基于單片機的電子時鐘的設計

1、河南理工大學萬方科技學院課程設計報告2015 2016學年第 一 學期課程名稱 單片機原理及應用 設計題目 電子鐘設計 學生姓名 劉 軼 男 學 號 1516353011 專業(yè)班級 15級計算機科學與技術專升本 指導教師 蘇 百 順 2015 年 12 月 25 日目 錄1前言22總體方案設計23 硬件電路設計34 軟件設計55 調試分析及說明66 結論8參考文獻8課設體會9附錄1 電路原理10附錄2 程序清單11摘要傳統(tǒng)的數字電子時鐘采用了較多的分立元器件，不僅占用了很大的空間而且利用率也比很低，隨著系統(tǒng)設計復雜度的不斷提高，用傳統(tǒng)時鐘系統(tǒng)設計方法很難滿足設計需求。單片機是集CPU、RAM、

2、ROM、定時器/計數器和多種接口于一體的微控制器。它體積小、成本低、功能強，廣泛應用于智能產品和工業(yè)自動化上。而51系列的單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。，本次設計提出了系統(tǒng)總體設計方案，并設計了各部分硬件模塊和軟件流程，在用C語言設計了具體軟件程序后，將各個模塊完全編譯通過過后,結果證明了該設計系統(tǒng)的可行性。該設計給出了以AT89C2051為核心，利用單片機的運算和控制功能，并采用系統(tǒng)化LED顯示模塊實時顯示數字的設計方案，適當地解決了實際生產和日常生活中對計時高精確度的要求，因此該設計在現(xiàn)代社會中具有廣泛的應用性。關鍵字：AT89C2051,C語言程序，電子鐘1 前言利用51

3、單片機開發(fā)電子時鐘，實現(xiàn)時間顯示、調整和鬧鈴功能。具體要求如下：（1） 按以上要求制定設計方案，并繪制出系統(tǒng)工作框圖；（2） 按要求設計部分外圍電路，并與單片機仿真器、單片機實驗箱、電源等正確可靠的連接，給出電路原理圖；（3） 用仿真器及單片機實驗箱進行程序設計與調試；（4） 利用鍵盤輸入調整秒、分和小時時刻，數碼管顯示時間；（5） 實現(xiàn)鬧鐘功能，在設定的時間給出聲音提示。2 總體方案設計 該電子時鐘由89C51，BUTTON，1602 LCD液晶屏等構成，采用晶振電路作為驅動電路，利用單片機內部定時計數器0通過軟件擴展產生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十

4、四小時為一天。鬧鐘和時鐘的時分秒的調節(jié)是由一個按鍵控制，而另外一個按鍵控制時鐘和鬧鐘的時間的調節(jié)。 圖1 系統(tǒng)結構框圖該電子時鐘由STC89C51，BUTTON，1602 LCD液晶屏等構成，采用晶振電路作為驅動電路，晶振電路的晶振頻率為12MHZ,使用的定時器/計數器工作方式0，通過軟件擴展產生的一秒定時，達到時分秒的計時，60秒為一分鐘，60分鐘為一小時，24小時為一天，又重00:00:00開始計時。沒有按鍵按鍵按下時，時鐘正常運行，當按下調節(jié)時鐘按鍵K1，就會關閉時鐘，當按下鬧鐘按鍵K3時時鐘就會進入設置時間界面，但是時鐘不會停止工作，按K2鍵，就可以對時鐘和鬧鐘要設置的時間進行調整。3

5、 硬件電路設計(1) 時鐘電路設計單片機利用外部12MHZ晶振構成振蕩電路作為時鐘源，時鐘電路的原理如下圖。圖2 時鐘電路圖(2) 獨立按鍵輸入電路 按鍵處理設置為:當有沒鍵按下時，時鐘正常運行；當按一次K1，時鐘停止走動，按K2對秒進行調整；當K1按2次時，按K2 對分進行調整；當K1按下3次時，按K2 對小時進行調整，當按下4次K1時，校時完畢，時鐘按設定的時間進行正常走時。當按1次K3進入鬧鐘設置界面，時鐘繼續(xù)進行走時，按K2對秒進行設置；當按2次K3，按K2對分進行設置；當按3次K3，按K2對秒進行設置；當按下4次K3時，鬧鐘設置完畢進入時鐘顯示界面。電路圖如下圖 圖3 獨立按鍵電路(

6、3) 單片機系統(tǒng)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。外形及引腳排列如下圖圖4 單片機系統(tǒng)圖(4) 液晶顯示LCD1602采用標準的16腳接口，第1腳：VSS為電源地;第2腳：VDD接5V電源正極；第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高；第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數據寄存器、低電平0時選擇指令寄存器；第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0

7、)時進行寫操作；第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。第714腳：D0D7為8位雙向數據端；第1516腳：空腳或背燈電源。電路如下圖 圖5 LCD液晶顯示圖4 軟件設計本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序、定時計數中斷程序、時間調整程序、延時程序四大模塊。系統(tǒng)的流程圖如下圖 設計思路：本系統(tǒng)主要可分為主程序、定時計數中斷程序、時間調整程序、延時程序和LCD液晶驅動程序。定時中斷程序是利用單片機內部定時器0實現(xiàn)1秒的定時，然后利用軟件延時實現(xiàn)分小時，時間調整程序是利用單片機的內部存貯器，把調整好的時間寫到顯示時間的存貯單元，然后啟動定時器開始計時并顯示，延時程序是利用軟件實現(xiàn)延時達到去抖的

8、目的。液晶啟動程序是為了把單片機的數據送到顯示器的同時讓顯示器的第6腳使能斷的電平實現(xiàn)由1到0的跳變，使顯示器執(zhí)行顯示的命令。主程序就是利用這些子程序中斷程序實現(xiàn)顯示、定時、鬧鐘等功能。 5 調試分析及說明(1) 時鐘正常運行調試仿真圖圖6 正常運行仿真圖 (2) 鬧鐘調試仿真圖 圖7 對鬧鐘時間進行設置圖8 設置好的鬧鐘時間圖9 鬧鐘響鈴(3) 時間調整仿真圖10 對時分秒的調整6 結論本次電子時鐘的設計基本完成：當沒有鍵按下時，時鐘正長運行；當按一次K1，時鐘停止走動，按K2對秒進行調整；當K1按2次時，按K2 對分進行調整；當K1按下3次時，按K2 對分進行調整，當按下4次K1時，校時完

9、畢，時鐘按設定的時間進行正常走時。當按1次K3進入鬧鐘設置界面，時鐘繼續(xù)進行走時，按K2對秒進行設置；當按2次K3，按K2對分進行設置；當按3次K3，按K2對秒進行設置；當按下4次K3時，鬧鐘設置完畢進入時鐘顯示界面。 參考文獻1、單片機原理及應用李建忠 編 西安電子科技大學出版社。2、單片微型計算機原理與接口技術 高峰 編 電子工業(yè)出版社。3、單片機應用新技術教程鄒逢興 編 高等教育出版社。4、16位微型計算機原理接口及其應用 朱宇光 編 電子工業(yè)出版社。5、微型計算機原理與接口技術 吳秀清 編 中國科學技術出版社。6、微型計算機接口技術 鄧亞平 編 清華大學出版社。7、單片機原理及及應用

10、王迎旭 編 機械工業(yè)出版社。課設體會課程設計到目前為止可以說是告一段落了，我也順利的完成了自己的課題簡易電子時鐘的設計，由于自己一心準備考研在這次課程設計上除了那些必要的時間其余也么有花太多的時間，本想改進的第三個跑表功能由于在程序上出了點問題就沒花時間去做了，所以這次設計還不算很完美剛開始被拿到這個課題的，感覺挺迷茫的，當時就只知道軟件編程要用到定時器，自己也就在這方面懂一點，其余的關于硬件電路，液晶顯示電路的驅動的什么都不知道，后來回來之后就看了一下51單片機課程設計那本書，在網上找了一些資料對硬件電路的設計有了一定的了解。在大腦里面有了一個大致的思路了，于是就把仿真軟件裝好開始了我的課設

11、。本次課設讓我對單片機有了更深入的認識，現(xiàn)代社會中幾乎處處都有單片機的影子，電子產品離不開它。課設提高了我的單片機實際運用能力，也發(fā)現(xiàn)了自己以前學習的不扎實，對問題不求甚解?，F(xiàn)在才知道“書到用時方少”啊！學習還是得扎實。本次課設能順利完成，甚是感謝指導老師的幫助。 附錄1 電路原理附錄2 程序清單#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar table="TIME"sbit lcden=P34;sbit lcdrs=P35;sbit beep=P36;exte

12、rn void key1();extern void key2();extern void key3();uchar num,hour=12,minite,second,ahour,aminite,asecond,a,F_k1,F_k2,F_k3;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)lcdrs=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;P

13、0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_add(uchar add,uchar date)uchar aa,bb;aa=date/10;bb=date%10;write_com(0x80+add);write_data(0x30+aa);write_data(0x30+bb);void init()lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);void display(uchar h,uchar m,u

14、char s) write_com(0x80+0x04); write_data(':');write_data(0x30+(h/10);write_data(0x30+(h%10);write_data(':');write_data(0x30+(m/10);write_data(0x30+(m%10);write_data(':');write_data(0x30+(s/10);write_data(0x30+(s%10);write_data(' ');write_data(' ');write_data(&

15、#39; ');write_data(' ');void main()init();TMOD=0X01;TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;EA=1;TR0=1;ET0=1;for(num=0;num<4;num+)write_data(tablenum);while(1)key1();key2();key3();if(ahour=hour&&aminite=minite&&second<10)beep=beep;if(F_k1=0&F_k3=0)display(ho

16、ur,minite,second);void timer0() interrupt 1 TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256; a+; if(a=20)a=0;second+;if(second=60)second=0;minite+;if(minite=60)minite=0;hour+;if(hour=24)hour=0;#include "reg52.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit k1=P10;sbit k2=P11;sbit k

17、3=P12;extern uchar F_k1,F_k3,second,minite,hour,ahour,aminite,asecond;extern void write_com(uchar com);extern void write_add(uchar add,uchar date);extern void display(uchar h,uchar m,uchar s);void delay_key(int i)while(i-);void key1() if(k1=0)delay_key(100);if(k1=0)TR0=0;while(!k1);F_k1+;if(F_k1=4)F

18、_k1=0;write_com(0x0c);TR0=1;if(F_k1=1|F_k3=1)write_com(0x80+0x0c);write_com(0x0f);if(F_k1=2|F_k3=2)write_com(0x80+0x09);if(F_k1=3|F_k3=3)write_com(0x80+0x06);void key2()if(k2=0)delay_key(100);while(!k2);if(F_k1=1)second+;if(second=60)second=0;write_add(0x0b,second);if(F_k1=2)minite+;if(minite=60)minite=0;write_add(0x08,minite);if(F_k1=3)hour+;if(hour=24)hour=0;write_add(0x05,hour);if(F_k3=1)asecond+;if(asecond=60)ase