基于單片機的智能電子鐘課程設(shè)計完整版

1、學(xué)校logo 基于單片機的智能電鐘專業(yè)：請 輸 入 專 業(yè)班級：請 輸 入 班 級學(xué)生姓名：請 輸 入 姓 名指導(dǎo)教師：請輸入指導(dǎo)教師完成時間：2022年3月4日目 錄1、設(shè)計內(nèi)容及要求.21.1、設(shè)計內(nèi)容.21.2、設(shè)計要求.21.3、撰寫設(shè)計報告.22、總體方案設(shè)計.22.1、方案圖. .2 2.2、面板布置圖. .2 2.3、方案討論. .3 2.4、明晰任務(wù). . .43、電路原理圖. . 4 4、程序框圖 . .5 4.1、顯示子程序流程圖. .5 4.2、實時時鐘芯片1302讀/寫數(shù)據(jù)流程圖.65、編程序.66、調(diào)試.66.1、軟件調(diào)試. . .6 6.2、仿真調(diào)試. . .77、

2、自我感想. .78、參考書目. .8附錄：C語言編程源程序. .81. 設(shè)計內(nèi)容及要求1. 1、設(shè)計內(nèi)容：以AT89C51單片機為核心，制作一個LCD顯示的智能電子鐘。1.2、設(shè)計要求： (1) 計時：秒、分、時、天、周、月、年。(2) 閏年自動判別。(3) 時間、月、日交替顯示。(5) 自定任意時刻自動開/關(guān)屏。(6) 計時精度：誤差1秒/月（具有微調(diào)設(shè)置）。1.3、 撰寫設(shè)計報告單片機課程設(shè)計是以課題或項目設(shè)計方式開展的一門課程，具有較強的綜合性、實踐性，是工科、工程類院?；蚵殬I(yè)類院校電類專業(yè)在校生的必修課，是將單片機原理與應(yīng)用課程的理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用技術(shù)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)不但能加深

3、對單片機原理的理解，而且還能培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，開發(fā)學(xué)生的分析、解決問題的能力。單片機課程設(shè)計環(huán)節(jié)的訓(xùn)練能夠讓學(xué)生知道單片機工程項目的制作過程，使學(xué)生盡早了解單片機系統(tǒng)的開發(fā)流程。2. 總體方案設(shè)計2.1、方案圖2.2、面板布置圖2.3、方案討論方案一:采用實時時鐘芯片實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點計時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預(yù)。計算機可通過中斷或查詢方式讀取計時數(shù)據(jù)進行顯示，因此計時功能的實現(xiàn)無需占用CPU的時間，程序簡單。此外，實時時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號

4、等；有的實時時鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性RAM，可用來存放需長期保存但有時也需變更的數(shù)據(jù)，由于功能完善，精度高，軟件程序設(shè)計相對簡單，且計時不占用CPU時間，因此，在工業(yè)實時測控系統(tǒng)中多采用這一類專用芯片來實現(xiàn)實時時鐘功能。方案二：軟件控制利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時及秒表計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使設(shè)計者對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而掌握單片機應(yīng)用技術(shù)MCS-51匯編語言程序設(shè)計方法，因此，本系統(tǒng)設(shè)計采用此種軟件控制方法來實現(xiàn)計時。而由于Atmel公司的AT89C51是一種自帶4KB Flash存儲器的低電壓、高性能的CMOS 8位微

5、處理器。該器件采用Atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出引腳相兼容。AT89C51將多功能8位CPU和閃存集成在單個芯片中，是一種高效的微控制器，使用也更方便，壽命更長，可以反復(fù)擦除1000次。形成了功能強大、使用靈活和具有較高性能價格比的微控制器。它的功能強大，而且也比較容易購買，故本設(shè)計中所選的單片機為AT89C51單片機。2.4、明晰任務(wù)采用AT89C51單片機作為系統(tǒng)的控制核心。時鐘數(shù)據(jù)通過市場上流行的時鐘芯片DS1302來獲取。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與計

6、算機進行通信，使得管腳數(shù)量減少。實時時鐘/日歷電路能夠計算2100年之前的秒、分、時、日、星期、月、年的，具有閏年自動判斷調(diào)整的能力。定時電路能夠?qū)崿F(xiàn)自定任意時刻自動開/關(guān)屏，采用LCD LM016L顯示年、月、周、天、時、分、秒。通過按鍵開關(guān)實現(xiàn)微調(diào)，確保計時精度：誤差1秒/月。DS1302時鐘芯片的主要功能特性：(1) 能計算2100年之前的年、月、日、星期、時、分、秒的信息；每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整；時鐘可設(shè)置為24或12小時格式。(2) 31B的8位暫存數(shù)據(jù)存儲RAM。(3) 串行I/O口方式使得引腳數(shù)量最少。(4) DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，

7、僅需3根線。(5) 寬范圍工作電壓2.0-5.5V。(6) 工作電流為2.0A時，小于300nA。(7) 功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW。3電路原理圖4程序框圖4.1、顯示子程序流程圖4.2、實時時鐘芯片1302讀/寫數(shù)據(jù)流程圖5編程序源程序見附錄部分6調(diào)試6.1、軟件調(diào)試目前設(shè)計過程中容易造成元件和儀器儀表的損壞，而借助Keil和Proteus進行單片機系統(tǒng)的開發(fā)，可以節(jié)省設(shè)計成本，提高設(shè)計速度。Keil軟件包是一個功能強大的開發(fā)平臺，它包括項目管理器、CX51編譯器、AX51宏匯編器、BL51/LX51連接定位器、RTX51實時操作系統(tǒng)、Simulator軟件模擬器及Moni

8、tor51硬件目標(biāo)調(diào)試器。它是一種集成化程度高的文件管理編譯環(huán)境，主要功能為編譯C語言源程序，匯編程序或混合語言源程序，連接和定位目標(biāo)文件和庫，創(chuàng)建HEX文件，調(diào)試目標(biāo)程序等。Keil是目前最好的51單片機開發(fā)工具之一。Keil支持軟件模擬仿真（Simulator）和用戶目標(biāo)調(diào)試（Monitor51）兩種工作模式。前者不需要任何單片機硬件即可完成用戶程序仿真、調(diào)試，后者利用硬件目標(biāo)板中的監(jiān)控程序可以直接調(diào)試目標(biāo)硬件系統(tǒng)。Proteus是一個完整的嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)計仿真平臺，它包括原理圖輸入系統(tǒng)ISIS、帶擴展的Prospice混合模型仿真器、動態(tài)元件庫、高級圖形分析模塊和處理器虛擬系統(tǒng)仿

9、真模型VSM。ISIS是Proteus系統(tǒng)的中心，具有超強的控制原理設(shè)計環(huán)境。ProteusVSM最重要的特點是能把微處理器軟件作用在處理器上，并和該處理器的任何模擬和數(shù)字元件協(xié)同仿真，仿真執(zhí)行目標(biāo)碼就像在真正的單片機系統(tǒng)上運行一樣，VSM CPU模型能完整仿真I/O接口、中斷、定時器、通用外部設(shè)備口及其他與CPU有關(guān)的外部設(shè)備，甚至能仿真多個處理器。6.2、仿真調(diào)試 Proteus仿真7自我感想經(jīng)歷過這么多天不間斷的課程設(shè)計，我們有挺多感觸的，從最基本上說我們看到了，也意識到了自己的不足，對于不斷克服的各種阻礙也讓我們體會到了課程設(shè)計的意義所在。對于只接觸課本只動筆桿的我們，面臨實際的設(shè)計尺

10、寸，讓我們很是尷尬，都說理論聯(lián)系實際，真正到聯(lián)系的時候才發(fā)現(xiàn)挺困難的，不過正是理論知識的各種補充才讓我們能最終完成任務(wù)，然后深深地體會到理論對現(xiàn)實的指導(dǎo)作用。我們現(xiàn)在最缺乏的就是實際工作經(jīng)驗，而理論聯(lián)系實踐并不像我們想象的那么簡單，他需要堅實的理論基礎(chǔ)和實際工作經(jīng)驗。堅實的理論基礎(chǔ)決定了我必須堅持學(xué)習(xí)新的知識新的理論，完善了自己的知識結(jié)構(gòu)，才能在以后的實際中輕松面對，才能設(shè)計出更好的更有益于人們生活與工作的機械，才能跟上時代的步伐，不被淘汰。在這個一邊忙著復(fù)習(xí)忙著考試又要準(zhǔn)備課程設(shè)計的日子里，真真正正的體會到了時間的寶貴，有點像高中忙忙碌碌的生活，不過能按時完成課程設(shè)計對我們來說也是一個莫大的

11、安慰。嚴(yán)謹(jǐn)和細心是做機械設(shè)計的必要態(tài)度，要想做好一件事，就必須一絲不茍、態(tài)度認真。俗話說：“失之毫厘，謬之千里。”在機械設(shè)計上尤其應(yīng)該注意。在以后的工作中，你的很小的一個疏忽將會造成一個公司很大的損失，甚至給用戶帶去生命危險，而自己也會為自己的不負責(zé)任行為付出代價。再者就是設(shè)計中要嚴(yán)謹(jǐn)和細心，對于機械是不能出差錯的，任何的微小誤差都可能產(chǎn)生不可預(yù)計的后果，當(dāng)然對于我們來說就是設(shè)計中要走一些彎路，而且在這個嚴(yán)重缺少時間又惦記回家問題的我們來說也是一個很嚴(yán)重的后果。不過，困難雖是難免的，但我們有信心就能并且已經(jīng)戰(zhàn)勝了困難，完成了這個無比揪心的課程設(shè)計。因為時間等各種關(guān)系設(shè)計中難免有些不足還請老師助

12、教給予批評和幫助。8參考文獻MCS-51系列單片機原理及應(yīng)用 孫涵芳 主編新概念51單片機C語言教程 郭天祥 主編51單片機課程設(shè)計 周向紅 主編單片機原理及其應(yīng)用教程 張元良 主編 附錄：C語言編程源程序#include<reg51.H> #include<intrins.h>/-#define uint unsigned int #define uchar unsigned char/-/*uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf 8, 0x80,0x98,0x88,0x83,0xc6,0xa1,

13、0x86,0x8e;/ 共 陽極數(shù)碼管代碼 */ uchar code xingqi8=0x00,0x07,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05, 0x06; /星期顯示代碼 uchar miao,shi,fen,date,month,day,year,year10,set,mun,set_shi,set_fen,time_flag; / 全 局 定 義 uint year_data,t; /-sbit SCLK=P35; /DS1302 通訊線定義 sbit DIO=P36; sbit RST=P37; sbit speak=P00;sbit DS=P20; /595 通訊線定義

14、 sbit SH_CP=P21; sbit ST_CP1=P22; sbit ST_CP2=P23; sbit ST_CP3=P24;sbit ST_CP4=P25; sbit ST_CP5=P26; sbit ST_CP6=P27; sbit ST_CP7=P30; sbit ST_CP8=P31; sbit OE1=P10; sbit OE2=P11; sbit OE3=P12; sbit OE4=P13; sbit OE5=P14; sbit OE6=P15; sbit OE7=P16; sbit OE8=P17; sbit K1=P32;/按鍵接口定義 sbit K2=P33; sbi

15、t K3=P34; sbit K4=P01; sbit K5=P02; /-void write_595(uchar temp) /寫 74HC595 一個字節(jié) uchar temp_595,i;temp_595=temp; for(i=0;i<8;i+) SH_CP=0; _nop_();_nop_();_nop_();if(temp_595&0x80) DS=1; else DS=0; _nop_();_nop_();_nop_();SH_CP=1; temp_595<<=1; /-void delay(uint z) /Nms 延時 uint x,y; for(

16、x=z;x>0;x-) for(y=112;y>0;y-); /-void delaynus(uint z) /ums 延時 uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=10;y>0;y-); /-void write(uchar date) /寫入 DS1302 一個字節(jié) uchar temp,i; RST=1; SCLK=0; temp=date; for(i=0;i<8;i+) SCLK=0; if(temp&0x01) DIO=1; else DIO=0; SCLK=1; temp>>=1; /-uchar read

17、() /讀出 DS1302 一個字節(jié) uchar a,temp; RST=1; for(a=8;a>0;a-) temp>>=1; SCLK=1;_nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCLK=0; if(DIO) temp=temp|0x80; else temp=temp|0x00; return (temp); /-void write_1302(uchar add,uchar dat) /寫DS1302數(shù)據(jù) RST=0; SCLK=0; RST=1; write(add); write(da

18、t);SCLK=1; RST=0; /-uchar read_1302(uchar add) / 讀DS1302數(shù)據(jù) uchar temp; RST=0; SCLK=0; RST=1; write(add); temp=read(); SCLK=1;RST=0; return(temp); /-void display() /顯示子程序 miao=read_1302(0x81); /讀秒 fen=read_1302(0x83); /讀分 shi=read_1302(0x85)&0x3f;/讀時 date=read_1302(0x87); /讀日 month=read_1302(0x89

19、); /讀月 year=read_1302(0x8d); /讀年 day=read_1302(0x8B); /讀星期 write_595(miao); /顯示秒 ST_CP1=0; ST_CP1=1; ST_CP1=0; delaynus(10);write_595(fen); /顯示分 ST_CP2=0; ST_CP2=1; ST_CP2=0; delaynus(10); write_595(shi); /顯示時 ST_CP3=0; ST_CP3=1; ST_CP3=0; delaynus(10); write_595(date); /顯示日 ST_CP4=0; ST_CP4=1; ST_C

20、P4=0; delaynus(10); write_595(month); /顯示月 讀 ST_CP5=0; ST_CP5=1; ST_CP5=0; delaynus(10); write_595(year); /顯示年 ST_CP6=0; ST_CP6=1; ST_CP6=0; delaynus(10); write_595(xingqiday); /顯示星期 ST_CP7=0;ST_CP7=1; ST_CP7=0; delaynus(10); /- void ds1302_init() /1302 初始化 RST=0;SCLK=0; /*write_1302(0x80,0x00);/設(shè)置初

21、始值SEC write_1302(0x82,0x00);/設(shè)置初始值MIN write_1302(0x84,0x00);/設(shè)置初始值HR write_1302(0x86,0x00);/設(shè)置初始值DATE write_1302(0x88,0x00);/設(shè)置初始值MONTH write_1302(0x8A,0x00);/設(shè)置初始值DAY*/write_1302 (0x8C,0x10);/設(shè)置初始值YEAR /- void PORT_INIT() /端口初始化 P0=0XFE; P1=0X00;P2=0X00; P3=0XFC; void time_init() /定時器初始化 TMOD=0x11;

22、 /設(shè)置定時 器 01 都為工作方式 1 TH0=(65536-50000)/256; /裝入初值 TL0=(65536-50000)%256; TH1=(65536-10000)/256; /裝入初值 TL1=(65536-10000)%256; PT0=1; /T0 定時器優(yōu)先級最高EA=1 ;/開總中斷ET0=1;/開定時器 0 中斷ET1=1;/開定時器 1 中斷TR0=1;/啟動定時器 0TR1=1; / 啟動定時器 1 /-void main(void) /主程序 PORT_INIT(); ds1302_init();time_init(); year=read_1302(0x8d

23、); /讀年數(shù)據(jù) year_data=0x2000|year;write_595(year_data>>8); /顯示 2010 年的 20 字樣 ST_CP8=0;ST_CP8=1; ST_CP8=0; set_shi=0x09; /鬧鐘初始值設(shè)定 set_fen=0x39; time_flag=0; /標(biāo)志位 set=0;while(1) switch(set) case 0: /設(shè)置秒 display(); / 顯 示 子 程 序 if(shi=set_shi)&&(fen=set_fen)&&(time_flag=0) /鬧鐘設(shè)定 只設(shè)定小時

24、和分鐘 speak=speak; if(K2=0)&&(time_flag=0) /按鍵 K2 停 止鬧鐘響 P0&=0XFE;time_flag=1; delay(10); break; if (fen=set_fen+1) / 當(dāng) 不 按 下 鬧 鐘 停止按鍵，一分鐘后自動停止鬧鐘 P0&=0XFE; time_flag=0; /-void time0()interrupt 1 / 定時 器 0 中斷 TR0=0; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; mun+;if(mun=15) mun=0; swi

25、tch(set) case 1: /設(shè)置秒閃爍 OE1=1; delay(300);OE1=0; break; case 2: /設(shè)置分閃爍 OE2=1; delay(300);OE2=0; break; case 3: /設(shè)置時閃爍 OE3=1;delay(300);OE3=0; break; case 4: /設(shè)置日閃爍 OE4=1;delay(300); OE4=0; break; case 5: /設(shè)置月閃爍 OE5=1;delay(300);OE5=0; break; case 6: /設(shè)置年閃爍 OE6=1;OE8=1;delay(300); OE6=0; OE8=0; break

26、; case 7: /設(shè)置星期閃爍 OE7=1;delay(200);OE7=0; break; case 8: /設(shè)置鬧鐘閃爍 OE2=1; OE3=1; delay(200);OE2=0; OE3=0; break; TR0=1; /-void time1()interrupt 3 / 定時器 1 中斷 TR1=0; /先關(guān)定時器 TH1=(65536-20000)/256; TL1=(65536-20000)%256; /-if(K1=0) delay(10); if(K1=0) set+; if(set=9) set=0;write_1302(0x80,miao); /設(shè)置初始值 SE

27、C write_1302(0x82,fen); /設(shè)置初始值 MIN write_1302(0x84,shi); /設(shè)置初始值 HR write_1302(0x86,date); /設(shè)置初始值 DATE write_1302(0x88,month); / 設(shè)置初始值 MONTH write_1302(0x8A,day); /設(shè)置初始值 DAY write_1302(0x8C,year_data); /設(shè)置初始值 YEAR t=50000; while(!K1)&&t) t-; /-if(K2=0) delay(10); if(K2=0) switch(set) case 1:

28、miao+;if(miao&0x0f)>0x09) miao+=0x10; miao&=0xf0; if(miao=0x60) miao=0x00; write_595(miao); ST_CP1=0; ST_CP1=1; ST_CP1=0; break;case 2: fen+; if(fen&0x0f)>0x09) fen+=0x10; fen&=0xf0; if (fen=0x60) fen=0x00; ST_CP2=0;ST_CP2=1; ST_CP2=0; break; case 3: if(read_1302(0x85)&0x80

29、)=0x00) shi+; if(shi&0x0f)>0x09) shi+=0x10; shi&=0xf0;if(shi=0x24) /24 小時制 shi=0x00; else shi=(shi|0x80)+1; if(shi&0x0f)>0x09) shi+=0x10;shi&=0xf0;if(shi=0x12) /12 小時制 shi=0X80; write_595(shi); /顯示時 ST_CP3=0; ST_CP3=1; ST_CP3=0; break; case 4: date+; if(date&0x0f)>0x09)d

30、ate+=0x10; date&=0xf0; if(date=0x32)&&(month=0x01)|(month=0x03)|(month=0x05)|(month=0x07)|(month=0x08)|(month=0x10)|(month=0x12) date=0x01; else if(date=0x31)&&(month=0x04)|(month=0x06)|(month=0x09)|(month=0x11) date=0x01; else if(date=0x29)&&(month=0x02)&&(year_d

31、ata|read_1302(0x8d)%100!=0)&&(year_data|read_1302(0x8d)%400!=0) date=0x01;elseif(date=0x30)&&(month=0x02)&&(year_data|read_1302(0x8d)%100=0)&&(year_data|read_1302(0x8d)%400=0) date=0x01; write_595(date);ST_CP4=0; ST_CP4=1; ST_CP4=0; break;case 5: month+;if(month&0

32、x0f)>0x09) month+=0x10;month&=0xf0; if(month=0x13) month=0x01; write_595(month); ST_CP5=0; ST_CP5=1;ST_CP5=0; break; case 6: year_data+;if(year_data&0x000f)=0x0a) year_data+=0x0010; year_data&=0xfff0; if(year_data&0x00ff)=0xa0) year_data+=0x0100; /向前進 1 year_data&=0xff00; /后面尾

33、數(shù)歸 0write_595(year_data); ST_CP6=0; ST_CP6=1;ST_CP6=0; write_595(year_data>>8); ST_CP8=0; ST_CP8=1; ST_CP8=0; break; case 7: day+; if(day&0x0f)=0x08) day=0x01; write_595(xingqiday);ST_CP7=0; ST_CP7=1;ST_CP7=0; break; t=50000; while(!K2)&&t) t-; /-if(K3=0) delay(10);if(K3=0) switch(

34、set) case 1: miao-; if(miao&0x0f)=0x0F) miao&=0xf9; /減到 0 后，再減一次就歸 0, if(miao=0xF9) /當(dāng)全部減到 00 時， 再 減一次就為 59miao=0x59;write_595(miao);ST_CP1=0;ST_CP1=1; ST_CP1=0; break; case 2: fen-;if(fen&0x0f)=0x0F) fen&=0xf9; if(fen=0xF9) fen=0x59; write_595(fen);ST_CP2=0; ST_CP2=1;ST_CP2=0; break

35、; case 3: if(read_1302(0x85)&0x80)=0x00) shi-; if(shi&0x0f)=0x0F) shi&=0xf9; if(shi=0xF9) /24 小時制 shi=0x23; else shi=(shi|0x80)-1;if(shi&0x0f)=0x0F) shi&=0xf9; if(shi=0xF9) /12小時制shi=0X12;write_595(shi);/顯示時 ST_CP3=0; ST_CP3=1;ST_CP3=0; break; case 4: date-; if(date&0x0f)=0x0

36、F) date&=0xf9; if(date=0x00)&&(month=0x01)|(month=0x03)|(month=0x05)|(month=0x07)|(month=0x08)|(month=0x10)|(month=0x12) date=0x31; else if(date=0x00)&&(month=0x04)|(month=0x06)|(month=0x09)|(month=0x11) date=0x30; else if(date=0x00)&&(month=0x02)&&(year_data|read

37、_1302(0x8d)%100!=0)&&(year_data|read_1302(0x8d)%400!=0) date=0x28; else if(date=0x00)&&(month=0x02)&&(year_data|read_1302(0x8d)%100=0)&&(year_data|read_1302(0x8d)%400=0) date=0x29; write_595(date);ST_CP4=0; ST_CP4=1; ST_CP4=0; break; case 5: month-; if(month&0x0f)=0x0F) month&=0xf9; if(month=0x00) month=0x12;write_595(month); ST_CP5=0;ST_CP5=1;ST_CP5=0; break;case 6: year_data-; if