電子時鐘(LCD顯示)課程設(shè)計.doc

目錄1. 設(shè)計要求.12. 時鐘總體設(shè)計思路.13. 系統(tǒng)硬件設(shè)計.13.1 單片機控制系統(tǒng).3 3.2 鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計.3 3.3 顯示電路.4 3.4 硬件原理及說明.4 3.5 主要性能參數(shù).54. 軟件設(shè)計. 54.1 軟件功能.54.2軟件設(shè)計.64.3 匯編源程序.5 5. Proteus仿真.11 6. 課程設(shè)計總結(jié).12 參考文獻.131. 設(shè)計要求 以AT89C51單片機為核心的時鐘，在LED顯示器上顯示當(dāng)前的時間：使用字符型LCD顯示器顯示當(dāng)前時間。顯示格式為“時時：分分：秒秒”。用4個功能鍵操作來設(shè)置當(dāng)前時間。功能鍵K1K4功能如下。K1設(shè)置小時。K2設(shè)置分鐘。K3設(shè)置秒數(shù)。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，LED顯示“00：00：00”，然后開始計時。 單片機是一種集成電路芯片，采集超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（如算數(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微型處理器,隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、只讀程序存儲器（ROM）、輸入/輸出電路（I/O）,可能還包括定時/計數(shù)器、串行通信口（SCI）、顯示驅(qū)動電路（LCD或LED驅(qū)動電路）、脈寬調(diào)制電路（PWM）、模擬多路轉(zhuǎn)化器及A/D轉(zhuǎn)化器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一個最小而又完善的計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準確、迅速、高效的完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。 2. 時鐘的總體設(shè)計思路按照系統(tǒng)的設(shè)計功能要求，本時鐘系統(tǒng)的設(shè)計必須采用單片機軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，用單片機的自動控制能力配合按鍵控制，來控制時鐘的調(diào)整及顯示。微型控制器時鐘電路數(shù)據(jù)顯示按鍵調(diào)時 圖一 系統(tǒng)總原理圖 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.1 單片機控制系統(tǒng) 本次設(shè)計時鐘電路，采用了ATC89C51單片機芯片控制電路，這種單片機芯片比較簡單，并且省去了很多復(fù)雜的線路，更容易表達和理解，通過按鈕來調(diào)節(jié)電子鐘的時、分、秒。并且這次電路我采用了一個按鈕控制一個顯示的方案，在調(diào)節(jié)小時/分鐘/秒數(shù)時，只需要按下對其控制的按鈕進行調(diào)節(jié)就行了，不要普遍所見的需要進入調(diào)節(jié)界面。同時這次我采用了c語言控制整個時鐘的顯示，這樣通過三個模塊:單片機芯片、LED顯示屏、按鈕控制電路即可達到設(shè)計要求。3.2 鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計按鍵需要3個，分別實現(xiàn)為調(diào)整小時、分鐘、秒數(shù)三個功能。用單片機的3個I/O口接收控制信號，其電路如圖下： 圖五 按鍵調(diào)時電路通過控制鍵來控制所要調(diào)節(jié)的是時、分、還是秒。在按下小時/分/秒鍵后將對小時/分/秒進行調(diào)整調(diào)整，從而調(diào)整到自己所需要的時間。3.3 顯示電路顯示電路如圖所示： 圖六 顯示電路LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點陣字符160中和5*10點陣字符32種.8位字符編碼和字符的對應(yīng)關(guān)系,CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個5*7點陣字符或者4個5*10點陣字符，AC可以存儲DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動把地址碼裝入AC，同時選擇DDRAM或CGRAM4.1 軟件功能.403 丁元杰.單片微機原理及應(yīng)用.北京:機械工業(yè)出版社,1994143.4 硬件原理及說明 AT89C51是美國Intel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CHMOS8位單片機，片內(nèi)含有4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM),器件采用Intel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用4位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89C51單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 3.5主要性能參數(shù) 與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作:0Hz24MHz 三級加密程序存儲器 1288字節(jié)內(nèi)部RAM 32個可編程I/O口線 2個16位定時/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行UART通道 低功耗空閑和掉電模式4. 軟件設(shè)計4.1 軟件主要完成的功能（1）顯示時間程序用軟件調(diào)節(jié)時間，通過程序的調(diào)節(jié)，最后用LED現(xiàn)實時鐘（2）調(diào)節(jié)時間程序按鍵調(diào)節(jié)時間，能實現(xiàn)時、分的調(diào)節(jié)4.2軟件設(shè)計的主要流程時間控制程序時間控制程序，用中斷準確的控制時間，采用60進制，60秒為一分鐘，60分鐘為一個小時，全天設(shè)置為24小時。程序用C語言編寫。編程時采用KEIL C，而仿真用PROTUES，仿真時仿真圖如圖所示 圖七 定時中斷流程圖4.3 匯編源程序#include #include #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;sbit E =P22;uchar code Str1 = Current Time ; /一下兩個字符串的串長均為16uchar code Str2 = Set New Time. ;uchar HMS_String= 00:00:00 ;/帶顯示的時間串bit Settime=0; /是否修改時間bit Change_H_or_M =1;/1表示修改時.0表示修改分uchar MilliSecond,Hour =0,Minute=0, Second =0;/延時函數(shù)void DelayMS(uint x)uchar i;while(x-) for(i=0;i120;i+);/LCD忙狀態(tài)檢測bit LCD_Busy_Check()bit result;RS = 0;RW = 1;E = 1;DelayNOP();result = (bit)(P0 & 0 x80);E = 0;return result; /寫LCD命令void LCD_Write_Command(uchar cmd)while(LCD_Busy_Check();/判斷LCD是否忙碌RS = 0;RW = 0;E = 0;_nop_();_nop_();P0 = cmd; DelayNOP();E = 1;DelayNOP();E = 0;/設(shè)置LCD顯示位置void LCD_Set_Pos(uchar pos)LCD_Write_Command(pos | 0 x80);/寫LCD數(shù)據(jù)void LCD_Write_Data(uchar dat)while(LCD_Busy_Check();/判斷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(0 x38);DelayMS(1);LCD_Write_Command(0 x0c);DelayMS(1);LCD_Write_Command(0 x06);DelayMS(1);LCD_Write_Command(0 x01);DelayMS(1);/ 顯示函數(shù)，在LCD指定的行上顯示字符串void Display_String(uchar*str,uchar LineNo)uchar k;LCD_Set_Pos(LineNo);for(k=0;k16;k+) LCD_Write_Data(strk);/蜂鳴函數(shù)void Beep()uchar i, j = 70;for(i=0;i;/顯示修改標志else HMS_String3 = ; /不顯示修改標志HMS_String4 = h/10 + 0; /時HMS_String5 = h%10 + 0;HMS_String7 = m/10 + 0; /分HMS_String8 = m%10 + 0;HMS_String10= s/10 + 0; /秒HMS_String11= s%10 + 0;Display_String(HMS_String,0 x40);/設(shè)置時間void Change_Time()Settime=0;if(K1=0|K2=0|K3=0) /按下k1 k2 k3中的任何一個鍵即進入修改狀態(tài)TR0 = 0;Display_String(Str2,0 x00); /第一行提示修改時間Settime = 1;while (Settime) if(K1 = 0) /確定調(diào)整小時還是分鐘 Beep();while(K1 = 0)Change_H_or_M = !Change_H_or_M;else if(K2 = 0) /增加 Beep();while(K2 = 0);if(Change_H_or_M=1)if(+Hour = 24) Hour = 0;elseif(+Minute = 60) Minute = 0;else if(K3 = 0) /減少Beep();while(K3 = 0);if(Change_H_or_M = 1)if(-Hour = 0 xff) Hour = 23;else if(-Minute = 0 xff) Minute = 59;else if(K4 = 0) /確定Beep();while(K4 = 0);Display_String(Str1,0 x00); /第一行還原顯示str1Settime = 0;TR0 = 1;Display_HMS(Hour,Minute,Second); /外層While在這里結(jié)束/定時器0中斷void Time0() interrupt 1TH0 = (65536 -50000)/256;TL0 = (65536 -50000)%256; /重新裝入50MS定時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;/主函數(shù)void main()TMOD = 0 x01;TH0 = (65536-50000)/256;TL0 = (65536-50000)%256;IE = 0 x82;SPK = 0;LCD_Initialize();Display_String(Str1,0 x00); /第一行顯示TR0 = 1;P1 = 0 xFF;while(1)Display_HMS(Hour,Minute,Second); /第二行顯示時分秒DelayMS(500);Change_Time(); /顯示過程中允許修改時間 5. Proteus仿真 用Protues軟件畫出電路，用keil軟件代碼進行編譯成功后，未添加源程序時的仿真電路圖 圖八 電路原理圖 輸入?yún)R編源程序后程序后，電路的仿真圖 圖九 電路professional仿真圖 6.課程設(shè)計總結(jié) 通過這次的單片機課程設(shè)計，我更進一步了解到單片機的優(yōu)點和強大功能,在查找資料的過程中,認識到單片機應(yīng)用的廣泛性。在設(shè)計中，我通過查閱各種單片機資料，并以單片機課程設(shè)計指導(dǎo)書作為參考，在何春霞老師的細心指導(dǎo)下，我終于歷經(jīng)兩周的時間完成了這次單片機的設(shè)計，這次單片機的設(shè)計不僅使我對單片機課程有了進一步的了解，同時更加深了我對單片機的應(yīng)用。學(xué)完單片機課程后我只是對單片機有了一些理論的了解，但這次單片機課程設(shè)計卻加深了我對單片機理論與實踐的結(jié)合。但由于我的知識水平有限，設(shè)計的單片機電子時鐘還是存在一些的缺點和不足，如在電子時鐘的基礎(chǔ)上實現(xiàn)鬧鐘音樂等方面的設(shè)計，希望能在以后的學(xué)習(xí)過程鐘，能夠盡快的解決這些問題。最后，我覺得單片機的課程設(shè)計是很有意義的，在這個過程中可以學(xué)會如何把自己平時所學(xué)的東西應(yīng)用到實際中。雖然我對這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得有點難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這兩個多星期的“學(xué)習(xí)”，在小組同學(xué)的幫助和講解下，自己開始主動學(xué)習(xí)并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認為這個收獲應(yīng)該說是相當(dāng)大的。我覺得課程設(shè)計反映的是一個從理論到實際應(yīng)用的過程，這個過程對缺乏實際經(jīng)驗的我們是非常重要的。通過這次單片機課程設(shè)計使我認識到自身知識及能力的薄弱，更讓我知道實踐的重要性。在以后的學(xué)習(xí)過程中，我會更加努力學(xué)習(xí)相關(guān)知識和應(yīng)用，真正能夠運用單片機組成的微控制系統(tǒng)解決各種實際的問題。參考文獻1 何立民主編.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20112 薛鈞義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用M.西安:西安交通大學(xué)出版社,20133 丁元杰.單片微機原理及應(yīng)用M.北京:機械工業(yè)出版社,20144 張毅坤,陳善久,裘雪紅.單片微型計算機原理及應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，20125 李廣弟.單片機基礎(chǔ)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，201212