基于80C51和pcf8563的电子时钟课程设计

1、单片机技术 课程设计任务书课题名称基于单片机的电子时钟设计 系 别 理学院 专 业 _电子信息科学与技术_ 班 级 _电科XXX班_ 学 号 _201X09020XX 姓 名 XXX _ 指导教师 XXX _2013年 6 月 20 日目录1摘要­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

2、73;­­­­­­­­­­­­­­­­­ 12. 引言­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­&#

3、173;­­­­­­­­­­­­­­­ 23. 时钟原理分析­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

4、73;­­­­ 24. 时钟设计分析­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 35. 时钟的实现­­­­­

5、­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 41.使用的PCF8563芯片­­­­­­­­­­­­­&#

6、173;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 31.1PCF8563的性能特点­­­­­­­­­­­­­­­­­­

7、73;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­41.2 PCF8563的工作原理­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

8、3;­­­­­­­­­­­­­­­41.3系统硬件设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

9、­­­­­­­­­­­42. 分块设计 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

10、73;­­­­­­­­­­­­­­­­52.1 输入部分­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

11、­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­52.2 输出部分­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

12、73;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­52.3完整电路图­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

13、­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­66. 程序设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­

14、3;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 61 程序总体设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

15、­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 62 .程序主要模块­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­&

16、#173;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 62.1 延时模块­­­­­­­­­­­­­­­­­­

17、73;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 62.2中断服务程序­­­­­­­­­­­­­

18、3;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 62.3主程序­­­­­­­­­&#

19、173;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 82.4 显示子程序­­­­

20、73;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 82.5 C程序

21、调试及仿真­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 87. 总结

22、­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 118. 参考文献­­­­&#

23、173;­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 119. 程序­­­­­­­­­

24、­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ 12基于51单片机的电子时钟设计摘 要：本文介绍了基于51单片机的电子时钟的设计，从硬件和软件两个方面给出了具体实现过程。该时钟的设计采用功能分块的思想方法，将硬件电路划分为开关

25、电路，显示驱动电路和数码管电路等若干独立模块，而软件的实现则由闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等组成。文中给出了各个模块的电路图，并用Proteus的ISIS软件对电子时钟系统的各个功能进行了仿真，并给出了相应的仿真结果图像。关键词：单片机；电子时钟；键盘控制Electronic Clock Design Based on 51 Single-chipAbstract:This paper introduces the electronic clock design based on 51 single-chip mi

26、crocomputer, and it provides us specific implementation process from aspects of hardware and software. This clock is designed by the method of function blocks. In hardware, its circuit is divided into switch block, display drive block and digital control block. However, the software consist of the p

27、rogram of alarm clock, time display, date display, stopwatch display, time adjust, timing adjustment, the alarm clock adjustment, time delay and so on. Circuit diagrams of each module is also given and the corresponding simulation image of this clock produced by software of Proteus is also showed in

28、 this paper. Key words:single chip microcomputer; electronic clock;Keyboard control1一 、引言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，是人民日常生活补课缺少的工具。现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精

29、度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，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。二、时钟原理分析利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。为了将时间在LM016L液晶显示上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，

30、可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。三、时钟设计分析80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CMP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP（Dual In Line Package），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个

31、16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，2应用也很成熟，故采用来作为控制核心。在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。首先，在编

32、程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。这是前期准备工作。第二部分是硬件部分：依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三部分是软件部分：先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。第四部分是软件画图部分：设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。第五部分是软件仿真部分：软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六部分是硬件实现部分：连接电路并导入程序检查电路，若与设计的完

33、全一样一般能实现想要的功能。最后进行功能扩展，在已经正确的设计基础上，添加额外的功能！四、时钟的实现1、使用的PCF8563芯片PCF8563芯片原理图如下31.1PCF8563的性能特点低工作电流：典型值为0.25A（VDD=3.0V，Tamb=25时）。 世纪标志大工作电压范围：1.05.5低休眠电流典型值为0.25A(VDD=3.0V,Tamb=25)400KHz 的I2C 总线接口（VDD=1.85.5V 时）。 可编程时钟输出频率为：32.768KHz，1024Hz，32Hz，1Hz。报警和定时器。掉电检测器。内部集成的振荡器电容。片内电源复位功能。 I2C 总线从地址：读，0A3H

34、；写，0A2H。开漏中断引脚。1.2 PCF8563的工作原理   其内部结构图如下1.3系统硬件设计    硬件电路设计包括PCF8563时钟，日历器件与80c51单片机的接口电路、LM016L液晶显示电路以及键盘电路3个部分。80c51是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 KB在系统可编程Flash存储器；使用高密度非易失存储器技术制造，与T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，亦适用于常规编程器。具有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使其为众多嵌入式控制应用系统提供高

35、灵活、超高效的解决方案。    PCF8563采用32768 kHz可编程时钟输出频率，I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。单片机与PCF8563之间双向传送数据，最高传送速率为100 Kbs。FC总线的优点是简单和有效。由于接口直接在组件之上，因此，I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和器件引脚的数量，降低了成本。图2为PCF8563与80c51单片机的接口电路，PCF8563的SCL与单片机的引脚P14连接；SDA与单片机的引脚P15连接，实现时间、日期等数据的读取。42. 分块设计模块电路主要分为：输入部分、输出

36、部分。2.1 输入部分输入信号主要是各种模式选择和调整信号，由按键开关提供。以下为输入部分样例：2.2 输出部分本电路的输出信号为LM016L液晶显示输出部分如下52.3完整电路图如下五、程序设计1 程序总体设计本实验用C语言完成2 .程序主要模块2.1 延时模块LM016L液晶显示，这里使用延迟1ms的程序，此程序需反复调，只是延时的长短不同罢了，在此不再赘述。2.2中断服务程序定时长度为0.01s,工作于方式1，计数1次，时长1us，故计数器计数10000次，进入中断，计数初值为65536-10000=55536=#0D8F0，装满定时器需要0.01s的时间，从而100次中断为一秒，一秒之

37、后，判断是否到60秒，若不到则秒加一，然后返回，若到，则秒赋值为0，分加一，依次类推。包括日期显示的功能也是如此。另外，由于要实现倒计时功能，因此在中断程序中还要加入减一的寄存器，需要时将其进行显示。基于以上考虑，以R3为倒计时中的秒，R4为倒计时的分，当秒加1时R3减一，减到0之后，秒赋值为659，分减一，直到分为0。计数器T1工作于方式1， 当调用响铃程序时，其计数功能开启，为音乐音调不同频率的方波的形成，提供延时。其中断服务程序就是根据音调改变音乐方波输出口电平的高低，用语句 CPL实现。 中断服务程序中日历的实现较为复杂，要考虑平年，闰年，特殊的2月，每月的天数的不尽相同。具体的逻辑判

38、断方法为：首先，要考虑年份是不是闰年，闰年的判断方法是：将年份除以100，若能整除，则将年份除以400，若还能整除，则为闰年，若不能，则为平年；若不能被100整除，则判断是否能被4整除，若能，则为闰年，若不能则为平年。只有2月与平、闰年相关，因此在闰年和平年的子程序中，要判断是不是2月，若是则在相应的年中进行日期的增加，若不是则转入平时的月份。其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天，4、6、9、11月为每月30天。日历进位判断流程图如下：年份能否被100整除NY年份是否能被4整除年份是否能被400整除NN平年闰年YY是不是2月是不是2月Y日>=28之后返回为1NNY日>=

39、29之后返回为1若月份为1、3、5、7、8、10、12月则调用31天的程序若月份为4、6、9、11则调用30天的程序72.3主程序主程序主要对按键进行扫描，以及判断定时和闹铃时间是否已到，若到则调用相关程序。2.4 显示子程序日期的显示，秒表的显示，倒计时的显示，调定时的显示，通过子程序调用语句ACALL调用；有点直接嵌套在相应的程序里面，顺序执行，或者用调转语句AJMP调用。2.5C 程序调试及仿真本程序通过Keil单片机开发平台实现程序的编译，链接，生成HEX文件。通过Keil和硬件仿真平台Proteus的联合，可以将设计效果仿真出来，根据效果，有目的的改变设计，优化程序。六，总结本文先从

40、整体论述了设计电子钟的大致思路，然后再采用划分模块的方法，将硬件电路划分为开关电路，显示驱动电路，以及数码管电路等，而软件部分，则依据要实现的功能，划分为：闹钟的声音程序，时间显示程序，日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。最后将各模块集成为一个整体,合成一个多功能的电子钟。参考文献1 谢自美电子线路设计·实验·测试M武汉：华中理工大学出版社，1992.2 何立民单片机应用系统设计M北京：北京航空航天大学出版社，1993.3 楼然笛单片机开发M北京：人民邮电出版社，1994.4 付家才单片机控制工程实践技术M北京：化学工业出版社

41、2004.3.5 李光才单片机课程设计 实例指导M 北京：北京航空航天大学出版社 2004.3.6 朱定华单片机原理及接口技术实验M北京：北方交通大学出版社2002.11.7 刘湘涛江世明单片机原理与应用M. 北京:电子工业出版社,2006.8程序如下#include<reg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit rs=P21;sbit lcden=P23;sbit rw=P22;sbit s1=P30;sbit s2=P31;sbit s3=P32;sbit p26=P26;sbit p27=P

42、27;sbit p37=P37;uchar count,s1num;char miao,shi,fen;uchar code table=" 2013-7-05 FIR"uchar code ntime=" 00:00:00"void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-); void write_date(uchar date) rs=1;rw=0;lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0; void write

43、_com(uchar com) rs=0;rw=0;lcden=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0; void init() uchar num;p26=0;p27=0;lcden=0;/fen=59;/miao=53;/shi=23;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);for(num=0;num<15;num+)write_date(tablenum);delay(5);write_com(0x80+0x40);for(