微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 微機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 環(huán)境與化學(xué)工程 系：過程裝備與測控工程 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 測儀091班 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 起訖日期： 2011-12-192011-12-26 指導(dǎo)教師： 楊俊清、楊大勇 摘要20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作

2、、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。盡管目前市場上已有現(xiàn)成的數(shù)字鐘集成電路芯片出售，價(jià)格便宜、使用也方便，但鑒于單片機(jī)的定時(shí)器功能也可以完成數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)，因此進(jìn)行數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)是必要的,研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用,有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘就是其中的一款設(shè)計(jì)。它具有編程靈活，便于電子鐘功能的擴(kuò)充，即可用該電子鐘發(fā)出各種控制信號，精確度高等特點(diǎn)，同時(shí)可以用該電子鐘發(fā)出各種控制信號，單片機(jī)數(shù)字鐘是單片機(jī)為核心。時(shí)鐘，本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)stc89c52配備lcd1602

3、顯示，數(shù)字鐘采用24小時(shí)制方式顯示時(shí)間，帶有日期和時(shí)間的設(shè)置功能。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 電子時(shí)鐘 c語言目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)、要求1二、方案總體設(shè)計(jì)與論證1三、硬件設(shè)計(jì)2四、系統(tǒng)仿真與調(diào)試5五、設(shè)計(jì)總結(jié)、心得體會(huì)等14六、參考文獻(xiàn)14一、設(shè)計(jì)任務(wù)、要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)：利用單片機(jī)的c語言、stc89c52單片機(jī)及獨(dú)立按鍵和lcd1602設(shè)計(jì)出電子時(shí)鐘，且完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2、設(shè)計(jì)要求：、用lcd1602液晶顯示。、可以分別設(shè)定小時(shí)，分鐘和秒，復(fù)位后時(shí)間為：00：00：00、能實(shí)現(xiàn)日期的設(shè)置，年、月、日3.創(chuàng)新部分:具有顯示星期功能。二、方案總體設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容與具體要求，分析與論證方案一：本方案采用dall

4、as公司的專用時(shí)鐘芯片ds1302。該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完備的時(shí)鐘鬧鐘功能，因此，可直接對其以用于顯示或設(shè)置，使得軟件編程相對簡單。為保證時(shí)鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片外部設(shè)置備用電源。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或突然掉電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到外部備用電源供電系統(tǒng)。而且即使系統(tǒng)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，備用電源也能保證芯片的正常運(yùn)行，以備隨時(shí)提供正確的時(shí)間。方案二：本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)幾個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的年、月、日、時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒

5、值加1；若秒值達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將十字節(jié)清零，以此類推。該方案具有硬件電路簡單的特點(diǎn)。但由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都要重新賦初值，所以該時(shí)鐘精度不高。而且，由于是軟件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)單片機(jī)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，時(shí)鐘將不工作?；谟布娐返目紤]，本設(shè)計(jì)采用方案二完成數(shù)字時(shí)鐘的功能?？傮w設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)總體框架圖如圖1所示。圖1、系統(tǒng)框架圖總體方案工作原理：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)幾個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的年、月、日、時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加1；若秒值達(dá)到60，

6、則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將十字節(jié)清零，以此類推。三、硬件設(shè)計(jì)3.1、單片機(jī)最小系統(tǒng)圖2、單片機(jī)最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)晶振電路采用12m的晶振。晶振的作用是給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號。單片機(jī)的晶振并不是只能用12m，只要不超過20m就行，在準(zhǔn)許的范圍內(nèi)，晶振越大，單片機(jī)運(yùn)行越快，還有用12m的就是好算時(shí)間，因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期為1/12時(shí)鐘周期，所以這樣用12m的話，一個(gè)時(shí)鐘周期為12us，那么定時(shí)器計(jì)一次數(shù)就是1us了，電容范圍在20-40pf之間，這里連接的是22pf的電容。機(jī)器周期=10*晶振周期=12*系統(tǒng)時(shí)鐘周期

7、3.2、lcd液晶顯示模塊就時(shí)鐘而言，通?？刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示。由于液晶顯示比數(shù)碼管顯示簡單方便，所以本實(shí)驗(yàn)采用1602液晶顯示器顯示。圖3、lcd液晶顯示模塊圖4、引腳接口說明表第1腳：vss為地電源。 第2腳：vdd接5v正電源。 第3腳：vl為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對比度。 第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：r/w為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和r/w共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為

8、低電平r/w為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)rs為高電平r/w為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負(fù)極。圖5、讀操作時(shí)序圖圖6、寫操作時(shí)序圖3.3、時(shí)鐘顯示校正電路圖7、時(shí)鐘顯示校正電路本設(shè)計(jì)利用按鍵開關(guān)來校正時(shí)鐘顯示的數(shù)字。當(dāng)按鈕按下時(shí)，將在相應(yīng)的端口輸入一個(gè)低電平，通過相應(yīng)的程序來改變時(shí)鐘顯示。其中s1按鍵開關(guān)用來選擇要修改的數(shù)字；s2按鍵用來增加所選數(shù)字的數(shù)值；s3按鍵用來減少所選數(shù)字的數(shù)值；s4用來退出設(shè)置。3.4、整體電路圖8、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖四、系統(tǒng)

9、仿真與調(diào)試仿真軟件簡介：proteus軟件是英國labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件

10、三合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086和msp430等，2010年即將增加cortex和dsp系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和mplab等多種編譯器。調(diào)試與仿真過程圖圖9、程序調(diào)試圖圖10、設(shè)置秒圖11、設(shè)置分圖12、設(shè)置時(shí)圖13、設(shè)置日圖14、設(shè)置月圖15、設(shè)置年pcb電路圖圖16、pcb電路圖實(shí)物圖圖17、電子時(shí)鐘正常運(yùn)行圖18、設(shè)置秒圖19、設(shè)置分鐘圖20、設(shè)置小時(shí)圖21、設(shè)置日圖22、設(shè)置月圖23、設(shè)置年使用說明（1）本次設(shè)計(jì)有四個(gè)按鍵s0、

11、s1、s2、s3分別是復(fù)位、時(shí)間預(yù)置鍵（時(shí)間選位）、加、減。具體按鍵說明如下： （2）s0復(fù)位鍵：按下這個(gè)鍵后lcd液晶屏恢復(fù)初始態(tài)顯示0:0:0。如在正常時(shí)間顯示狀態(tài)下要想從0（初始態(tài)）開始從先調(diào)時(shí)間可按下此鍵。 （3）s1時(shí)間預(yù)置鍵:正常時(shí)間顯示狀態(tài)下，按下此鍵進(jìn)入預(yù)置時(shí)間狀態(tài)，秒、分、時(shí)、日、月、年設(shè)定完成后再按下此鍵退出進(jìn)入正常走時(shí)狀態(tài)。 （4）s2加1鍵：在調(diào)整年、月、日、時(shí)、分、秒時(shí)間數(shù)值時(shí)按下此鍵時(shí)相應(yīng)的數(shù)值加一。（5）s3減1鍵：在調(diào)整年、月、日、時(shí)、分、秒時(shí)間數(shù)值時(shí)按下此鍵時(shí)相應(yīng)的數(shù)值減一。五、設(shè)計(jì)總結(jié)、心得體會(huì)等做了一周的課程設(shè)計(jì)，在這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中,我學(xué)到了很多關(guān)于

12、單片機(jī)硬件開發(fā)的一些知識,并了解到了關(guān)于單片機(jī)c語言的程序設(shè)計(jì),從最開始選題到最后焊接,調(diào)試,使我的動(dòng)手能力得到了充分的鍛煉.由于單片機(jī)是上學(xué)期所學(xué)習(xí)的內(nèi)容,所以已經(jīng)很久沒復(fù)習(xí)，因此在設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多困難,但是經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的討論,論證和學(xué)習(xí),我們克服了設(shè)計(jì)過程中的種種困難與艱辛,從中我認(rèn)識到了團(tuán)隊(duì)力量的強(qiáng)大,正所謂”兄弟齊心,其力斷金”.我們也發(fā)現(xiàn)理論和實(shí)際的差別,每次的電腦仿真都能順利運(yùn)行,但是當(dāng)把實(shí)物焊接出來并導(dǎo)入程序都出現(xiàn)了很多問題.最終經(jīng)過硬件調(diào)試,還是達(dá)到了我們的理想狀態(tài).單片機(jī)理論的學(xué)習(xí)固然重要,但是我要通過實(shí)際的動(dòng)手操作能力才能是我們更好的理解并掌握其中的知識。雖然這次的課程設(shè)

13、計(jì)我參考了一些文獻(xiàn)資料，創(chuàng)新內(nèi)容很少，但在對硬件的設(shè)計(jì)與制作過程中我明白了許多，實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)不同于理論，理論往往只限制于某一本書的內(nèi)容，而實(shí)踐確涉及到多方面的內(nèi)容，需要我們?nèi)シ唴⒖假Y料、上網(wǎng)查找有關(guān)內(nèi)容來了解,學(xué)習(xí)。這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲是只有把理論用到實(shí)踐中我們才能真正掌握好所學(xué)知識，并且我們僅僅只掌握教學(xué)大綱中的內(nèi)容是不夠的，我們必須要掌握一些必要的課外知識。最后我要感謝我的隊(duì)友和所有幫助過我得同學(xué)和老師,因?yàn)橛心銈兘o我得幫助與鼓勵(lì),我才最終克服困難,迎刃而上順利完成了課程設(shè)計(jì).六、參考文獻(xiàn)【1】田淑清 二級教程c語言程序設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2008.【2】李朝青 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社 2005.【3】唐文彥 傳感器 機(jī)械