软件设计的主要流程时间控制程序时间控制程序，用中断准确的控制时间，采用60进制，60秒为一分钟，60分钟为一个小时，全天设置为24小时。程序用c语言编写。编程时采用keil c，而仿真用protues，仿真时仿真图如图所示 图七 定时中断流程图4.3 汇编源程序#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delaynop() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit k1 =p10;sbit k2 =p11;sbit k3 =p12;sbit k4 =p13;sbit spk=p30;sbit rs =p20;sbit rw =p21;sbit e =p22;uchar code str1 = current time ; /一下两个字符串的串长均为16uchar code str2 = set new time. ;uchar hms_string= 00:00:00 ;/带显示的时间串bit settime=0; /是否修改时间bit change_h_or_m =1;/1表示修改时.0表示修改分uchar millisecond,hour =0,minute=0, second =0;/延时函数void delayms(uint x)uchar i;while(x-) for(i=0;i120;i+);/lcd忙状态检测bit lcd_busy_check()bit result;rs = 0;rw = 1;e = 1;delaynop();result = (bit)(p0 & 0x80);e = 0;return result; /写lcd命令void lcd_write_command(uchar cmd)while(lcd_busy_check();/判断lcd是否忙碌rs = 0;rw = 0;e = 0;_nop_();_nop_();p0 = cmd; delaynop();e = 1;delaynop();e = 0;/设置lcd显示位置void lcd_set_pos(uchar pos)lcd_write_command(pos | 0x80);/写lcd数据void lcd_write_data(uchar dat)while(lcd_busy_check();/判断lcd是否忙碌rs = 1;rw = 0;e = 0;p0 = dat; delaynop();e = 1;delaynop();e = 0;/lcd初始化void lcd_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);/ 显示函数，在lcd指定的行上显示字符串void display_string(uchar*str,uchar lineno)uchar k;lcd_set_pos(lineno);for(k=0;k16;k+) lcd_write_data(strk);/蜂鸣函数void beep()uchar i, j = 70;for(i=0;i;/显示修改标志else hms_string3 = ; /不显示修改标志hms_string4 = h/10 + 0; /时hms_string5 = h%10 + 0;hms_string7 = m/10 + 0; /分hms_string8 = m%10 + 0;hms_string10= s/10 + 0; /秒hms_string11= s%10 + 0;display_string(hms_string,0x40);/设置时间void change_time()settime=0;if(k1=0|k2=0|k3=0) /按下k1 k2 k3中的任何一个键即进入修改状态tr0 = 0;display_string(str2,0x00); /第一行提示修改时间settime = 1;while (settime) if(k1 = 0) /确定调整小时还是分钟 beep();while(k1 = 0)change_h_or_m = !change_h_or_m;else if(k2 = 0) /增加 beep();while(k2 = 0);if(change_h_or_m=1)if(+hour = 24) hour = 0;elseif(+minute = 60) minute = 0;else if(k3 = 0) /减少beep();while(k3 = 0);if(change_h_or_m = 1)if(-hour = 0xff) hour = 23;else if(-minute = 0xff) minute = 59;else if(k4 = 0) /确定beep();while(k4 = 0);display_string(str1,0x00); /第一行还原显示str1settime = 0;tr0 = 1;display_hms(hour,minute,second); /外层while在这里结束/定时器0中断void time0() interrupt 1th0 = (65536 -50000)/256;tl0 = (65536 -50000)%256; /重新装入50ms定时if(+millisecond = 20) /50*20=1s millisecond = 0;if(+second = 60) second = 0;if(+minute = 60)minute = 0;if(+hour = 24)hour = 0;minute = 0;second = 0;/主函数void main()tmod = 0x01;th0 = (65536-50000)/256;tl0 = (65536-50000)%256;ie = 0x82;spk = 0;lcd_initialize();display_string(str1,0x00); /第一行显示tr0 = 1;p1 = 0xff;while(1)display_hms(hour,minute,second); /第二行显示时分秒delayms(500);change_time(); /显示过程中允许修改时间 5. proteus仿真 用protues软件画出电路，用keil软件代码进行编译成功后，未添加源程序时的仿真电路图 图八 电路原理图 输入汇编源程序后程序后，电路的仿真图 图九 电路professional仿真图 6.课程设计总结 通过这次的单片机课程设计，我更进一步了解到单片机的优点和强大功能,在查找资料的过程中,认识到单片机应用的广泛性。在设计中，我通过查阅各种单片机资料，并以单片机课程设计指导书作为参考，在何春霞老师的细心指导下，我终于历经两周的时间完成了这次单片机的设计，这次单片机的设计不仅使我对单片机课程有了进一步的了解，同时更加深了我对单片机的应用。学完单片机课程后我只是对单片机有了一些理论的了解，但这次单片机课程设计却加深了我对单片机理论与实践的结合。但由于我的知识水平有限，设计的单片机电子时钟还是存在一些的缺点和不足，如在电子时钟的基础上实现闹钟音乐等方面的设计，希望能在以后的学习过程钟，能够尽快的解决这些问题。最后，我觉得单片机的课程设计是很有意义的，在这个过程中可以学会如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然我对这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得有点难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这两个多星期的“学习”，在小组同学的帮助和讲解下，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收获应该说是相当大的。我觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，这个过程对缺乏实际经验的我们是非常重要的。通过这次单片机课程设计使我认识