用51单片机实现电子时钟单片机课程设计

1、湖北文理学院湖北文理学院 单片机课程设计题目：用 51 单片机实现电子时钟院 部 物理与电子信息工程学院 专 业 名 称 电子信息科学与技术 班 级 1111 姓 名 杨庆月 学 号 2011111136 指 导 教 师 李刚 2013 年 12 月 09 日 目录摘要-11 单片机的相关知识 -11.1 单片机的简介-11.2 单片机的特点-11.3 89c52单片机的基本特点-22 电子时钟-32.1电子时钟的基本特点-32.2电子时钟的原理-43 控制系统的硬件设计 -43.1单片机型号的选择-43.2 lcd1602工作的原理-43.3 键盘电路的设计-63.4 复位电路设计-63.5

2、 时钟电路设计-73.6 整体电路原理图-74 控制系统的软件的设计 -84.1程序的设计-84.2程序源代码-85 仿真结果和实物图-195.1仿真结果-195.2实物图-196 总结-20参考文献 -210摘要：单片计算机即单片微型计算机。由 ram ,rom,cpu构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而 51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。本设计主要设计了一个基于 at89c52单片机的电子时钟。并在 1602上显示相应的时间。并通

3、过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。具有时钟和日历的功能，年限显示范围是2013-2099（可修改），且具有闰年自动修正功能关键字：单片机；子时钟；键盘控制；lcd1602。1 1 单片机识的相关知识1.11.1 单片机简介mcs-51是 intel公司在成功推广的 mcs-48单片机基础上加以改进而成的 8位单片机。这种单片机大约是上世纪 70年代末推出的，内部程序可重写的为 8751，外扩程序的是 8031，一次性生产，不可改变程序的是 8051。外形一般为 dip40封装。不久又推出了增强型的 8052，其资源更加丰富。以后又采用 chmos技术推出了 80c51,耗

4、电大大降低。到了 90年代，intel公司把精力放到更赚钱的计算机上，将 51单片机技术转让给了一此其它公司，如 atmel philips等半导体制造公司，使 51系列单片机的市场份额不断扩大。尽管十多年前就有人认为 51单片机会很快淘汰，但事实证明 51单片机经过不断的改进后，由于技术成熟，使用方便，至今在 8位单片机市场仍然拥有庞大的用户。特别是 mcs-51技术的 20年专利期限到期后，大量的兼容型号不断推出。从上世纪 90年代后期开始，美国 atmel公司在掌握快速擦写的存储器后，推出了 at89c系列，此系列在中国获得了广泛的应用。在此之前，由于可擦写的 8751价格昂贵，国内长时

5、间采用 8031+27c64这样的外扩存程序储器方式。51单片机最初只有 dip40这种很古老的封装，后来推出了 chmos工艺的80c51后开始有了 plcc44这种相对较小的方形封装。at89c系列中开始有 20脚的 dip20的精简型封装，这极大方便了在一些相对简单的单片机应用，缩小了 pcb的体积。20脚的有 at89c1051、at89c1051、at89c1051，对应程序存储器分别为 1k、2k、4k。标准的 51为 4k程序空间，128字节的 ram，32条端口，5个中断，2个定时/计数器，12个时钟周期执行一条基本指令，最长的除法为 48个周期。52为 8k程序空间，256字

6、节的 ram，32条端口，6个中断，3个定时/计数器。at89s51是可在板上直接下载程序的改进型号，并增加了看门狗功能，at89c51只能在编程器下写入程序，所以经常会有人在 pcb上安装 ic插座，以便取下来编程更新程序。at的 51系列后来也推出了单周期的 51，但价格没什么优势，国内很少使用。最近几年宏晶在国内大量推广 stc51系列单片机，最近又推出不少所谓 1t1的单片机，价格较低stc采用串口直接下载程序，写入程序很方便。1.21.2 单片机的特点1 . 单片机的存储器rom 和ram 时严格区分的。rom 称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格。ram 则为数据存储器

7、，用作工作区及存放用户数据。2 . 采用面向控制的指令系统。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力。3 . 单片机的i/o 口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能， 可由指令来设置或由机器状态来区分。4 . 单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来了很大的方便。1.31.3 89c5289c52 单片机介绍p0 口：p0 口为一个8 位漏级开路双向i/o 口，每脚可吸收8

8、ttl 门电流。当p1 口的管脚第一次写1 时，被定义为高阻输入。p0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash 编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash 进行校验时，p0 输出原码，此时p0 外部必须被拉高。p1 口：p1 口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向i/o 口，p1 口缓冲器能接收输出4ttl 门电流。p1 口管脚写入1 后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1 口作为第八位地址接收。p2 口：p2 口为一个内部上拉电阻的8 位双向i/o 口，p2 口缓冲器可

9、接收，输出4 个ttl 门电流，当p2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2 口当用于外部程序存储器或16 位地址外部数据存储器进行存取时，p2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2 口输出其特殊功能寄存器的内容。p2 口在flash 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3 口：p3 口管脚是8 个带内部上拉电阻的双向i/o 口，可接收输出4 个ttl门电流。当p3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作

10、为输入，由于外部下拉为低电平，p3 口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。2p3 口也可作为at89c52 的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能p3.0 rxd（串行输入口）p3.1 txd（串行输出口）p3.2 /int0（外部中断0）p3.3 /int1（外部中断1）p3.4 t0（记时器0 外部输入）p3.5 t1（记时器1 外部输入）p3.6 /wr（外部数据存储器写选通）p3.7 /rd（外部数据存储器读选通）p3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst 脚两个机器周期的高电平时间。ale/prog：当访问外部存储器

11、时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale 脉冲。如想禁止ale 的输出可在sfr8eh 地址上置0。此时，ale 只有在执行movx，movc 指令是ale 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale 禁止，置位无效。psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/psen 有效。但在访问外部数据存储器

12、时，这两次有效的/psen 信号将不出现。ea/vpp：当/ea 保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000h-ffffh） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1 时， /ea 将内部锁定为reset；当/ea3端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash 编程期间，此引脚也用于施加12v 编程电源（vpp） 。2 2 电子时钟2.1 电子时钟的基本特点 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，用用液晶显示器代替指针显示进而显

13、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。2.2 电子时钟的原理该电子时钟由89c52，1602 液晶等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。而电路中有四个控制按键，一个是选择，一个进行加数，一个进行减数，还有一个保存。例如按下选择键，然后1602显示光标，此时可以用加或减来进行调节，在按下选择键，光标移到不同的单位上，同理进行调节，最后待日期时间调节好后，按下保存键，时钟开始计时。3 3 控制系统的硬件设计3.1 单片机型号的选择通过对51单片机的学

14、习，认为stc89c52 是最理想的电子时钟开发芯片。stc89c52，最终认为89c52是一种带8k 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能cmos8位微处理器，器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-52指令集和输出引脚相兼容。还有一点重要原因，就是采用at89c52时不能用开发板进行程序的下载，所以最终选用stc89c52进行设计。3.2 1602 工作原理及显示电路 字符型lcd 通常有14 条引脚线或16 条引脚线的lcd，多出来的2 条线是背光电源线vcc(15 脚)和地线gnd(16 脚)，其控制原理与14 脚的lcd 完全一样 1602液晶的基本的操

15、作分为以下四种：4状态字读操作：输入rs=低、rw=高、ep=高； 输出：db07 读出为状态字；数据读出操作：输入rs=高、rw=高、ep=高； 输出：db07 读出为数据；指令写入操作：输入rs=低、rw=低、ep=上升沿； 输出：无；数据写入操作：输入rs=高、rw=低、ep=上升沿； 输出：无。如图 1602 模块的引脚 lcd1602 正面5lcd1602 背面1602 与单片机连接图3.3 键盘电路设计6本时钟采用四个按键控制，一个(实物图蓝色线24号引脚)是选择，一个进行加数（实物图紫色线25号引脚） ，一个进行减数（实物图灰色线26号引脚） ，还有一个保存（实物图白色线27号引

16、脚） 。例如按下选择键，然后1602显示光标，此时可以用加或减来进行调节，在按下选择键，光标移到不同的单位上，同理进行调节，最后待日期时间调节好后，按下保存键，时钟开始计时。3.4 复位电路设计 单片机复位有上电复位和手动复位两种方式，上电复位是接通电源后利用 rc 充电来实现复位。手动复位是通过人为干预，强制系统复位。 连接至9号复位引脚 复位电路如图所示，可以实现上电复位和手动复位功能。3.5 时钟电路设计7系统时钟源由内部时钟方式产生，时钟电路由 12mh 晶振和两个 30pf 瓷片电容组成，构成自激振荡，形成振荡源提供给单片机。电容可在 5pf 到 30pf之间选择，电容的大小对振荡频

17、率有微小影响，可起频率微调作用。 3.6 整体电路原理图4 控制系统的软件设计 4.1 程序设计 由于c 语言程序设计较汇编可读性强，可移植性，且可以大大降低编程的难8度和缩短开发周期，本系统程序采用c 语言设计。4.2 程序源代码#include /包含单片机寄存器的头文件#include /包含_nop_()函数定义的头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=p20; /寄存器选择位，将rs位定义为p2.0引脚sbit rw=p21; /读写选择位，将rw位定义为p2.1引脚sbit e=p22; /使能信

18、号位，将e位定义为p2.2引脚sbit bf=p07; /忙碌标志位，将bf位定义为p0.7引脚uchar code table=2013-12-07 week6; /初始化液晶显示 16uchar code table1=time: 19-27-50; /14 uchar count,s1num;char second,minute,hour,day,month,year,week;sbit s1=p23; /功能键sbit s2=p24; /加键sbit s3=p25; /减键sbit s4=p26; /保存并退出 /* 延时若干毫秒 */void delay(uchar n)uchar

19、i,a,b;for(i=0;i0;b-) for(a=1;a0;a-);/*函数功能：判断液晶模块的忙碌状态返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙*/uchar busytest(void)bit result;rs=0; /根据规定，rs为低电平，rw为高电平时，可以读状态rw=1;e=1; /e=1，才允许读写9_nop_(); /空操作_nop_();_nop_();_nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间result=bf; /将忙碌标志电平赋给resulte=0; /将e恢复低电平return result;/*函数功能：写指令入口参数：d

20、ictate*/void writeinstruction(uchar dictate)while(busytest()=1); /如果忙就等待rs=0; /根据规定，rs和r/w同时为低电平时，可以写入指令rw=0;e=0; /e置低电平(根据表8-6，写指令时，e为高脉冲， /就是让e从0到1发生正跳变，所以应先置0_nop_();_nop_(); /空操作两个机器周期，给硬件反应时间p0=dictate; /将数据送入p0口，即写入指令或地址_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间e=1; /e置高电平_nop_();_nop

21、_();_nop_();_nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间e=0; /当e由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令/*函数功能：写数据入口参数：y(为字符常量)*/void writedata(uchar y)while(busytest()=1);rs=1; /rs为高电平，rw为低电平时，可以写入数据rw=0;10e=0; /e置低电平(根据表8-6，写指令时，e为高脉冲， /就是让e从0到1发生正跳变，所以应先置0p0=y; /将数据送入p0口，即将数据写入液晶模块_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时

22、间e=1; /e置高电平_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /空操作四个机器周期，给硬件反应时间e=0; /当e由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令/*函数功能：对lcd的显示模式进行初始化设置*/void lcdinitiate(void)uchar num;second=50;minute=27;hour=19;week=6;day=7;month=12;year=13;count=0;s1num=0;e=0;delay(15); /延时15ms，首次写指令时应给lcd一段较长的反应时间writeinstruction(0 x38); /显示模式设置：

23、162显示， /57点阵，8位数据接口delay(5); /延时5ms?，给硬件一点反应时间writeinstruction(0 x38);delay(5);writeinstruction(0 x38); /连续三次，确保初始化成功delay(5);writeinstruction(0 x0c); /显示模式设置：显示开，无光标， /光标不闪烁delay(5);writeinstruction(0 x06); /显示模式设置：光标右移，字符不移11delay(5);writeinstruction(0 x01); /清屏幕指令，将以前的显示内容清除delay(5);writeinstruct

24、ion(0 x80);for(num=0;num16;num+) /让液晶显示日期writedata(tablenum);delay(5);writeinstruction(0 x80+0 x40);for(num=0;num7)s1num=1;if(s1num=1) /第一个键被按一次tr0=0;writeinstruction(0 x80+0 x40+13);writeinstruction(0 x0f);if(s1num=2)writeinstruction(0 x80+0 x40+10);if(s1num=3)13writeinstruction(0 x80+0 x40+7);if(s

25、1num=4)writeinstruction(0 x80+9);if(s1num=5)writeinstruction(0 x80+6);if(s1num=6)writeinstruction(0 x80+3);if(s1num=7)writeinstruction(0 x80+15);if(s1num!=0) /如果功能键被按下if(s2=0) /第二个按下delay(5);if(s2=0)while(!s2);if(s1num=1) /第一个键被按一次，秒钟加一second+;if(second=60)second=0;write_sfm(12,second);writeinstruct

26、ion(0 x80+0 x40+13);if(s1num=2) /第一个键被按二次，分钟加一minute+;if(minute=60)minute=0;write_sfm(9,minute);writeinstruction(0 x80+0 x40+10);14if(s1num=3) /第一个键被按三次，时钟加一hour+;if(hour=24)hour=0;write_sfm(6,hour);writeinstruction(0 x80+0 x40+7);if(s1num=4) /日期加一day+;if(day=32)day=1;write_nyr(8,day);writeinstructi

27、on(0 x80+9);if(s1num=5) /月加一month+;if(month=13)month=1;write_nyr(5,month);writeinstruction(0 x80+6);if(s1num=6) /年加一year+;if(year=99)year=0;write_nyr(2,year);writeinstruction(0 x80+3);if(s1num=7) /星期加一week+;if(week=8)week=1;write_week(15,week);writeinstruction(0 x80+15);if(s3=0) /第三个键被按下15delay(5);i

28、f(s3=0)while(!s3);if(s1num=1) /秒减一second-;if(second=-1)second=59;write_sfm(12,second);writeinstruction(0 x80+0 x40+13);if(s1num=2) /分减一minute-;if(minute=-1)minute=59;write_sfm(9,minute);writeinstruction(0 x80+0 x40+10);if(s1num=3) /时减一hour-;if(hour=-1)hour=23;write_sfm(6,hour);writeinstruction(0 x80

29、+0 x40+7);if(s1num=4) /日减一day-;if(day=0)day=31;write_nyr(8,day);writeinstruction(0 x80+9);if(s1num=5) /月减一month-;if(month=0)month=12;write_nyr(5,month);writeinstruction(0 x80+6);16if(s1num=6) /年减一year-;if(year=-1)year=99;write_nyr(2,year);writeinstruction(0 x80+3);if(s1num=7) /日期减一week-;if(week=0)we

30、ek=7;write_week(15,week);writeinstruction(0 x80+15);if(s4=0) /保存并退出s1num=0; writeinstruction(0 x0c);tr0=1;/*main function*/void main(void)uchar k=0;lcdinitiate(); /调用lcd初始化函数while(1)keyscan();k=1;/*函数功能：定时器t0的中断服务函数17*/void timer0() interrupt 1count+;if(count=13)count=0;second+;if(second=60) /秒计满60，秒归0，分+1second=0;minute+;if(minute=60)/分计满60，分归0，时+1minute=0;hour+;if(hour=24) /时计满24，时归0，星期+1，日+1hour=0;week+;day+;if(week=8)week=1; /星期计满7，星期归1if(month=1|month=3|month=5|month=