基于单片机电子钟设计报告.doc

基于单片机电子钟设计报告 摘要数字钟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，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。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。单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。一、 作品介绍该电子钟使用AT89S51为核心，采用LCD1602液晶屏显示，动态显示技术。产用外部接5V电源供电，内部添加了一个4.8V左右的电池以防突然断电后还能保持原先数据不变。该产品简单易于操作，可以实现以下功能：1、 年、月、日和星期的显示。2、 时间显示，包括小时、分钟、秒。3、 具有在正常工作情况下突然断电后还可以保存原来的时间数据，而不用在有电来的时候又要从先调时的麻烦。二、 设计目的（1）巩固、加深和扩大51系列单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力；（2） 学会怎么使用LCM602，并且要知道它的组成与构造。(3)学会查阅书籍，并且要能够熟练编写程序、仿真、绘画流程图、原理图及BCP图。（4）对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉用51单片机做系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。 三、设计要求（1）上电以后自动进入计时状态。（2）设计键盘调整时间，完成年月日、星期、时间的设计。（3）采用AT89S51为核心控制芯片，用LCD1602作为显示屏。 四、设计总方案1、AT89S51最小系统 AT89S51是一款非常适合单片机初学者学习的单片机，它是美国Atmel公司生产的低功耗、高性能CMOS8位单片机，片内含4KB可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，即可在线编程（ISP），也可以用传统方法进行编程可灵活应用于各种控制领域。功能特性概述：40个引脚，4KB Flash片内程序存储器，128B的随机存取数据存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52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。AT89S52具有以下标准功能： 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器。一个6向量2级中断结构，全双工串行口及时钟电路。另外，AT89S51 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停止工作，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内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止.2、LCM1602液晶显示器各种图形的显示原理 线段的显示：点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。LCD1602主要技术参数：显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602采用标准的116脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极 表1 引脚接口说明表3、按键模块（1）本次设计有四个按键S0、S1、S2、S3分别是复位、时间预置键（时间选位）、加、减。具体按键说明如下： （2）S0复位键：按下这个键后LCD液晶屏恢复初始态全部显示0。如在正常时间显示状态下要想从0（初始态）开始从先调时间可按下此键。 （3）S1时间预置键:正常时间显示状态下，按下此键进入预置时间状态，年、月日、星期、小时、分、秒设定完成后再按下此键退出进入正常走时状态。 （4）S2加1键：在调整年、月、日、星期、小时、分、秒时间数值时按下此键时相应的数值加一。（5）S3减1键：与S2相反。4、电源：本次设计是采用220V交流电，经过降压、整流、滤波、稳压。得到比较稳定5V直流电压。这部分的核心部件是：7805三端稳压管。当外部的220V交流电得不到正常的供电的时候，电路就会自动转换为电池供电。5程序流程图6原理图和PCB图7实物图 五、总结及建议本次课程设计是用AT89S51单片机CPU及LCM1602设计一个数字时钟，经过一个星期的调试，结果满足设计要求，验证无误。通过单片机硬件电路的调试，实现了预先设定的功能，设计主要用到的元件不多，最主要的是程序也比较长比较麻烦，同时也遇到了少量困难，尤其是关于校时模块的设计实现。关于显示模块，在以前的实验中做过，所以问题很容易解决。学以致用，将从书本上学到的知识应用于实践，学会了初步的电子电路仿真设计,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高。当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。此次的设计作业不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，为自己以后的学习方向的明确了重点。另外在这次实验中我们遇到了不少的问