基于单片机原理的电子时钟设计

1、 电气工程及其自动化单片机原理及应用课程设计报告 姓 名： 学 号： 专业班级： 题目：基于单片机原理的电子时钟设计 电气与电子工程学院 2014年12月31日一 设计目的1. 通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手能力。2. 通过电子时钟（LCD显示）的设计，掌握计数器及中断的使用方法，和简单的程序编写，最终提高我们的逻辑抽象能力二 设计任务和要求 以AT89C51单片机为核心的时钟，在LED显示器上显示当前的时间：使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时：分分：秒秒”。用4个功能键操作来设置当前时间。功能键K1K4功能如下。K

2、1设置小时。K2设置分钟。K3设置秒数。K4确认完成设置。程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LED显示“00：00：00”，然后开始计时。三 设计原理分析 3.1单片机原理单片机是一种集成电路芯片，采集超大规模集成电路技术把具有数据处理能力（如算数运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微型处理器,随机存取数据存储器（RAM）、只读程序存储器（ROM）、输入/输出电路（I/O）,可能还包括定时/计数器、串行通信口（SCI）、显示驱动电路（LCD或LED驱动电路）、脉宽调制电路（PWM）、模拟多路转化器及A/D转化器等电路集成到一片芯片上，构成一个最小而又完善的计算机系统。这些电路

3、能在软件的控制下准确、迅速、高效的完成程序设计者事先规定的任务。 3.2时钟的总体设计思路按照系统的设计功能要求，本时钟系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟的调整及显示。微型控制器时钟电路数据显示按键调时四 硬件资源及其分配4.1 单片机控制系统 本次设计时钟电路，采用了ATC89C51单片机芯片控制电路，这种单片机芯片比较简单，并且省去了很多复杂的线路，更容易表达和理解，通过按钮来调节电子钟的时、分、秒。并且这次电路我采用了一个按钮控制一个显示的方案，在调节小时/分钟/秒数时，只需要按下对其控制的按钮进行调节就行了，不要普遍所见的需要进入调节界

4、面。同时这次我采用了c语言控制整个时钟的显示，这样通过三个模块:单片机芯片、LED显示屏、按钮控制电路即可达到设计要求。4.2键盘控制系统设计按键需要3个，分别实现为调整小时、分钟、秒数三个功能。用单片机的3个I/O口接收控制信号，其电路如图下： 通过控制键来控制所要调节的是时、分、还是秒。在按下小时/分/秒键后将对小时/分/秒进行调整调整，从而调整到自己所需要的时间。4.3 显示电路显示电路如图所示： LM016L液晶模块采用HD44780控制器，hd44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd447

5、80控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。IR用于寄存指令码，只能写入不能读出，DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据，BF为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，DDTAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码，CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种.8位字符编码和字符的对应关系,CGRAM是为用户编写特殊字符留用

6、的，它的容量仅64字节，可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符，AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址，如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或CGRAM4.4 硬件原理及说明 AT89C51是美国Intel公司生产的低电压，高性能CHMOS8位单片机，片内含有4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM),器件采用Intel公司的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用4位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。4.5主

7、要性能参数 与MCS-51产品指令和引脚完全兼容 4k字节可重擦写Flash闪速存储器 1000次擦写周期 全静态操作:0Hz24MHz 三级加密程序存储器 128×8字节内部RAM 32个可编程I/O口线 2个16位定时/计数器 5个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式五 硬件图六 程序框图6.1 软件主要完成的功能（1）显示时间程序用软件调节时间，通过程序的调节，最后用LED现实时钟（2）调节时间程序按键调节时间，能实现时、分的调节6.2软件设计的主要流程时间控制程序时间控制程序，用中断准确的控制时间，采用60进制，60秒为一分钟，60分钟为一个小时，全天设置为2

8、4小时。程序用C语言编写。编程时采用KEIL C，而仿真用PROTUES，仿真时仿真图如图所示 七 汇编源程序#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DelayNOP() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit K1 =P10;sbit K2 =P11;sbit K3 =P12;sbit K4 =P13;sbit SPK=P30;sbit RS =P20;sbit RW =P21;s

9、bit E =P22;uchar code Str1 = " Current Time " /一下两个字符串的串长均为16uchar code Str2 = "Set New Time. "uchar HMS_String=" 00:00:00 "/带显示的时间串bit Settime=0; /是否修改时间bit Change_H_or_M =1;/1表示修改时.0表示修改分uchar MilliSecond,Hour =0,Minute=0, Second =0;/延时函数void DelayMS(uint x)uchar i;wh

10、ile(x-) for(i=0;i<120;i+);/LCD忙状态检测bit LCD_Busy_Check()bit result;RS = 0;RW = 1;E = 1;DelayNOP();result = (bit)(P0 & 0x80);E = 0;return result; /写LCD命令void LCD_Write_Command(uchar cmd)while(LCD_Busy_Check();/判断LCD是否忙碌RS = 0;RW = 0;E = 0;_nop_();_nop_();P0 = cmd; DelayNOP();E = 1;DelayNOP();E

11、= 0;/设置LCD显示位置void LCD_Set_Pos(uchar pos)LCD_Write_Command(pos | 0x80);/写LCD数据void LCD_Write_Data(uchar dat)while(LCD_Busy_Check();/判断LCD是否忙碌RS = 1;RW = 0;E = 0;P0 = dat; DelayNOP();E = 1;DelayNOP();E = 0;/LCD初始化void LCD_Initialize()LCD_Write_Command(0x38);DelayMS(1);LCD_Write_Command(0x0c);DelayMS(

12、1);LCD_Write_Command(0x06);DelayMS(1);LCD_Write_Command(0x01);DelayMS(1);/ 显示函数，在LCD指定的行上显示字符串void Display_String(uchar*str,uchar LineNo)uchar k;LCD_Set_Pos(LineNo);for(k=0;k<16;k+) LCD_Write_Data(strk);/蜂鸣函数void Beep()uchar i, j = 70;for(i=0;i<200;i+)while(-j);SPK= SPK;DelayMS(300); SPK=0;/时分

13、秒显示void Display_HMS(uchar h,m,s)if(Settime) HMS_String3 = '>'/显示修改标志else HMS_String3 = ' ' /不显示修改标志HMS_String4 = h/10 + '0' /时HMS_String5 = h%10 + '0'HMS_String7 = m/10 + '0' /分HMS_String8 = m%10 + '0'HMS_String10= s/10 + '0' /秒HMS_String11=

14、 s%10 + '0'Display_String(HMS_String,0x40);/设置时间void Change_Time()Settime=0;if(K1=0|K2=0|K3=0) /按下k1 k2 k3中的任何一个键即进入修改状态TR0 = 0;Display_String(Str2,0x00); /第一行提示修改时间Settime = 1;while (Settime) if(K1 = 0) /确定调整小时还是分钟 Beep();while(K1 = 0)Change_H_or_M = !Change_H_or_M;else if(K2 = 0) /增加 Beep(

15、);while(K2 = 0);if(Change_H_or_M=1)if(+Hour = 24) Hour = 0;elseif(+Minute = 60) Minute = 0;else if(K3 = 0) /减少Beep();while(K3 = 0);if(Change_H_or_M = 1)if(-Hour = 0xff) Hour = 23;else if(-Minute = 0xff) Minute = 59;else if(K4 = 0) /确定Beep();while(K4 = 0);Display_String(Str1,0x00); /第一行还原显示str1Settim

16、e = 0;TR0 = 1;Display_HMS(Hour,Minute,Second); /外层While在这里结束/定时器0中断void Time0() interrupt 1TH0 = (65536 -50000)/256;TL0 = (65536 -50000)%256; /重新装入50MS定时if(+MilliSecond = 20) /50*20=1s MilliSecond = 0;if(+Second = 60) Second = 0;if(+Minute = 60)Minute = 0;if(+Hour = 24)Hour = 0;Minute = 0;Second = 0

17、;/主函数void main()TMOD = 0x01;TH0 = (65536-50000)/256;TL0 = (65536-50000)%256;IE = 0x82;SPK = 0;LCD_Initialize();Display_String(Str1,0x00); /第一行显示TR0 = 1;P1 = 0xFF;while(1)Display_HMS(Hour,Minute,Second); /第二行显示时分秒DelayMS(500);Change_Time(); /显示过程中允许修改时间 八 调试运行1接硬件图接线2从开始运行，检查电子时钟初始值，查看初始值是否为“00:00:00

18、”，如有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求。3 调试初始值过后，检查四个功能键功能是否完好，如有偏差，则单步运行或断点运行，进行调试，直至满足设计要求。4 整体运行，观察初始值和功能键是否都符合要求，如果不符合，则再调试，直至满足要求.九Proteus仿真截图 用Protues软件画出电路，用keil软件代码进行编译成功后，未添加源程序时的仿真电路图 输入汇编源程序后程序后，电路的仿真图 十 设计心得体会 通过这次的单片机课程设计，我更进一步了解到单片机的优点和强大功能,在查找资料的过程中,认识到单片机应用的广泛性。在设计中，我通过查阅各种单片机资料，并以单片机课程设计指导书作为参考，在何春霞老师的细心指导下，我终于历经两周的时间完成了这次单片机的设计，这次单片机的设计不仅使我对单片机课程有了进一步的了解，同时更加深了我对单片机的应用。学完单片机课程后我只是对单片机有了一些理论的了解，但这次单片机课程设计却加深了我对单片机理论与实践的结合。但由于我的知识水平有限，设计的单片机电子时钟还是存在一些的缺点和不足，如在电子时钟的基础上实现闹钟音乐等方面的设计，希望能在以后的学习过程钟，能够尽快的解决这些问题。最后，我觉得单片机的课程设计