单片机电子时钟设计

单片机电子时钟设计摘要本文简要介绍单片机电子时钟的制作，根据问题分析将系统分为主程序模块，LCD显示模块（包括显示姓名、日期和时间），键盘模块（包括启动计时，启动闹铃，秒、时、分加一与减一调整），中断子程序模块（秒、分、时的计数，判断闹铃的时间是否已到，若到同时开关闭合，则闹铃响），闹钟模块（包括闹铃和记事提醒，若到则对应的音乐响）。共设有五个开关，K1按下时停止计时，K2按下时可以再次启动分。K3按下时可以调整时，有加一操作。K4按下时，调整时钟的分钟。K5则用来调整秒钟。1、闹钟时间到使用音乐，2、LCD显示时，先显示姓名和日期，再显示数字时钟当前的值。目录一、选题的背景二、课题总体设计说明1、课题计划2、功能目标及技术指标3、课题方案三、硬件设计说明1、硬件设计目标2、硬件功能模块划分3、主控芯片和关键元器件的选型、接口和连接方式定义4、硬件单元设计四、软件总体设计方案1、软件设计目标2、设计流程图五、软硬件调试说明1、硬件性能测试2、软件性能测试六、设计心得体会七、参考文献及设计不足之处八、附录1、硬件设计的总电路原理图2、源程序代码一、选题的背景现代生活中，人们越来越重视时间观念，时间对每个人都十分重要，因此数字显示时钟与传统的指针式时钟相比有了很大的优势，LCD液晶显示的时间简单明了，而且读书快时间较准，数字钟是采用AT89S51单片机内部定时器定时50MS，计数，再由液晶实时显示，本设计中，电路具有显示时间的基本功能，并能够对时间进行调整，闹钟设定等等，小巧，价格低廉，精度高，使用方便，功能多，便于集成化使之受广大消费者喜爱，因此得到了广泛应用。选题中通过对电子钟的设计、制作及功能扩展，涉及单片机定时器技术、LCD液晶显示接口技术及独立式键盘技术的应用。由此提高了设计者的编程和调试技巧及对单片机应用系统综合设计与调试的能力。二、课题总体设计说明1、课题计划、功能目标及技术指标首先从理论上了解电子钟的工作原理，了解如何利用定时器进行定时与计数，其次是电路的制作，先分配好I/O资源，RAM空间，确定外部硬件电路的连接；然后画出程序流程图，粗细流程图，最后编写程序，调试，能够利用4个按键基本实现设置、启停、暂停、清零、加1、移位、闹钟设置等功能，并能够在液晶上实时显示时间。2、课题方案1）利用单片机内部定时器资源，采用T0，方式1来实现，每50MS中断一次，每中断一次计数单元减1，当减到0的时候秒计数单元加1，当加到60的时候分计数单元加1，当加到六十时时计数单元加1，当加到24的时候自动则清零重新开始。计数部分由定时中断独立完成，因而不影响主程序功能，误差较小。2）利用单纯的程序延时，产生1秒的延时，计满60则分加1，分计满60则时加1，时计满24则清零，占用CPU太多时间，误差最大。三、硬件设计说明1、硬件设计目标利用单片机的P0将数据送到液晶，并由P10P12三条控制线控制其时序，实现液晶的显示，通过按键可实现设置、启动/移位、暂停/加1、清零/闹钟设置等功能，并带有闹钟功能，时间一到则相应指示灯点亮。2、硬件功能模块划分最小系统模块包括电源振荡电路及复位电路，保证了单片机的正常工作。显示模块采用液晶显示，数据线接单片机的P0口，控制线接单片机的P10P12。按键模块由4个按键实现时钟的走停，时间的修改，闹钟的设置等功能。3、主控芯片和关键元器件的选型、接口和连接方式定义为了方便下载调试，单片机采用ATMEL公司的标准型AT89S51芯片，外部晶振频率选用12MHZ,显示部分采用LCD1602，能显示数码管不能显示的其他字符、文字或图形。具有低功耗、被动显示、显示信息量大、寿命长等特点。单片机的P0口与液晶模块的8条数据线相连，P1口的P10、P11、P12分别与液晶模块的三个控制端RS、RW、E连接，电位器提供可调的液晶驱动电压，用以实现显示对比度的调节。4、硬件单元设计显示模块单片机的P0口与液晶模块的8条数据线相连，P1口的P10、P11、P12分别与液晶模块的三个控制端RS、RW、E连接，电位器提供可调的液晶驱动电压，用以实现显示对比度的调节。四、软件总体设计方案1、软件设计目标编程实现时钟显示、修改、调整的程序，实现按键功能的编程及判断，并对时间进行相应修改及设置。2、设计流程图设置T0工作方式设置中断次数清计时单元开中断启动计时器调用显示程序保护现场设置计数初值041H（41H）141H040H（41H）141H恢复现场（42H）142H返回1秒到1分到40H2441H60042H042HYYYNNNNY五、软硬件调试说明1、硬件性能测试接通电源，单片机正常工作，液晶初始化显示主界面，按下复位键实现单片机的初始化复位。时钟停止，当按下启动/光标按键时，时钟开始走表，从000000开始，当按下暂停/加1键时，时钟暂停走表，按下清零/闹钟设置键时时钟回到初始状态。无论何时，当设置键按下时，进入设置界面，此时可以通过启动/光标键及启动/加1键对时间进行设置，也可以按下清零/闹钟设置键使液晶进入闹钟设置界面，再次按下时则退出闹钟设置界面，当再次按下设置键时返回主界面，并以设置值继续走表。当时间与闹钟设置值相同时闹钟指示灯亮，一分钟后指示灯自动熄灭。2、软件性能测试能够实现液晶的显示，能够实现按键对时间进行设置并同步显示，能够实现按键的多功能化，能够实现时间修改中的显示。基本实现设计要求。六、设计心得体会通过单片机课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。其次我了解了很多函数的功能，并且对于其在程序中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了，而且还可以记住很多东西，比如一些程序功能的实现。这个设计过程中，我遇到过许多次失败的考验，就比如，自己对单片机控制闹总的中断不了解给整个设计编程带来的困扰，真想要就此罢休，然而，就在想要放弃的那一刻，我明白了，原来结果并不那么重要，我们更应该注重的是这一整个过程。于是，我坚持了下来。当然最终，这次课程设计基本成功，主要体现在这一整个设计过程中，除了课本几乎没有参考任何书，程序由自己独立完成，电路由自己勾画，个人在软件和硬件方面能力都有所提高。七、参考文献单片机原理与应用张毅刚哈尔滨工业大学出版社本次课程设计基本完成，但很多功能没有得到很好的扩展，例如铃声音乐尚不能按预期的设计体现出来，闹钟仅能发出“嘟嘟”的响声。电子显示屏没有其他附加功能，像显示中文，添加计算器的基本功能。八、附录1、硬件设计的总电路原理图D71463D5124D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM017LXTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD0391/18P02/AD2373/36P04/AD4355/54P06/AD637/72P1012P12334P14556P16778P30/RXD101/TP32/IN012/IT13P34/014P37/RD176/W65/T15P27/A1528P20/A8211/9P2/A0233/14P24/A2255/1366/47U1AT89C51RV21KLS1SPEAKER2、源程序代码程序代码如下RSEQUP35RWEQUP36EEQUP37SJEQUP1ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0PORG000BHAJMPITOPORG0030HMAINMOVSP,60HMOVTMOD,01HMOV20H,0AHMOVR1,00小时的初值MOVR2,00分钟的初值MOVR3,00秒钟的初值SETBET0SETBEX0SETBPX0SETBEAMOVTH0,3CHMOVTL0,0B0HSETBTR0ACALLXIANSHIMOVSJ,80HACALLKAISHIMOVDPTR,TABLE0ACALLWRITE1HEREAJMPHEREITOPPUSHPSWPUSHACCMOVTH0,068HMOVTL0,0FBHDJNZ20H,RETURNMOV20H,0AHINCR3ACALLSHCJNER3,60,RETURNMOVR3,00INCR2ACALLSPEAKCJNER2,60,RETURNMOVR2,00INCR1CJNER1,24,RETURNMOVR1,00RETURNPOPACCPOPPSWRETIINT0PPUSHPSWPUSHACCCLRTR0TING0JNBP21,OUTJBP22,SHIINCR1ACALLSHCJNER1,24,SHIMOVR1,00SHIJBP23,FENINCR2ACALLSHCJNER2,60,FENMOVR2,00FENJBP24,MIAOINCR3ACALLSHCJNER3,60,MIAOMOVR3,00MIAOACALLSHOUTPOPACCPOPPSWSETBTR0RETISHMOVSJ,0C4HACALLKAISHIMOVDPTR,TABLE1ACALLWRITE2RETSPEAKMOVR5,0CFHB2CPLP30ACALLDELAY2DJNZR5,B2RETWRITE1MOVR0,00HSMOVA,R0MOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITEINCR0CJNER0,20H,SRETWRITE2MOVA,R1MOVB,10DIVABMOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITEMOVA,BMOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITEMOVA,10MOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITE显示小时MOVA,R2MOVB,10DIVABMOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITEMOVA,BMOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITEMOVA,10MOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITE显示分钟MOVA,R3MOVB,10DIVABMOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITEMOVA,BMOVCA,ADPTRMOVSJ,AACALLWRITE显示秒钟RETWRITESETBRSCLRRWCLREACALLDELAYSETBERETXIANSHIMOVSJ,01H清屏ACALLKAISHIMOVSJ,03HACALLKAISHIMOVSJ,06H增量方式，不移动ACALLKAISHIMOVSJ,0CH整体显示，关光标，不