毕业设计（论文）基于AT89C52单片机数字时钟设计

1、题目：基于52单片机数字时钟设计学 院 专 业 姓 名 班 级 学 号 指导教师 起讫时间 基于at89c52单片机数字时钟设计 摘要 时间是科学技术和日常生活中最基本的物理量之一，随着科技的快速发展和生活水平的不断提高，人们对时钟的精准度和实用性要求越来越高。本文基于单片机技术原理，以单片机at89s52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个数字时钟系统。 本文主要介绍一种基于at89c52 单片机和1062液晶显示器的六位数字时钟，具有操作简单，显示明了，功能强大的特点。有三个按键，可以调时校对的功能。该电路系统采用at89c52单片机作为核心，功耗小，能在5

2、v的低压工作。本设计采用的keil编译系统是现在使用比较多的arm编译系统。与ads编译系统相比，keil编译系统不需要模版，自动生成启动文件，且keil for arm编译系统可以与proteus联机，这一点在虚拟开发中是非常实用的。本文从硬件电路到单片机控制器再到微处理器程序进行了一系列的设计，最终将各模块整合到proteus中进行仿真，最终在proteus中仿真的结果令人满意。关键词 at89c52单片机 ；1602液晶 ；keil编译系统；proteus仿真the implementation of digital clock with at89c52 single chip comp

3、uter author :付宁波 teacher:程娅荔abstracttime is one of the most fundamental physical quantities in science and technology and daily life. with the rapid development of science and technology and living standard , human beings are increasingly demanding of the accuracy and practicability of the clock . w

4、ith reference to the analysis of the demand of the function of the clock in peoples daily life, and with the single-chip microcomputer technical principal , and by considering the at89s52 single-chip computer as the core controller as well as the design of hardware circuit and the programming of sof

5、tware, a digital clock system can be designed and made this paper mainly introduces a method based on at89c52 single chip computer and 1062 lcd digital clock, has six operation is simple, show clear, powerful features. there are three key, can you adjust the function of when checking. this circuit s

6、ystem adapts the at89c52 single-chip computer as core, which has the advantage of low power. therefore, it can work under the circumstance of low voltage of 5 ， this design uses the keil for arm compiling system , which now is used widely. compared with ads compiler system, keil compiler system does

7、 not require a template compilation, and generates boot file automatically, as well as keil for arm compiling systems can align with proteus, this advantage is very practical in virtual development.in this paper, hardware to process, single-chip computer controller and the microprocessor program are

8、 designed. finally, the simulation result in proteus is satisfactory.key word：at89c52 single-chip computer;lcd1602; keil compile system;simulation in proteus目 录第1章 前言5第2章 主要元件的使用方法72.1 at89c51单片机72.2 1602液晶显示8第3章 电路硬件设计93.1整体设计要求93.2分块设计93.3.1输入部分93.3.2输出部分103.3.3晶振电路10第4章 程序设计114.1程序设计思路11第5章 软件介绍1

9、45.1 keil软件介绍145.2 proteus软件介绍14第6章 系统仿真156.1系统仿真156.2绘制仿真图156.3仿真结果166.3功能的实现17结束语17参考文献18致谢19附件a整体电路图附件b完整程序第1章 前言单片机诞生于20世纪70年代末，作为微型计算机的一个重要分支，单片机应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段：(1) 第一阶段(1976-1978)：单片机的探索阶段。以intel公司的mcs48为代表。mcs48的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有

10、motorola 、zilog等，都取得了满意的效果。这就是scm的诞生年代，“单片机”一词即由此而来。(2) 第二阶段(1978-1982)：单片机的完善阶段。intel公司在mcs48基础上推出了完善的、典型的单片机系列mcs51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。1) 完善的外部总线。mcs-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。2) cpu外围功能单元的集中管理模式。3) 体现工控特性的位地址空间及位操作方式。4) 指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。(3) 第三阶段(

11、1982-1990)：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。intel公司推出的mcs96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着mcs51系列的广泛应用，许多电气厂商竞相使用80c51作为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道a/d转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。(4) 第四阶段(1990)：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用

12、型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及i/o接口电路等部件集成在一个芯片上。 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机具有体积小、功能多、价格低廉、使用方便、系统设计灵活等优点。因此，它应用广泛前景美好。在我国，单片机的开发应用已有15年左右，已经形成一支庞大的技术开发队伍，为我国单片机应用积累了丰富的经验。随着电子技术、计算机芯片技术和微电子技术的飞速发展促进了单片机技术一日千里的变化。近几年，单片机在各个领域

13、得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活，大部分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前，自动控制设备不能被广泛的应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。在第一台微处理器成功研制不久，第一个单片机就问世了。因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。今天，单片机成为了解决低复杂度，中等复杂度控制问题的传统选择。电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的，它不仅可以用于计时、提醒又可用于对机器的控制，在自动化的过程中必然有电子钟的参与，因此电子钟的应用会越来越广泛。而且向着精确、低功耗、多功能发展。基于单片机设计的数字钟精确度较高， 因为在程序的执行过程中， 任

14、何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。另外，程序较为简洁，具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。数字时钟系统可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来完成，那么就

15、降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低数字钟是采用数字电路实现对时，分，秒，数字显示的计时装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便4。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自

16、动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字电子钟的设计方法有多种，例如，可用中小规模集成电路组成电子钟， 也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点， 其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活， 便于功能扩充， 精确度高等特点。 第2章 主要元件的使用方法下面就本次设计中用到的主要元件的所有功能进行简单的介绍，包括at89c52单片机、12864液晶的特性和用法。2.1 at89c51单片机该单片机功能强大，不仅能满足设计的需要，也可以在

17、设计要求的基础上进行一些扩展。单片机的结构如下见图1-2 1-1 at89c52是一个低电压，高性能cmos 8位单片机，片内含8k bytes 的反复擦写的flash只读程序储存器和256 bytes 的随机存取数据储存器（ram），器件采用atmel公司的高密度，非易失存储技术生产，兼容标准mcs-51z指令系统。片内置通用8位中央处理器和flash存储单元。主要参数见图1-2主要性能参数表1、兼容mcs51指令系统2、8k可反复擦写(大于1000次）flash rom；3、32个双向i/o口；4、256x8bit内部ram；5、3个16位可编程定时/计数器中断；6、时钟频率0-24mhz

18、；7、2个串行中断，可编程uart串行通道；8、2个外部中断源，共8个中断源；9、2个读写中断口线，3级加密位；10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；11、有pdip、pqfp、tqfp及plcc等几种封装形式，以适应不同产品的需求。 1-22.2 1602液晶显示 该液晶为最简单基本的可以显示字母，符合，数字等等的字符型点阵式16*2液晶显示，本人用的液晶是标准14脚（不带背光） 液晶显示结构如下见图2-1 2-1lcd1602各接脚见图2-2引脚符号功能说明1vss一般接地2vdd接电源5v3v0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高4rsrs为寄

19、存器选择，高电平1时选择数据寄存器，低电平0时选择指令寄存器5r/wr/w为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作6ee(或en)端为使能(enable)端，下降沿使能7db0低4位三态、 双向数据总线 0位（最低位8db1低4位三态、 双向数据总线 1位9db2低4位三态、 双向数据总线 2位10db3低4位三态、 双向数据总线 3位11db4高4位三态、 双向数据总线 4位12db5高4位三态、 双向数据总线 5位13db6高4位三态、 双向数据总线 6位14db7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag） 2-2第3章 电路硬件设计3.1

20、整体设计要求此次设计是通过at89c52单片机为核心。lcd1602液晶显示6位数字时钟，显示秒，分，时。开机时会自动运行，并移屏显示jinggangshandaxue 07dianxinben 等字符。然后进入时钟界面，在时间显示上会有行shuzhishizhong字符。数字时钟有三个功能建，可以调整秒，分，时。3.2分块设计通过分块设计可以使电路简单明了。并分为三个模块：输入部分，输出部分，振荡电路。并在proteus软件中画出电路图。3.3.1输入部分在数字时钟的输入部分，设置了相应的输入功能键，能达到对时间的校正。结构图如下：3.3.2输出部分该部分为液晶显示电路。结构图如下：3.3.

21、3晶振电路振荡为12mhz 理论上时间误差为零 结构图如下： 第4章 程序设计4.1程序设计思路 查找文献，努力学习好编程和单片机，确定结构和思路，然后编辑各个模块的程序，在综合各程序完整程序。并在keil和proteus软件中进行程序的调试和修改，以达到程序能在运行中能实现设计要求的功能设计流程图认真学习单片机熟悉组件 了解各引脚功能分块设计各部分电路分为三模块：输入部分 输出部分 晶振电路晶振电路将分块的电路组合 完成整体电路认真学习c语言编程确定结构和思路 并编辑各个模块的程序综合各模块程序 完成整体程序用keil软件调试修改程序用proteus画出电路图绘制仿真图 软件仿真对仿真中出现

22、的问题进行改正仿真成功 功能实现程序流程图ynny初始化是否有键按下是否产生中断秒加1哪个键按下功能选择加1操作减1操作键1键2键3输出显示结束开始第5章 软件介绍5.1 keil软件介绍keil c51是美国keil software公司出品的51系列兼容单片机c语言软件开发系统，与汇编相比，c语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用c来开发，体会更加深刻。keil c51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到keil c51生成的目标代码效率非常之高，

23、多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。keil c51开发系统基本知识keil c51开发系统基本知识 1. 系统概述 keil c51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到keil c51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍keil c51开发系统各部分功能和使用。 c51工具包的整体结构，uvision与ishell分别是c51 for windows和for dos的集成开

24、发环境(ide)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用ide本身或其它编辑器编辑c或汇编源文件。然后分别由c51及c51编译器编译生成目标文件(.obj)。目标文件可由lib51创建生成库文件，也可以与库文件一起经l51连接定位生成绝对目标文件(.abs)。abs文件由oh51转换成标准的hex文件，以供调试器dscope51或tscope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如eprom中。 5.2 proteus软件介绍proteus软件是英国labcenter electronics公司出版的eda工具软件。它

25、不仅具有其它eda工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。proteus软件是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台，可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和pcb设计等功能，是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的eda工具。微控制器系统相关的仿真需建立编译和调试环境，可选择kill软件。该软件支持众多不同公司的芯片，集编辑、编译和程序仿真等于一体，同时还支汇编和c语言的程序设计。proteus的界面友好易学，在调试程序、软件仿真方面有很强大的功能。 其革命性的功能是：将电路仿真和微处理器仿真进行协同，直接

26、在基于原理图的虚拟原型上进行处理器编程调试，并进行功能验证，通过动态器件如电机、led、lcd、开关等，实时看到运行后的输入、输出的效果。proteus为我们建立了完备的电子设计开发环境。第6章 系统仿真6.1系统仿真 本设计可在proteus仿真软件中仿真调试，先将hex文件导入at89c52，仿真运行。根据仿真过程中出现的问题修改源程序，重新编译，生成新的hex文件。只要hex文件名和路径不改动在proteus中仿真时便按照修改后的程序运行，因此仿真调试也比较方便。6.2绘制仿真图 绘制结构图如5-1 5-16.3仿真结果 进行仿真后运行的结果如图5-2 5-3 5-2 5-36.3功能的

27、实现在proteus中打开数字时钟统完整电路图，双击at89s52，在program file：选项中浏览选择由keil软件编译生成的hex文件，确认保存即可进行仿真。系统的仿真结果如图4.2所示。从仿真结果看，系统满足设计要求。其中图5-2为开机时移屏显示。5-3为时钟显示图，使用三个功能键进行时间的调对，此次仿真已达到设计要求的全部功能。结束语 本文介绍了把at89c52单片机为核心，lcd1602为显示的六位数字可调时钟。明确了设计要求，并详细说明了电路硬件的设计思路。在程序设计中可以看出，c语言程序相对来说简单易懂，容易调试修改语法错误。容易实现数字时钟的设计要求。通过对本次基于52单

28、片机数字时钟的设计，让我可以从中学到很多东西，实际的操作和理论有一定的困难，克服这些困难的时候，让我对更深刻认识和能熟练操作单片机。为以后对单片机的理论设计有了一段实践的基础。这对我以在实际中对单片机的工作有很大的帮助，这是段宝贵的财富。参考文献1李朝青.单片机学习原理及接口技术m 第3版，北京: 北京航空航天大学出版社, 20052 王法能. 单片机原理及应用m. 科学出版社,20043 陈 宁. 单片机技术应用基础m. 南京:南京信息职业技术学院, 20054 刘 勇. 数字电路 m. 电子工业出版社, 20055 杨子文. 单片机原理及应用m. 西安电子科技大学出版社2006 6岂兴明，

29、唐杰等 .51单片机编程基础与开发实例详解m. 人民邮电出版社,2008 7 张毅刚. 新编mcs-51单片机应用设计m. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 20038 朱定华，等. 单片微机原理与应用m. 北京: 北京清华大学出版社, 北京: 北京交通大学出版,20039张毅刚, 彭喜元, 董继成. 单片机原理及应用m, 北京: 高等教育出版社, 2004. 10刘盛雄, 周奇, 韦云隆. 基于单片机的数字式电子钟的设计与制作j. 重庆工学院学报, 2006,.11卢超. 基于单片机的数字电子钟的设计与制作j. 大庆师范学院学报, 2006 12周润景, 袁伟亭, 景晓松. proteus在

30、mcs-51&arm7系统中的应用百例m.北京:电子工业出版社, 2006,致谢这次毕业设计可以圆满地完成，得到了指导老师的指导与支持。在此特别感谢程娅荔老师的大力帮助。指导老师的悉心指导和大力支持，在总体结构、功能的把握上给予了非常大的帮助。转眼间，大学生活即将结束，回首过去四年的大学生活，真是有苦也有乐，然而更多的则是收获，感谢母校的各位老师不但无私地传授给我们知识，也教会了我们如何做人。虽然我们专业的毕业设计任务繁重，但正是在这几个月紧张而充实的设计中，我感到自己的知识得到了一次升华，我相信：我的毕业设计会给我的四年大学画上一个圆满的句号。现代科学技术的飞速发展，改变了世界，也改变了我们

31、的生活。作为新世纪的大学生，应当站在世界的发展前列，掌握现代科学技术知识，调整自己的知识结构和能力结构，以适应社会发展的要求。新世纪需要具有丰富的现代科学知识、能够独立解决面临的任务、有创新意识的新型人才。附录a 整体电路图附录b 完整程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit rs=p35; sbit lcden=p34; sbit s1=p30; sbit s2=p31; sbit s3=p32; sbit beep=p33; uchar count,slnum,num; char miao,

32、shi,fen; uchar code table=shuzhishizhong; uchar code table1=jinggangshandaxu; uchar code table2=07dianxinben; void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void di() beep=0; delay(100); beep=1;void write_com(uchar com) rs=0; lcden=0; p0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; void

33、 write_date(uchar date) rs=1; lcden=0; p0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; void write_sfm(uchar add,uchar date) uchar shi,ge; shi=date/10; ge=date%10; write_com(0x80+0x40+add); write_date(0x30+shi); write_date(0x30+ge);void init() uchar num; lcden=0; fen=0; miao=0; shi=0; count=0; slnum=0

34、; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80+0x10); for(num=0;num16;num+) write_date(table1num); delay(5); write_com(0x80+0x52); for(num=0;num12;num+) write_date(table2num); delay(5); for(num=0;num16;num+) write_com(0x1c); delay(200); delay(3000); for(num=0;num16;num+) write_com(0x18); delay(5); write_com(0x80); for(num=0;num14;num+) write_date(tablenum); delay(5); write_com(0x80+0x40+6); write_date(:); delay(5); write_com(0x80+0x40+9); write_date(:); delay(5); write_sfm(10,miao); write_sfm(7,fen); write_sfm(4,shi); tmod=0x01; th0=(655