高级单片机开发技术与应用

1、单片机课程设计报告系 部： 自动控制系 专 业： 工业电气自动化 班 级： 自044 姓 名： 张元元 学 号： 0431437 日 期 ： 2006年12月16日河南机电高等专科学校封面一. 前言：二. 系统总体设计：三. 硬件设计：四. 软件设计：五. 总结与展望：高级单片机项目开发总结一前言：项目的意义：随着电子技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路的出现，给人类生活带来了根本性的改变。尤其是高级单片机开发技术的应用产品已经走进了千家万户。电子万年历的出现给人们的生活带来了诸多方便。该万年历具有时间定时，显示年月日星期的功能。开机后可以设置年月日星期及显示定时设置时间和闹钟是否开启，若

2、开启的话一旦时间到则发出一阵声响。本系统以单片机的C语言进行软件设计，高级单片机开发的万年历控制实现了对时间控制的智能化，摆脱了传统中由人来控制时间长短的不便，实现了在生活中必不可少的设备。万年历能控制闹铃启停的时间、能够循环显示家人的姓名、能够随意的调整时间且星期回随着日期的变化而变化。使用液晶显示器来显示现在的时间，显示格式为“年月日时分秒”，由LED闪动来作秒计数表示，具有4个按键来作功能设置，可以设增加了程序的可读性和可移植性,为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。系统通过点阵式液晶为载体显示数据，所以具有人性化的操作和美观的页面效果。可以显示

3、时间、日期、星期和家人姓名，并有闹铃功能。 二系统总体设计：1.总体功能：多功能数字万年历可以显示时间、年、日期、星期和家人姓名，并有闹铃功能。2.主要软件设计：时钟是通过单片机的时间中断的应用，从而得到一定的时基，然后通过一定的循环得到一秒，最后得到了一分钟和一个小时，中间有运用了平、闰年的判断及星期自动处理程序，自动对年月日的转换。闹钟的开启也是通过另一个中断开启的，键盘的输入的同样是通过外部中断向程序输入一定量的数据的。3.主要硬件设计：系统应用一个单片机的最小系统，加上一些外围电路组成的，例如小键盘，蜂鸣器驱动电路，电源指示灯，还有一个重要的显示模块LCD液晶显示等等。 三硬件设计：1

4、. 最小系统：该最小系统的复位电路是上电复位，复位电路有一个10k的电阻，和一个10Uf的电解电容组成，晶振是11.0592m的，加上两个30pf的电容，最后CPU选择了AT89C51，它们在现实的应用生活比较普遍，并且价格低，应用环境也比较广，优点是很多的，它具有算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算符合逻辑控制，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，所以选择这些阻件。2. 显示部分：显示部分我选择了LCD1602液晶，它具有相对成本低，如果用数码管的话成本要高点，它还具有轻薄短小，地耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影像不闪烁等

5、优势可视面积大，画面效果好，分辨率高，接线简单，抗干扰强等等的优点。这可是数码管所不可比拟的，从现在看来，它（液晶显示）可能成为以后主流的显示设备。因此选择了LCD1602液晶显示，对我们以后掌握其他元件有很大的帮助。下面就是对其的介绍：这里介绍的字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，这里以常用的2行16个字的1602液晶模块来介绍它的编程方法。  1602采用标准的16脚接口，其中:第1脚：VSS为地电源，第2脚：VDD接5V正电源，第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对

6、比度最弱，接地使用时可以通过一电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，个10K的电位器调整对比度，第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。，第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第1516脚：空脚1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如表

7、1所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，     1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2所示，    它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平） ，指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置，指令2：光标复位，光标返回到地址00H ，指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B

8、：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 ，指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标，指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符 （有些模块是 DL：高电平时为8位总线，低电平时为4位总线），指令7：字符发生器RAM地址设置 指令8：DDRAM地址设置 ，指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据，指令11：读数据。   

9、;  DM-162液晶显示模块可以和单片机AT89C51直接接口，电路如图1所示。 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，表3是DM-162的内部显示地址.M-162的内部显示地址.    比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H)+1

10、0000000B(80H)=11000000B(C0H)3. 驱动部分：驱动电压我们应用了比较容易从电脑USB接口采集的5伏电压，其他部分没有什么驱动芯片。4. 独立式键盘：键盘使用，独立式键盘是指直接用I/O 口线加上几个上拉电阻构成的单个按键电路。它的配置灵活，软件结构简单。因此该万年历系统有结构简单，成本低，用广的优点。5. 原理图：四软件设计：#include <reg51.h>#include <intrins.h>unsigned char code dis_week="SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT"unsign

11、ed char code para_month13=0,0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5; /星期月参变数unsigned char data dis_buf116; /lcd 上排显示缓冲区unsigned char data dis_buf216; /lcd 下排显示缓冲区unsigned char data year,month,date,week;/年、月、日、星期unsigned char data armhour,armmin,armsec;/闹钟时、分、秒unsigned char data hour,min,sec,sec100; /时、分、秒、百分之一秒unsi

12、gned char data flag,vkey,skey;/设置状态计数标志、按键先前值、按键当前值unsigned int s=0;bit alarm; /标识是否启用闹钟，1-启用，0-关闭sbit rs = P20; /LCD 数据/命令选择端(H/L)sbit rw = P21; /LCD 读/写选择端(H/L)sbit ep = P22; /LCD 使能控制sbit PRE = P11; /调整键(k3)sbit SET = P12; /调整键(k4)sbit SPK = P13;void delayms(unsigned char ms); /延时程序bit lcd_busy()

13、; /测试LCD 忙碌状态程序void lcd_wcmd(char cmd); /写入指令到LCD 程序void lcd_wdat(char dat); /写入数据到LCD 程序void lcd_pos(char pos); /LCD 数据指针位置程序void lcd_init(); /LCD 初始化设定程序void pro_timedate(); /时间日期处理程序void pro_display(); /显示处理程序void pro_key(); /按键处理程序void time_alarm(); /定时闹铃功能(闹钟)unsigned char scan_key(); /按键扫描程序un

14、signed char week_proc(); /星期自动计算与显示函数bit leap_year(); /判断是否为闰年void lcd_sef_chr(); /LCD 自定义字符程序void update_disbuf(unsigned char t1,unsigned char t2,unsigned char dis_h,unsigned char dis_m,unsigned char dis_s);/更新显示缓冲区函数/ 延时程序void delay(unsigned char ms) while(ms-) unsigned char i;for(i = 0; i< 250

15、; i+)_nop_(); /执行一条_nop_()指令为一个机器周期_nop_();_nop_();_nop_();/测试LCD 忙碌状态bit lcd_busy()bit result;rs = 0;rw = 1;ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result =(bit)(P0&0x80); /LCD 的D0-D7 中,D7=1 为忙碌,D7=0 为空闲ep = 0;return result;/写入指令到LCDvoid lcd_wcmd(char cmd)while(lcd_busy(); /当lcd_busy为1 时,再次检测LCD

16、忙碌状态,lcd-busy 为0 时,开始写指令rs = 0;rw = 0;ep = 0;_nop_();_nop_();P0 = cmd;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0;/写入数据到LCDvoid lcd_wdat(char dat)while(lcd_busy(); /当lcd_busy为1 时,再次检测LCD忙碌状态,lcd-busy 为0 时,开始写数据rs = 1;rw = 0;ep = 0;P0 = dat;_nop_();_nop_();_nop_();_n

17、op_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0;/LCD 数据指针位置程序void lcd_pos(char pos)lcd_wcmd(pos|0x80); /数据指针=80+地址码(00H27H,40H67H)/设定二个自定义字符,(注意：LCD1602 中自定义字符的地址为0x00-0x07,即可定义8个字符)/这里我们设定把一个自定义字符放在0x00 位置（000）,另一个放在0x01 位子（001）void lcd_sef_chr() /第一个自定义字符lcd_wcmd(0x40); /"01 000 000"

18、 第1 行地址(D7D6 为地址设定命令形式D5D4D3 为字符存放位置(0-7)，D2D1D0 为字符行地址(0-7)）lcd_wdat(0x1f); /"XXX 11111" 第1 行数据（D7D6D5为XXX，表示为任意数(一般用000），D4D3D2D1D0 为字符行数据(1-点亮，0-熄灭）lcd_wcmd(0x41); /"01 000 001" 第2行地址lcd_wdat(0x11); /"XXX 10001" 第2 行数据lcd_wcmd(0x42); /"01 000 010" 第3行地址lcd_

19、wdat(0x15); /"XXX 10101" 第3 行数据lcd_wcmd(0x43); /"01 000 011" 第4行地址lcd_wdat(0x11); /"XXX 10001" 第4 行数据lcd_wcmd(0x44); /"01 000 100" 第5行地址lcd_wdat(0x1f); /"XXX 11111" 第5 行数据lcd_wcmd(0x45); /"01 000 101" 第6行地址lcd_wdat(0x0a); /"XXX 01010&q

20、uot; 第6 行数据lcd_wcmd(0x46); /"01 000 110" 第7行地址lcd_wdat(0x1f); /"XXX 11111" 第7 行数据lcd_wcmd(0x47); /"01 000 111" 第8行地址lcd_wdat(0x00); /"XXX 00000" 第8 行数据/第二个自定义字符lcd_wcmd(0x48); /"01 001 000" 第1行地址lcd_wdat(0x01); /"XXX 00001" 第1 行数据lcd_wcmd(0

21、x49); /"01 001 001" 第2行地址lcd_wdat(0x1b); /"XXX 11011" 第2 行数据lcd_wcmd(0x4a); /"01 001 010" 第3行地址lcd_wdat(0x1d); /"XXX 11101" 第3 行数据lcd_wcmd(0x4b); /"01 001 011" 第4行地址lcd_wdat(0x19); /"XXX 11001" 第4 行数据lcd_wcmd(0x4c); /"01 001 100"

22、第5行地址lcd_wdat(0x1d); /"XXX 11101" 第5 行数据lcd_wcmd(0x4d); /"01 001 101" 第6行地址lcd_wdat(0x1b); /"XXX 11011" 第6 行数据lcd_wcmd(0x4e); /"01 001 110" 第7行地址lcd_wdat(0x01); /"XXX 00001" 第7 行数据lcd_wcmd(0x4f); /"01 001 111" 第8行地址lcd_wdat(0x00); /"XX

23、X 00000" 第8 行数据/LCD 初始化设定void lcd_init()lcd_wcmd(0x38); /设置LCD 为16X2 显示,5X7 点阵,八位数据借口delay(1);lcd_wcmd(0x0c); /LCD 开显示及光标设置(光标不闪烁,不显示"-")delay(1);lcd_wcmd(0x06); /LCD 显示光标移动设置(光标地址指针加1,整屏显示不移动)delay(1);lcd_wcmd(0x01); /清除LCD 的显示内容delay(1);/闰年的计算bit leap_year()bit leap;if(year%4=0&

24、&year%100!=0)|year%400=0)/闰年的条件leap=1;elseleap=0;return leap;/星期的自动运算和处理unsigned char week_proc() unsigned char num_leap;unsigned char c;num_leap=year/4-year/100+year/400;/自00 年起到year 所经历的闰年数if( leap_year()&& month<=2 ) /既是闰年且是1 月和2月c=5;elsec=6;week=(year+para_monthmonth+date+num_leap

25、+c)%7;/计算对应的星期return week;/更新显示缓冲区void update_disbuf(unsigned char t1,unsigned char t2,unsigned char dis_h,unsigned char dis_m,unsigned char dis_s) dis_buf10=t1; /dis_buf11=0x20; /空格dis_buf12=50; /'2'dis_buf13=48; /'0'dis_buf14=year/10+48;dis_buf15=year%10+48;dis_buf16=0x2d;dis_buf17

26、=month/10+48;dis_buf18=month%10+48;dis_buf19=0x2d; /'-'dis_buf110=date/10+48;dis_buf111=date%10+48;dis_buf112=0x20;dis_buf113=dis_week4*week;dis_buf114=dis_week4*week+1;dis_buf115=dis_week4*week+2;dis_buf20=t20;dis_buf21=t21;dis_buf22=t22;dis_buf23=t23;dis_buf24=t24;dis_buf25=t25;dis_buf26=0

27、x20; /空格if (alarm)dis_buf27=0x01; /alarm=1，显示闹钟启用标致（第二个自定义字符）elsedis_buf27=0x20; /alarm=0，不显示闹钟启用标致dis_buf28=dis_h/10+48;dis_buf29=dis_h%10+48;dis_buf210=0x3a; /':'dis_buf211=dis_m/10+48;dis_buf212=dis_m%10+48;dis_buf213=0x3a;dis_buf214=dis_s/10+48;dis_buf215=dis_s%10+48;/时间和日期处理程序void pro_t

28、imedate()sec+;if(sec > 59)sec = 0;min+;if(min>59)min=0;hour+;if(hour>23)hour=0;date+;if (month=1|month=3|month=5|month=7|month=8|month=10|month=12)if (date>31) date=1;month+; /大月31 天if (month=4|month=6|month=9|month=11)if (date>30) date=1;month+; /小月30 天if (month=2)if( leap_year() /闰年

29、的条件if (date>29) date=1;month+; /闰年2 月为29 天elseif (date>28) date=1;month+; /平年2 月为28 天if (month>12) month=1;year+;if (year>99) year=0;week_proc();if (sec=armsec && min=armmin && hour=armhour)if (alarm)TR1=1; /闹钟启用时，闹铃时间到,启动Timer1/显示处理程序void pro_display() unsigned char i;lc

30、d_pos(0x00);for (i=0;i<=15;i+)lcd_wdat(dis_buf1i);lcd_pos(0x40);for (i=0;i<=15;i+)lcd_wdat(dis_buf2i);/Timer0 中断处理程序,秒的产生void timer0() interrupt 1TH0=0xdc; /Timer0 置10ms 定时初值dc00H(216=65536D,dc00H=56320D)TL0=0x00; /定时时间=(65536-56320)*(1/11.0592)*12=10ms (f0=11.0592Mhz)sec100+;if(sec100 >= 1

31、00) /1 秒时间(100*10ms=1000ms=1s)sec100 = 0;switch(s)case 0: update_disbuf(0x00," pei ",hour,min,sec); break;/0x00 表示显示00 位置的自定义字符case 1: update_disbuf(0x00," lu ",hour,min,sec); break;case 2: update_disbuf(0x00," yuan ",hour,min,sec); break;default : break; s+; /每秒轮流显示我们的

32、姓名pro_timedate();/调用时间和日期处理程序if (s=3) s=0 ;pro_display(); /调用显示处理函数/按键扫描程序unsigned char scan_key()skey=0x00; /给变量vkey置初值skey|=PRE; /读取PRE 键的状态skey=skey<<1; /将PRE 键的状态存于skey 的B1 位skey|=SET; /读取SET 键的状态,并存于skey 的B0 位return skey; /返回skey的键值(即PRE,SET 的状态)/外部中断INT0 中断处理程序void int0() interrupt 0TR0=

33、0; /禁止Timer0IE=0; /禁止中断lcd_wcmd(0x0e); /显示光标"_",整个光标不闪烁alarm=1;update_disbuf(0x50,"alarm:",armhour,armmin,armsec); /更新显示数据，0x50 表示要显示"P"pro_display(); /调用显示处理程序lcd_pos(0x47); /使光标位于第一个调整项下flag=0;vkey=0x03;while(flag0x0a)skey = scan_key(); /扫描按键状态if (skeyvkey) /若skey与vke

34、y相同,跳出循环,相异执行循环体 delay(10); /去按键抖动skey = scan_key(); /转回扫描按键状态if (skeyvkey) /若skey与vkey相同,跳出循环,相异执行循环体 vkey=skey; /将skey的值付给vkeyif (skey=0x01) /PRE 键按下 flag+; /调整标志位加1switch (flag) /将光标置于相应调整位置case 1: lcd_pos(0x49);break; /光标置小时闹铃设置位置case 2: lcd_pos(0x4c);break; /光标置分钟闹铃设置位置case 3: lcd_pos(0x4f);bre

35、ak; /光标置秒时闹铃设置位置case 4: update_disbuf(0x50,"time: ",hour,min,sec);pro_display();lcd_pos(0x05);break; /光标置年调整位置case 5: lcd_pos(0x08);break; /光标置月调整位置case 6: lcd_pos(0x0b);break; /光标置日调整位置case 7: lcd_pos(0x49);break; /光标置时调整位置case 8: lcd_pos(0x4c);break; /光标置分调整位置case 9: lcd_pos(0x4f);break;

36、 /光标置秒调整位置default:break;if (skey=0x02) /SET 键按下 pro_key(); /转设置按键处理程序lcd_wcmd(0x0c); /设置LCD 开显示及光标不闪烁,不显示"-"lcd_wcmd(0x01); /清除LCD 的显示内容IE=0x8f; /CPU 开中断,INT0,INT1,开中断TR0=1; /Timer0 启动/主程序,初始化及初值设定void main()lcd_init(); /初始化LCDlcd_sef_chr(); /写入自定义字符号hour=10;min=0;sec=0; /开机时的时,分,秒显示armhou

37、r=10;armmin=0;armsec=0; /开机时的时,分,秒闹铃初值year= 6; month=12;date=14; /开机时的年,月,日,星期显示week_proc();alarm=1; /初始开机，启用闹钟IE = 0x8f; /CPU 开中断,INT0,INT1,Timer0,Timer1 开中断IP = 0x04; /设置INT0 为中断最高优先级IT0=0;IT1=0; /外部INT0,INT1 设置为电平触发方式（注意，触发不要选边沿方式）TMOD = 0x11; /Timer0,Timer1 工作于模式1, 16 位定时方式TH0 = 0xdc;TL0 = 0x00;

38、 /Timer0 置10ms 定时初值TH1 = 0xff;TL1 = 0x00; /Timer1 置初值TR0 = 1; /Timer0 启动TR1 = 0;while(1);/设置按键处理程序void pro_key()switch (flag)case 0:alarm=!alarm; /启用或关闭闹钟（alarm=1:启用,alarm=0:关闭)update_disbuf(0x50,"alarm:",armhour,armmin,armsec); /更新显示数据pro_display(); /调用显示处理lcd_pos(0x47);break; /光标回到原调整位置c

39、ase 1:armhour+;if (armhour>23) armhour=0;update_disbuf(0x50,"alarm:",armhour,armmin,armsec); /更新显示数据pro_display(); /调用显示处理lcd_pos(0x49);break; /光标回到原调整位置case 2:armmin+;if (armmin>59) armmin=0;update_disbuf(0x50,"alarm:",armhour,armmin,armsec);pro_display();lcd_pos(0x4c);bre

40、ak;case 3:armsec+;if (armsec>59) armsec=0;update_disbuf(0x50,"alarm:",armhour,armmin,armsec);pro_display();lcd_pos(0x4f);break;case 4:year+;if (year> 99) year= 0;week_proc(); /星期自动运算update_disbuf(0x50,"time: ",hour,min,sec);pro_display();lcd_pos(0x05);break;case 5:month+;if

41、 (month>12) month=1;week_proc(); /星期自动运算update_disbuf(0x50,"time: ",hour,min,sec);pro_display();lcd_pos(0x08);break;case 6:date+;if (month=1|month=3|month=5|month=7|month=8|month=10|month=12)if (date>31) date=1; /大月31 天if (month=4|month=6|month=9|month=11)if (date>30) date=1; /小月30 天if (month=2)if(leap_year() /闰年的条件if (date>29) date=1; /闰年2 月为29 天elseif (date&