單片機(jī)論文內(nèi)容

1、基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)1 引言1.1 設(shè)計(jì)目的，要求和實(shí)現(xiàn)功能1.1.1 設(shè)計(jì)目的基于單片機(jī)電子時(shí)鐘的課程設(shè)計(jì)，是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)鐘，使不斷具有電子時(shí)鐘的功能，而且還具有秒表的功能。通過(guò)液晶1602顯示出來(lái)，做時(shí)鐘時(shí)在1602上顯示小時(shí)，分，秒，可以通過(guò)按鈕對(duì)時(shí)，分，秒分別做調(diào)整。做跑表時(shí)顯示范圍000.0999.9秒。當(dāng)啟動(dòng)按鈕時(shí)秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，按下停止則停止計(jì)時(shí)，當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)秒表回零。1.1.2設(shè)計(jì)要求 （1） 要求設(shè)計(jì)電氣原理圖； （2） 要求設(shè)計(jì)出程序流程圖； （3） 要求給出軟件流程圖并編寫(xiě)程序源代碼； （4） 完成系統(tǒng)的調(diào)試，給出調(diào)試結(jié)果并分析。1.1.3 實(shí)現(xiàn)功能 （

2、1）可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的功能； （2）可以實(shí)現(xiàn)跑表的功能； （3）可以通過(guò)按鍵來(lái)調(diào)整時(shí)間； （4）可以通過(guò)按鍵來(lái)控制跑表的走和停。1.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.2.1單片機(jī)芯片的選擇AT89C52是一個(gè)低壓，高性能CMOS的8位單片機(jī)，片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATML公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置同用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用1。1.2.2 總體設(shè)計(jì)方案及論證電子時(shí)鐘的整體設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，包括單片機(jī)、自動(dòng)復(fù)位電路、時(shí)

3、鐘電路、鍵盤(pán)電路、顯示電路。利用AT89C52單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)0進(jìn)行中斷定時(shí)，配合軟件延時(shí)和按鍵程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)，分，秒的計(jì)時(shí)，達(dá)到可以對(duì)時(shí)間的調(diào)整等功能。利用AT89C52內(nèi)部的定時(shí)器1進(jìn)行中斷定時(shí)，實(shí)現(xiàn)秒表的計(jì)時(shí)和控制。在復(fù)位電路中，C選用10uF而R選用10K在0.1S內(nèi)，RST引腳所接收到的電壓是51.5V。在5V正常工作的52單片機(jī)中小于1.5V的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于1.5V的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)所以在開(kāi)機(jī)0.1S內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位9。在時(shí)鐘電路中，在單片機(jī)XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個(gè)晶振和兩個(gè)穩(wěn)頻電容，本次課程設(shè)計(jì)電容使用的是30pF的瓷片電容，可對(duì)振蕩器進(jìn)行頻率微

4、調(diào)使振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率一致。晶振使用的是12MHZ，接上瓷片電容，可以與單片機(jī)內(nèi)的電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器2。在本次課程設(shè)計(jì)中，不采用LED數(shù)碼管而是采用LCD1602，主要是由于在某些方面液晶顯示比數(shù)碼管優(yōu)點(diǎn)更加突出。顯示電路采用液晶1602顯示，共顯示兩行，第一行顯示秒表，第二行顯示時(shí)鐘。1602液晶顯示器具有微功耗，體積小，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕巧，控制簡(jiǎn)單，顯示明確易懂等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)芯片時(shí)鐘電路復(fù)位電路按鍵電路液晶1602顯示數(shù)據(jù)圖1.1單片機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖2 單片機(jī)和電子時(shí)鐘簡(jiǎn)介2.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介本次采用的AT89C52單片機(jī)與早期Intel的8051/8751/8031芯片

5、的外部引腳和指令系統(tǒng)完全兼容，只不過(guò)用Flash ROM代替了ROM/EPROM而已。與8051相比，具有節(jié)電工作模式，即休閑方式及掉電方式。在一小塊芯片上，集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分3，即包括：（1） 一個(gè)8位的80C51微處理器（CPU）。（2） 片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM/SFR,用以存放可以讀/寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)構(gòu)、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。（3） 片內(nèi)4KB程序存儲(chǔ)器Flash ROM,用以存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格。（4） 4個(gè)8位并行I/O端口P0P3，每個(gè)端口既可以用作輸入，也可以用作輸出。（5） 兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成

6、計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。（6） 具有5個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制系統(tǒng)。（7） 一個(gè)全工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通信。（8） 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接，最高允許振蕩頻率為24MHZ。另外89C51是用靜電邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到0HZ,并提供兩種可用軟件來(lái)選擇的省電方式空閑方式（IDLE MODE）和掉電方式（POWER DOWN MODE）。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行口和中斷系

7、統(tǒng)都允許繼續(xù)工作。此時(shí)的電流可降到大約為正常工作方式的15%。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。這種方式下的電流可降到15uA以下，最小可降到0.6uA。圖2-1為單片芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4。圖2-2為89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖4。圖2.1單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2.2 89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖2.2電子時(shí)鐘簡(jiǎn)介2.2.1 簡(jiǎn)介電子鐘亦稱(chēng)數(shù)顯鐘（數(shù)字顯示鐘），是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械時(shí)鐘相比，直觀性為其主要顯著特點(diǎn)，且因非機(jī)械驅(qū)動(dòng)，具有更長(zhǎng)的使用壽命，相較石英鐘的石英機(jī)芯驅(qū)動(dòng)，更具準(zhǔn)確性。電子

8、鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個(gè)人家庭以及車(chē)站、碼頭、劇院、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大地方便。相對(duì)于其他時(shí)鐘類(lèi)型，它的特點(diǎn)可歸結(jié)為“兩強(qiáng)一弱 ”：比機(jī)械鐘強(qiáng)在觀時(shí)顯著，比石英鐘強(qiáng)在走時(shí)準(zhǔn)確，但是它的弱點(diǎn)為顯時(shí)較為單調(diào)。2.2.2 功能描述電子鐘的時(shí)鐘功能：具有可選的24h（小時(shí)）或12h（小時(shí)）的計(jì)時(shí)方式，顯示時(shí)、分、秒；具有快速校準(zhǔn)時(shí)、分、秒的功能；能設(shè)置起鬧時(shí)刻、響?hù)[時(shí)間為1min（分鐘），超過(guò)1min（分鐘）自動(dòng)停止；具有人工止鬧功能，止鬧后不再重新操作，將不再發(fā)生起鬧；具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。但是在本次課程設(shè)計(jì)中，并沒(méi)有使用一般的定時(shí)功能，而是

9、在時(shí)鐘的基礎(chǔ)上增加了秒表的功能，使液晶在顯示時(shí)鐘的功能同時(shí)具有秒表的功能，在按下秒表后，時(shí)鐘停止顯示，但并不會(huì)停止計(jì)時(shí)，秒表結(jié)束后，時(shí)鐘顯示出正常的時(shí)間值。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)達(dá)，部分電子鐘還帶投影功能，同時(shí)衍生為許多其他產(chǎn)品的輔助功能。2.2.3 工作原理電子鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”，“分”，“秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿(mǎn)刻度為23時(shí)59分59秒，秒表顯示為000.0秒999.9秒。做時(shí)鐘時(shí)，顯示方式為“00:00:00”，由定時(shí)器T0進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到1秒時(shí)，秒顯示加1，當(dāng)秒加到60時(shí)，秒顯示清零，同時(shí)分顯示加1，當(dāng)分加到60時(shí)，分顯示清零，同時(shí)時(shí)顯示加1，當(dāng)時(shí)

10、顯示加到24時(shí)，時(shí)顯示清零。在調(diào)整時(shí)間的按鍵電路中，分別有三個(gè)按鍵，第一個(gè)為功能鍵，即選擇調(diào)整位置，當(dāng)按下一次時(shí)，光標(biāo)顯示調(diào)整秒，當(dāng)按下兩次時(shí)，光標(biāo)顯示調(diào)整分，當(dāng)按下三次時(shí)，光標(biāo)顯示調(diào)整時(shí)，當(dāng)功能鍵按下四次是，時(shí)鐘恢復(fù)正常走動(dòng)。第二個(gè)為加1鍵，當(dāng)功能鍵按下次數(shù)為一到三次時(shí)，按下加1鍵，則光標(biāo)閃爍位置數(shù)值加1。第三個(gè)為減1鍵，當(dāng)功能鍵按下次數(shù)為一到三次時(shí)，按下減1鍵時(shí)，光標(biāo)閃爍位置數(shù)值減1。做秒表時(shí)，顯示方式為“000.0”由定時(shí)器T1進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到1秒時(shí)，秒顯示加1，當(dāng)秒加到999時(shí)，數(shù)據(jù)清零。在控制秒表的按鍵電路中，只有一個(gè)按鍵，當(dāng)按鍵被按下一次時(shí)，秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)按鍵被按下二次時(shí)，秒表

11、停止計(jì)時(shí)，同時(shí)把秒表所計(jì)數(shù)值送給時(shí)鐘顯示。當(dāng)按下復(fù)位按鍵時(shí)，秒表清零。3 硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)由單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、按鍵電路設(shè)計(jì)、液晶顯示電路設(shè)計(jì)三部分組成。最小系統(tǒng)只要是為了使單片機(jī)正常工作。包括電源部分和時(shí)鐘部分等。控制電路主要由開(kāi)關(guān)和按鍵組成，由操作者根據(jù)相應(yīng)的工作需要進(jìn)行操作。顯示電路主要是為了顯示時(shí)間值和秒表值。電路主要硬件包括單片機(jī)芯片AT89C52、按鍵、顯示模塊1602，以及一些其它的電容電阻和晶振，杜邦線。3.1 系統(tǒng)整體電路圖系統(tǒng)整體電路圖如圖3-1，其中四個(gè)按鍵分別接P3.0，P3.1，P3.2，P3.3和P3.4口，液晶1602的RS，RW，EP

12、分別接P1.0，P1.1，P1.2。P3口則作為液晶的數(shù)據(jù)傳送端口。開(kāi)始接通電源時(shí)，液晶1602第一行顯示“000:0”，第二行顯示“00：00：00”，同時(shí)第二行顯示秒的部分開(kāi)始走動(dòng)，當(dāng)控制秒標(biāo)的按鍵按下時(shí)，第一行數(shù)據(jù)開(kāi)始走動(dòng)。再按下一次時(shí)，秒表停止走動(dòng)，并把所計(jì)的時(shí)間加到電子時(shí)鐘上，保證時(shí)鐘能正常工作。分別按下時(shí)鐘的功能鍵，加1鍵和減1鍵可對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。圖3.1系統(tǒng)整體電路圖3.2 局部電路設(shè)計(jì)3.2.1 復(fù)位電路復(fù)位電路說(shuō)明：由電容，電阻和按鍵組成，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且，這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。一般教科書(shū)推薦C取10uF,R取10K。在本次課程設(shè)

13、計(jì)中C取值為10uF,R取值為10K。當(dāng)然也有其它取法，原則是讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)器周期的高電平2。至于如何具體計(jì)算，可以參考電路分析相關(guān)書(shū)籍。.復(fù)位電路用途：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛時(shí)，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。復(fù)位電路的工作原理：在單片機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。所以通過(guò)按鍵的斷開(kāi)和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。在電路圖中電容的大小是10uF,電阻的

14、大小是10K。可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍，需要的時(shí)間是0.1S。在5V正常工作的52單片機(jī)中小于1.5V的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于1.5V的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)所以在開(kāi)機(jī)0.1S內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位5。復(fù)位電路如下圖所示：圖3.2復(fù)位電路圖3.2.2 時(shí)鐘電路單片機(jī)工作時(shí)，從取指令到譯碼再進(jìn)行微操作，必須在時(shí)鐘信號(hào)控制下才能有序地進(jìn)行，時(shí)鐘電路就是為單片機(jī)工作提供基本時(shí)鐘的。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。在單片機(jī)XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個(gè)晶振和兩個(gè)穩(wěn)頻電容，可以與單片機(jī)片內(nèi)的電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振的取值范圍一般為024M

15、Hz，常用的晶振頻率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的單片機(jī)還可以選擇更高的頻率。外接電容的作用是對(duì)振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率一致，同時(shí)起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用2030pF的瓷片電容。外部時(shí)鐘方式則是在單片機(jī)XTAL1引腳上外接一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)源，它一般適用于多片單片機(jī)同時(shí)工作的情況，使用同一時(shí)鐘信號(hào)可以保證單片機(jī)的工作同步。時(shí)序是單片機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)CPU發(fā)出的控制信號(hào)在時(shí)間上的先后順序。AT89C52單片機(jī)的時(shí)序概念有4個(gè)，可用定時(shí)單位來(lái)說(shuō)明，包括振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期5。 振蕩周期：是片內(nèi)振蕩電路或片外為單片

16、機(jī)提供的脈沖信號(hào)的周期。時(shí)序中1個(gè)振蕩周期定義為1個(gè)節(jié)拍，用P表示。 時(shí)鐘周期：振蕩脈沖送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，由時(shí)鐘電路對(duì)其二分頻后輸出的時(shí)鐘脈沖周期稱(chēng)為時(shí)鐘周期。時(shí)鐘周期為振蕩周期的2倍。時(shí)序中1個(gè)時(shí)鐘周期定義為1個(gè)狀態(tài)，用S表示。每個(gè)狀態(tài)包括2個(gè)節(jié)拍，用P1、P2表示。 機(jī)器周期：機(jī)器周期是單片機(jī)完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間。一條指令的執(zhí)行需要一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期固定的由6個(gè)狀態(tài)S1S6組成。 指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱(chēng)為指令周期。一般用指令執(zhí)行所需機(jī)器周期數(shù)表示。AT89C52單片機(jī)多數(shù)指令的執(zhí)行需要1個(gè)或2個(gè)機(jī)器周期，只有乘除兩條指令的執(zhí)行需要4個(gè)機(jī)器周期。 了解了以

17、上幾個(gè)時(shí)序的概念后，我們就可以很快的計(jì)算出執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。例如：若單片機(jī)使用12MHz的晶振頻率，則振蕩周期=1/（12MHz）=1/12us，時(shí)鐘周期=1/6us，機(jī)器周期=1us，執(zhí)行一條單周期指令只需要1us，執(zhí)行一條雙周期指令則需要2us5。知道了單片機(jī)的時(shí)序，為后面編寫(xiě)定時(shí)器的程序提供了很大的幫助，可以通過(guò)計(jì)算設(shè)定不同的初值，來(lái)控制中斷的進(jìn)行。這樣使得電子時(shí)鐘和秒表的走動(dòng)更加精確，達(dá)到我們想要的目的。電路如圖3-3。 圖3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)鐘電路圖3.2.3 鍵盤(pán)控制電路本次課程設(shè)計(jì)是以單片機(jī)的P3口作為信號(hào)輸入口，使用的按鍵是彈性小按鍵，當(dāng)被按下時(shí)閉合，松手后自動(dòng)斷開(kāi)。

18、單片機(jī)檢測(cè)按鍵的原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的I/O口既可作為輸出也可作為輸入使用，當(dāng)檢測(cè)按鍵時(shí)用的是它的輸入功能，我們把按鍵的一端接地，另一端與單片機(jī)的I/O口相連，開(kāi)始時(shí)先給該I/O口賦一高電平，然后讓單片機(jī)不斷檢測(cè)該I/O口是否變?yōu)榈碗娖剑?dāng)按鍵閉合時(shí)，即相當(dāng)于該I/O口通過(guò)按鍵與地相連，變成低電平，程序一旦檢測(cè)到I/O口變?yōu)榈碗娖絼t說(shuō)明按鍵被按下，然后去執(zhí)行相應(yīng)的指令6。按鍵的連接方法非常簡(jiǎn)單，如圖3-4。當(dāng)按鍵被按下時(shí)，理想波形與實(shí)際波形之間是有區(qū)別的，實(shí)際波形在按下和釋放的瞬間都有抖動(dòng)的現(xiàn)象，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510ms。通常我們手動(dòng)按下鍵然后立即釋放，這個(gè)動(dòng)作中穩(wěn)定閉合

19、的時(shí)間超過(guò)20ms，因此單片機(jī)在檢測(cè)鍵盤(pán)是否按下時(shí)都要加上去抖動(dòng)的操作，有專(zhuān)用的去抖電路，也有專(zhuān)用的去抖芯片，但我們通常用軟件延時(shí)的方法就能容易解決抖動(dòng)問(wèn)題，而沒(méi)有必要再添加多余的硬件電路7。在本次課程設(shè)計(jì)中都是用軟件延時(shí)的方法去除按鍵抖動(dòng)。通過(guò)按鍵可以對(duì)時(shí)鐘和秒表進(jìn)行調(diào)整，使用起來(lái)比較方便，但在使用按鍵的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意，按鍵是否接對(duì)，軟件去抖是否起作用，還應(yīng)注意按鍵的接口是否正確。不然，在后面的使用中，不但達(dá)不到預(yù)期的效果，還會(huì)使得設(shè)計(jì)出錯(cuò)。在設(shè)計(jì)好電路圖，編寫(xiě)好按鍵電路的程序后，應(yīng)當(dāng)清楚每個(gè)按鍵的功能。按鍵電路是電子時(shí)鐘以及秒表中不可或缺的一部分，正確應(yīng)用好按鍵電路，才能正確的對(duì)電子時(shí)鐘和

20、秒表進(jìn)行調(diào)試。圖3.4單片按鍵控制電路3.2.4液晶顯示電路LCD1602字符顯示器模塊是2行X16個(gè)字符的LCD顯示器。該器件由32個(gè)字符點(diǎn)陣塊組成，可以顯示ASCII碼表中的所有可顯示字符。下面為1602各個(gè)引腳接法：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)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：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)

21、入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)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1516腳：空腳。圖3-5為液晶各管腳接線圖。仿真圖中，液晶的管腳與實(shí)物有點(diǎn)區(qū)別，仿真圖中沒(méi)有15腳和16腳6。圖3.5液晶顯示電路圖 4 軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，開(kāi)始設(shè)計(jì)好程序，設(shè)計(jì)好電路圖，根據(jù)電路圖定型硬件后，軟件的功能也就基本定下來(lái)了。其中液晶顯示數(shù)據(jù)傳輸主要由最小系統(tǒng)統(tǒng)一工作，定時(shí)器準(zhǔn)確定時(shí)，通過(guò)按鍵調(diào)整程序，然后通過(guò)I/O口傳送給顯示器進(jìn)行顯示

22、。所以，在整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，應(yīng)正確設(shè)計(jì)個(gè)部分程序。這里使用C語(yǔ)言編寫(xiě)單片機(jī)控制程序?？刂葡到y(tǒng)CPU采用AT89C52單片機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，系統(tǒng)硬件在軟件程序的支持下開(kāi)始正常工作。4.1 程序流程圖開(kāi)始液晶顯示是否定義各端口是被按下次數(shù)aK2被按下？是否有鍵按下？無(wú)效按鍵次數(shù)顯示清0否否是秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)秒表停止計(jì)時(shí)b=2是b=1復(fù)位鍵被按下？K1被按下？秒表停止計(jì)時(shí)（續(xù)：流程圖接下頁(yè)）分閃爍時(shí)閃爍秒閃爍顯示正常K3被按下？a=2a=4a=3a=1有鍵按下？否K4被按下？否 是是無(wú)效數(shù)值減1數(shù)值加1結(jié)束圖4.1系統(tǒng)流程圖4.2 主程序清單本次程序設(shè)計(jì)使用的是C語(yǔ)言編程，C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言相比具有程

23、序模塊化結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，淺顯易懂，層次清楚等優(yōu)點(diǎn)8。系統(tǒng)具體程序如下：#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint num,count,num1,flag,num2;char shi,fen,miao; sbit ep=P12; sbit rs=P10; sbit rw=P11; sbit s1=P31; sbit s2=P32; sbit s3=P33; sbit temp=P30; uchar code table="000:0" uchar code table

24、1="00:00:00" void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-); void write_com(uchar com) rs=0; ep=0; rw=0; delay(5); P2=com; ep=1; delay(5); ep=0; void write_date(uchar date) rs=1;rw=0;ep=0;P2=date;delay(5);ep=1;ep=0; void init() write_com(0x38);delay(5);write_com(0x0c);

25、delay(5);write_com(0x06);delay(5);write_com(0x01);delay(5);write_com(0x80+0x05);for(num=0;num<5;num+)write_date(tablenum);delay(5);write_com(0x80+0x44);for(num=0;num<8;num+)write_date(table1num);delay(5);TMOD=0X11;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TH1=(65536-65436)/256;TL1=(65536-654

26、36)%256;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=0; void write_aaa(uchar add,uchar date) uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge); void display(uint add,uint date,uint date1) uint ge,shi,bai; bai=date/100; shi=date/10%10; ge=date%10; write_com(0x80+add)

27、; write_date(0x30+bai); write_date(0x30+shi); write_date(0x30+ge); write_date(':'); write_date(0x30+date1); void keyscan() if(s1=0)delay(5);if(s1=0)num1+;while(!s1);if(num1=1)TR0=0;write_com(0x80+0x40+10);write_com(0x0f);if(num1=2)write_com(0x80+0x40+7);if(num1=3)write_com(0x80+0x40+4);if(nu

28、m1=4)num1=0;write_com(0x0c);TR0=1;if(num1!=0)if(s2=0)delay(5);if(s2=0);while(!s2);if(num1=1)miao+;if(miao=60)miao=0;write_aaa(10,miao);write_com(0x80+0x40+10);if(num1=2)fen+;if(fen=60)fen=0;write_aaa(7,fen);write_com(0x80+0x40+7);if(num1=3)shi+;if(shi=24)shi=0;write_aaa(4,shi);write_com(0x80+0x40+4)

29、;if(s3=0)delay(5);if(s3=0)while(!s3);if(num1=1)miao-;if(miao=-1)miao=59;write_aaa(10,miao);write_com(0x80+0x40+10);if(num1=2)fen-;if(fen=-1)fen=59;write_aaa(7,fen);write_com(0x80+0x40+7);if(num1=3)shi-;if(shi=-1)shi=23;write_aaa(4,shi);write_com(0x80+0x40+4); void main() uint flag2,miao1=0,fen1=0; i

30、nit();while(1)keyscan(); if(temp=0) delay(5); while(temp=0); flag2=0; flag=0; num2=0;while(flag2=0) TR0=0; TR1=1; display(5,num2,flag); if(temp=0) while(temp=0); miao1=num2%60; fen1=num2/60; miao=miao+miao1; fen=fen1+fen; if(miao>60)|(miao=60) miao=0; fen+; if(fen>60)|(fen=60) fen=0; shi+; if(

31、shi>24)|(shi=24)shi=0; TR1=0; TR0=1; flag2+; while(1); void timer0()interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;count+; if(count=20)count=0;miao+; if(miao=60)miao=0;fen+;if(fen=60)fen=0;shi+;if(shi=24)shi=0;write_aaa(4,shi);write_aaa(7,fen); write_aaa(10,miao); void timer1() interrupt

32、 3 TH1=(65536-65436)/256;TL1=(65536-65436)%256;flag+;if(flag=10) flag=0; num2+; if(num2=1000) num2=0; 5 系統(tǒng)仿真與實(shí)踐5.1 Proteus軟件介紹Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機(jī)，元件庫(kù)齊全，使用方便，是不可多得的專(zhuān)業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 全部滿(mǎn)足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，在同類(lèi)產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS一232動(dòng)態(tài)仿真、1C調(diào)試器

33、、SPI調(diào)試器、鍵盤(pán)和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。 支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真51、AVR、PIC。 Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)

34、容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象10。5.2 仿真模型的建立過(guò)程通過(guò)上面的簡(jiǎn)單介紹，對(duì)Proteus軟件有了初步的了解，下面通過(guò)對(duì)Proteus軟件進(jìn)行操作，繪出系統(tǒng)電路圖，進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。首先，打開(kāi)Proteus軟件在元件庫(kù)中選取AT89C52單片機(jī)芯片，在圖紙上選擇合適位置放置芯片，然后選擇合適的大小，這樣初步的選芯片過(guò)程便完成了。其次，繪畫(huà)復(fù)位電路，繼續(xù)從元件庫(kù)中選取按鍵，電阻，電容，電源和地。選好后，擺放在適當(dāng)?shù)奈恢?，擺放位置時(shí)應(yīng)注意布局大小和美觀程度。擺好后，進(jìn)行連線。接下來(lái)要繪

35、畫(huà)時(shí)鐘電路，步驟和畫(huà)復(fù)位電路相同。先在元件庫(kù)中選取12MHZ的晶振，30pF的瓷片電容和地。擺好位置后進(jìn)行連線。畫(huà)好上面的電路后，接著畫(huà)液晶顯示電路和按鍵電路。在元件庫(kù)中分別選取一個(gè)1602液晶顯示，幾個(gè)按鍵，電源和地。然后進(jìn)行連線，按鍵地連在一起，然后，另一端分別接到P3.0P3.3口。液晶數(shù)據(jù)端接至P2口，使能端等連接到P1口。在接線時(shí)應(yīng)當(dāng)注意接線正確，不然，達(dá)不到想要的結(jié)果。在繪好所有的電路圖后，進(jìn)行最后一個(gè)步驟，當(dāng)然，也是最重要的一步，既把編好的程序進(jìn)行調(diào)試，編譯后生成的.hex文件下載到單片機(jī)芯片內(nèi)。然后點(diǎn)擊開(kāi)始工作按鍵，進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。下面是建立的系統(tǒng)仿真圖。圖5.1 系統(tǒng)仿真圖5.

36、3 程序調(diào)試及結(jié)果5.3.1 調(diào)試方法編好程序，進(jìn)行編譯之后，先在仿真軟件上進(jìn)行調(diào)試，使能得到預(yù)期的結(jié)果。然后將程序下載到單片機(jī)芯片內(nèi)，在焊好的實(shí)物正極加上5V電壓之后，分別調(diào)整時(shí)間功能鍵，加1鍵和減1鍵，看各個(gè)按鍵功能是否和預(yù)想的一致。如果一致則說(shuō)明程序編寫(xiě)正確，如果不一致，應(yīng)該檢查按鍵程序是否編寫(xiě)正確，按鍵是否去抖，中斷程序是否正確，定時(shí)器是否能正常計(jì)時(shí)，仔細(xì)調(diào)整直至能達(dá)到預(yù)想的效果。檢查完時(shí)鐘程序之后，再檢查秒表的程序，看實(shí)物上秒表是否能正常工作，如果不能正常工作，則應(yīng)該檢查按鍵程序和中斷以及定時(shí)器的程序，進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整11。5.3.2 調(diào)試結(jié)果分析根據(jù)仿真得到的結(jié)果，可進(jìn)行分析，如下圖：

37、圖5.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果圖中液晶顯示第一行顯示秒表，前面三位代表秒鐘數(shù)，圖中的“014”代表秒表計(jì)時(shí)到14秒，后面的“5”代表逢十進(jìn)一秒。第二行顯示為電子時(shí)鐘，最前面兩位為時(shí)顯示位，圖中的“23”代表時(shí)間為23時(shí)，中間兩位為分鐘顯示位，圖中的“32”代表為32分，還有28分鐘時(shí)將會(huì)到24時(shí)。最后兩位為秒鐘的顯示位，圖中的“47”表示秒已到達(dá)47秒，還有13秒分鐘將會(huì)變?yōu)?3分。整個(gè)第二行表示時(shí)間23時(shí)32分47秒。芯片左邊的按鍵為復(fù)位按鍵，若被按下，則顯示器上顯示清零。芯片右邊第一個(gè)按鍵控制秒表，按下一次秒表開(kāi)始走動(dòng)，按下兩次秒表停止走動(dòng)。第二個(gè)按鍵為時(shí)鐘的功能鍵，按下一次，秒顯示位置光標(biāo)閃爍，

38、按下二次分顯示閃爍，按下三次時(shí)顯示閃爍，按下四次時(shí)鐘正常走動(dòng)。第三個(gè)按鍵為加1鍵，按下一次，則光標(biāo)閃爍位置數(shù)值加1，第四個(gè)按鍵為減1鍵，按下一次，光標(biāo)閃爍位置數(shù)值減1。調(diào)試程序的過(guò)程并不是一帆風(fēng)順，在這期間遇到過(guò)許許多多的問(wèn)題。如在最開(kāi)始寫(xiě)液晶顯示的程序時(shí)，要求是通過(guò)功能按鍵，使得光標(biāo)分別在時(shí)，分，秒的位置閃爍，然而寫(xiě)好程序之后，結(jié)果卻不盡人意，光標(biāo)閃爍位置始終在同一個(gè)位置，達(dá)不到想要的結(jié)果。在仔細(xì)檢查程序時(shí)才發(fā)現(xiàn)是液晶顯示程序出了點(diǎn)小錯(cuò)誤。還有就是，在寫(xiě)好按鍵程序后，進(jìn)行調(diào)試，總是出現(xiàn)按鍵后，得不到加一和減一的結(jié)果，而是一下子變化非常大，這種問(wèn)題則是由于按鍵去抖有問(wèn)題。在大整體工作基本完成時(shí)，最后就是讓秒表和時(shí)鐘，一起在液晶顯示上工作，這是最關(guān)鍵，同時(shí)也是最難的問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們組成員一起研究書(shū)本，向老師，同學(xué)請(qǐng)教，最后終于在我們的不屑努力下，發(fā)現(xiàn)原來(lái)是我們?cè)诙x單片機(jī)接口的時(shí)候出了錯(cuò)。5.4 系統(tǒng)實(shí)物實(shí)現(xiàn)實(shí)物實(shí)現(xiàn)是本次課程設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)，在克服了一個(gè)個(gè)困難之后，終于在我們這一組所有成員的共同努力下，做出了最后的實(shí)物，看似簡(jiǎn)單的一件小作品，背后卻是我們四個(gè)人歷時(shí)兩周共同努力的結(jié)果。如上圖，中間位置為