本科毕业设计-佛山大学单片机课程设计电子时钟论文

课程设计说明书设计名称：单片机课程设计题目：单片机电子时钟设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期：课程设计任务书专业年级班设计题目单片机时钟设计主要内容设计一个数字式电子时钟，它具有显示年，月，日，星期的日期功能、具有显示时，分，秒的计时功能。可以通过按键进行时间日期设定，可以通过多机通讯对时钟进行修改，也可以通过上位机软件对时钟时间、日期修改。并且将各项数值显示在12864LCD液晶屏上。时钟用定时中断方式工作，单片机晶体震荡器频率为22.1184Mhz。具体要求了解硬件电路组成，以及各部分的作用。熟悉作图软件，如protel99，本次作图使用DXP软件实现。制作电路板、焊接电路板、硬件调试。4．掌握电子钟的计时原理，闹钟原理及温度采集原理。5．设计电子钟软件程序，画主程序，子程序流程图，编写程序清单。6．完成系统调试。7．撰写课程设计报告。进度安排1．每个同学根据实验题目，查找相应资料，并由组长组织分析任务要求，对任务进行分解，明确每个同学的具体任务。 （半天）2．基本技能培训：熟悉作图软件、购买元器件、学会并熟练掌握在伟福和KeilC开发平台上，用汇编和C语言编程和调试，并写入CPU。（2天）3.绘制硬件原理图,制作、焊接、调试电路板 （2天）4.程序调试（4天）5．编写不少于3000字的课程设计总结报告及提供程序清单（电子版）。（1天）6．总结与答辩。五、完成后应上交的材料课程设计说明书源程序清单（电子版）实物六、总评成绩指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月摘要本课程设计是设计一个基于STC15F602S单片机定时器的电子时钟系统，它是以STC15F602S芯片为核心，结合12864LCD液晶显示屏，控制键、显示驱动芯片等零器件来完成其计数、显示等功能。在设计中，我们采用液晶屏显示年、月、日、时、分、秒，以24小时方式计时，根据液晶屏动态显示原理来进行显示，用22.1184MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。该系统可以通过按键进行时间日期设定，可以通过多机通讯对时钟进行修改，也可以通过上位机软件对时钟时间、日期修改。等功能。其特点是小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化。关键词：电子时钟，STC15F2K60S2,12864LCD显示、键盘、通讯 目录TOC\o"1-2"\h\u28415摘要 129447一、任务分析与设计思路 3262581.1、设计任务 3134311.2、设计要求 368841.3、发挥部分 3230981.4、设计思路 323446二、整体设计方案 450852.1、单片机的选择 417002.2、单片机的基本结构 610605三、数字钟的硬件设计 797003.1、总体电路设计 7162523.2、单片机电路设计 7198183.3、复位电路设计 8154723.4、LCD显示电路设计 9271683.5、键盘控制电路设计 9248913.6、5V稳压电路设计 10271593.7、硬件PCB图 10309583.8、元件清单 1113398四、软件设计 12240054.1、系统软件设计流程图 12215584.2、主程序现实及框图 12183264.3、时钟设置子程序 1373094.4、定时器中断子程序 14140344.5、按键控制子程序 14269304.6、串口控制子程序 1510361五、调试与功能说明 1665605.1、系统性能测试与功能说明 16252575.2、系统时钟误差分析 16301505.3、硬件调试 17262915.4、软件调试问题及解决 1730281六、心得体会 1715586七、效果、实物图： 1829622八、参考文献 19一、任务分析与设计思路1.1、设计任务 设计并制作一个电子时钟。1.2、设计要求设计能支持时、分、秒的时钟，时钟有时间调整功能。1.3、发挥部分 添加年、月、日、星期、功能，多机通讯，即从机设定时钟，上位机设定时钟。1.4、设计思路本设计主要分四个部分，其中第一部分为电路板设计，第二部分时间、日期显示，第三部分为时间日期设定，第四部分多机通讯。各部分思路如下所示：电路板设计：搭建12864LCD显示电路、搭建通讯电路和按键电路。时间设置思路：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。显示部分：采用12864LCD液晶显示屏，显示所有数值。多机通讯：采用串口一进行通讯二、整体设计方案2.1、单片机的选择方案一：选用PIC、或AVR、或凌阳SPCE061A等作为控制核心；这些单片机资源丰富，可以实现复杂的逻辑功能，功能强大，完全可以实现对时钟的控制。但对于本题目而言，其优势资源无法得以体现，且成本稍高。

方案二：STC公司的STC15F2K60S2。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。且价格很便宜。

综上所述，采用方案二。STC15F2K60S2是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，主要由以下部分组成：CPU、RAM、ROM、四个并行I/O口、1个串行口、3个16位定时器/计数器、中断系统、特殊功能寄存器。该单片机有以下功能：1）8位CPU·4kbytes程序存储器(ROM)(64K)2）256bytes的数据存储器(RAM)(52有384bytes的RAM)3）32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令4）21个专用寄存器5）2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级(52有6个)6）一个全双工串行通信口7）外部数据存储器寻址空间为64kB8）外部程序存储器寻址空间为64kB9）逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装10）单一+5V电源供电单片机管脚图图2-12.2、单片机的基本结构中央处理器（CPU）：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器。数据存储器(RAM)：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据。程序存储器（ROM）：用以存放程序、一些原始数据和表格;并行输入输出(I/O)口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出。定时/计数器(T/C）：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式.单片机结构图图2-2三、数字钟的硬件设计3.1、总体电路设计本电路系统由控制器单片机，外围电路有液晶显示电路，按键电路，晶振电路，5V稳压电路构成。 图3-1系统电路图图3-13.2、单片机电路设计晶振电路：电路很多种有RC震荡输入，带运放的RC震荡，LC震荡，无源晶振+电容起震，有源晶振。还有使用单片机内部震荡基本就这几种作用是给单片机输入时钟信号本设计采用22.1184MHz，提高CPU的处理速度，为CPU提高脉冲时钟。电源滤波：为了减少电源干扰，外加一个47uf的极性电容，一个0.1uF的普通电容滤波。 图3-23.3、复位电路设计当单片机复位引脚高电平持续一定时间时，单片机复位，上电时，电源给电容充电，电容给复位引脚放电，单片机复位。键盘按下，电容放电也引起单片机复位。图3-33.4、LCD显示电路设计本设计采用12864显示，既可以并口控制，也可以串口控制，通过第P1^3可以控制选择并口控制，还是串口控制。P0口可以控制并口数据的输入，P2^0--P2^3,可以控制液晶的时序和串口数据输入。图3-43.5、键盘控制电路设计该设计用4个键盘，该键盘可以实现时间的设定。S1A按键按下表示切换功能；S2A按键实现时分秒等参数的累加，每按一次秒钟加一；S3A按键实现时分秒等参数的累减；时分秒等参数的累加，S4A按键实现退出参数设定功能。单片机不停的检测是否按下，如果有按键按下，消抖，之后再检测，确定按键是否真按下，松手检测，执行。图3-53.6、5V稳压电路设计电感L1的选择要根据LM2596的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数选择，首先，依据如下公式计算出电压·微秒常数（E·T）：

E·T=（Vin

-

Vout）×Vout/

Vin×1000/f

(1)

上式中，Vin是LM2596的最大输入电压、Vout是LM2596的输出电压、f是LM2596的工作振荡频率值（150kHz）图3-63.7、硬件PCB图图3-73.8、元件清单1K电阻2个10K电阻1个按键4个LED2个STC15F2K60S21块开关1个12864LCD一块其他四、软件设计4.1、系统软件设计流程图开始开始初始化LCD、键盘、定时器、STC15时间、日期显示扫描按键时间设定多机通讯图4-14.2、主程序现实及框图首先初始化系统，然后显示起始参数，同时不停检测按键是否按下和是否接收收数据，根据按键产生的键值或者接收到的数值来确定执行那一步，例如键值为一时执行的是设定时针。图4-24.3、时钟设置子程序不停检测那个按键按下，每个按键按下产生对应的键值，从而通过判断键值来判断那个按键按下，接着实现对应功能。例如，当键值为1，表示选择功能被打开。图4-3 4.4、定时器中断子程序当没键盘按下时打开定时器，计时器计时，达到1S后，秒针加1，其它参数作相应变化。当键盘按下，定时关闭，设定参数后，重新打开计时。图4-44.5、按键控制子程序键盘检测只要要考虑误按或干扰，通过延时检测，松手执行，就可以很大程度的避免上述问题。即当检测到键盘按下，隔5ms再次检测，如果还是检测到键盘按下，等键盘松开以后，产生相应键值。否则认为此次检测无效。图4-54.6、串口控制子程序串口初始化，然后检测键盘是否按下，如果按下，就发送相应数据。直到发送完毕，如果没按下，就继续检测。图4-6五、调试与功能说明5.1、系统性能测试与功能说明A、通过按键可以实现时间日期设定B、通过从机键盘对主机时间日期进行设定C、通过上位机对主机时间日期进行设定5.2、系统时钟误差分析A、定时器初