智能儀器課程設(shè)計（論文）_基于單片機的LCD數(shù)字電子鐘

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計說明書題 目：基于單片機的LCD數(shù)字電子鐘學(xué)生姓名： 學(xué) 號：專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器班 級：2021-3指導(dǎo)教師： 摘要數(shù)字電子鐘是采用電子電路實現(xiàn)對年、月、日、時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置，由于數(shù)字集成電路的開展和石英晶體震蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字電子鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚谋匦杵贰１疚慕榻B了基于單片機的多功能數(shù)字電子鐘設(shè)計。系統(tǒng)以STC89C52RC為核心，具有時間和日期的顯示及設(shè)置功能。硬件電路包括STC89C52RC單片機小系統(tǒng)電路、數(shù)字顯示電路、時鐘日期電路幾局部模塊。再通過C

2、語言編程對各模塊進(jìn)行調(diào)試，最后到達(dá)設(shè)計要求的效果。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是電路簡單，性能可靠，實時性好，時間和日期精度高，操作簡單，編程容易。關(guān)鍵詞：STC89C52RC單片機；LCD1602液晶顯示器；時間設(shè)置；日期設(shè)置目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc304904134 第1章 前言 PAGEREF _Toc304904134 h 4 HYPERLINK l _Toc304904135 課題研究的現(xiàn)實性意義 PAGEREF _Toc304904135 h 4 HYPERLINK l _Toc304904136 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc3049

3、04136 h 5 HYPERLINK l _Toc304904137 課題根本要求 PAGEREF _Toc304904137 h 6 HYPERLINK l _Toc304904138 第2章 總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc304904138 h 7 HYPERLINK l _Toc304904139 方案原理 PAGEREF _Toc304904139 h 7 HYPERLINK l _Toc304904140 2.2 硬件選擇 PAGEREF _Toc304904140 h 7 HYPERLINK l _Toc304904141 單片機選擇 PAGEREF _Toc304904

4、141 h 7 HYPERLINK l _Toc304904142 顯示器選擇 PAGEREF _Toc304904142 h 7 HYPERLINK l _Toc304904143 晶振的選擇 PAGEREF _Toc304904143 h 8 HYPERLINK l _Toc304904144 第3章 硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc304904144 h 9 HYPERLINK l _Toc304904145 鍵盤電路 PAGEREF _Toc304904145 h 9 HYPERLINK l _Toc304904146 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc304904146 h 10

5、HYPERLINK l _Toc304904147 晶振電路 PAGEREF _Toc304904147 h 10 HYPERLINK l _Toc304904148 3.4 LCD顯示電路 PAGEREF _Toc304904148 h 11 HYPERLINK l _Toc304904149 第4章 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc304904149 h 13 HYPERLINK l _Toc304904150 4.1 Protel 99SE PAGEREF _Toc304904150 h 13 HYPERLINK l _Toc304904151 程序主流程圖 PAGEREF _Toc3

6、04904151 h 13 HYPERLINK l _Toc304904152 初始化流程圖 PAGEREF _Toc304904152 h 14 HYPERLINK l _Toc304904153 延時中斷子程序 PAGEREF _Toc304904153 h 14 HYPERLINK l _Toc304904154 時間設(shè)置子程序 PAGEREF _Toc304904154 h 14 HYPERLINK l _Toc304904155 總結(jié) PAGEREF _Toc304904155 h 16 HYPERLINK l _Toc304904156 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc30490

7、4156 h 17 HYPERLINK l _Toc304904157 附錄A：數(shù)字電子鐘硬件原理圖 PAGEREF _Toc304904157 h 18 HYPERLINK l _Toc304904158 附錄B ：C語言源程序 PAGEREF _Toc304904158 h 19第1章 前言20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的開展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的開展和社會信息化程度的提高，同時也使現(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。隨著科技的開展和社會的進(jìn)步，人們對鐘表的要求也越來越高，傳統(tǒng)的鐘表已不能滿足人們的需求。單片機在多

8、功能電子鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對電子鐘的功能及工作順序都非常熟悉。電子時鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時間、日期數(shù)字顯示的計時裝置，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、航站、劇院、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便?？v觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各個儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理；以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是智能使用復(fù)雜的模擬電路、然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且本錢高，并且由于長期使用，與元件不

9、斷老化，控制精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機外圍接一點簡單的接口電路，核心局部只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，本錢也降低了。隨著電子技術(shù)的飛速開展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個單片機多功能電子鐘系統(tǒng)，他可以防止多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進(jìn)行控制，同時又可以進(jìn)行時鐘校準(zhǔn)，它可以任意設(shè)置時間。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人們的勞動，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀單片機又稱單片微控制器,它

10、不是完成某一個邏輯功能的芯片, 而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括地講, 一塊芯片就成了一臺計算機。它體積小、質(zhì)量輕、價格廉價, 為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。世紀(jì)跨越了三個“電 的時代, 即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進(jìn)人的電腦時代。不過, 這里的電腦, 通常是指個人計算機, 簡稱機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機, 大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義, 這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路, 即可進(jìn)行簡單運算和控制。因為它體積小, 通常都藏在被控機械的“肚子里。它在整個裝置中, 起著有如人類頭腦的作用, 它出了毛病, 整個裝置就

11、癱瘓了?，F(xiàn)在, 這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛, 如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機, 就能起到使產(chǎn)品升級換代的成效, 常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型 , 如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品, 不是電路太復(fù)雜, 就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因, 可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。單片機應(yīng)用系統(tǒng)因其優(yōu)異的性能、高可靠性以及本錢低廉被廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)測控、機器人感覺、數(shù)字信號處理、通信等各個技術(shù)領(lǐng)域， 然而在比擬特殊的應(yīng)用系統(tǒng)中， 我們不僅希望單片機系統(tǒng)能夠完成數(shù)據(jù)的采集處理， 而

12、且同時還想知道產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)的時刻， 以便于更詳細(xì)地了解和掌握現(xiàn)場情況， 因此為單片機系統(tǒng)增加數(shù)字時鐘將是不可回避的一項新型的工程技術(shù)。數(shù)字電子時鐘，自從它創(chuàng)造的那天起，就成為人類的朋友，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、航站、劇院、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。 本設(shè)計基于單片機技術(shù)原理，以單片機芯片STC89C52作為核心控制器，通過硬件電路的制作已經(jīng)軟件程序的編制，設(shè)計制作出一個電子鐘系統(tǒng)。該時鐘系統(tǒng)主要由時鐘模塊、顯示模塊、控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡單清晰的操作界面，能在4V6V直流電源下正常工作。能夠準(zhǔn)確顯示時間，可隨時進(jìn)行時間

13、調(diào)整。設(shè)計以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機功能，大局部能通過軟件編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時，該時鐘系統(tǒng)還具有功耗小、本錢低的特點，具有很強的實用性。由于系統(tǒng)所用的元器件較少，單片機被占用的I/O口不多，因此具有一定的可擴(kuò)展性。第2章 總體方案設(shè)計方案原理本系統(tǒng)以STC89C52RC單片機為核心，該單片機可把數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而把數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示模塊LCD1602液晶顯示器，實現(xiàn)時間及日期的顯示。以LCD液晶顯示器為顯示模塊，把單片機傳來的數(shù)據(jù)顯示出來，并且顯示多樣化，還可以對時間和日期進(jìn)行設(shè)置，主要靠按鍵來實現(xiàn)。2.2 硬件選擇選擇STC89C52單片機： STC89C52

14、是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)

15、方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。選擇LCD1602液晶顯示器：字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。這里選擇16*2。圖 LCD1602引腳說明這里使用的晶振頻率為11.0592MHz。第3章 硬件設(shè)計該設(shè)計以STC89C52RC單片機為中心，分別設(shè)計了鍵盤電路、晶振電路、LCD液晶顯示電路和復(fù)位電路。系統(tǒng)電路示意圖如圖3-1所示。圖3 系統(tǒng)電路示意圖該設(shè)計總共設(shè)計了三個獨立的按鍵即功能鍵、增加鍵，減小鍵，分

16、別與單片機的P14 ，P15， P16口連接，用來進(jìn)行時間和日期的設(shè)置，采用中斷方式輸入鍵操作信息。按鍵輸入的信號會通過相應(yīng)的端口進(jìn)行傳輸，最后由LCD顯示出來。圖3.1 鍵盤電路手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上參加高電平。一般采用的方法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，那么Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。 單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密

17、特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，那么CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。圖STC89C52雖然內(nèi)部有震蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。STC89C52單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的震蕩電路，在X1、X2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的震蕩電路變會產(chǎn)生自激震蕩。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。震蕩晶體選擇可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對震蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、震蕩電路

18、起震速度有少許影響，C1、C2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時震蕩器會有較高的頻率穩(wěn)定性。所以在本設(shè)計中，震蕩晶體選擇MHZ，電容選擇30pF，如下列圖3.3 STC89C52單片機晶振電路所示。3.4 LCD顯示電路LCD通過插針與單片機的P0口連接，當(dāng)要顯示數(shù)據(jù)時單片機將要顯示的數(shù)據(jù)通過P0口傳送到LCD的DB0DB7，并在液晶屏幕顯示單片機所要顯示的數(shù)據(jù)。圖3.4 LCD顯示電路第4章 軟件設(shè)計LCD電子鐘的軟件局部是基于C語言進(jìn)行程序設(shè)計的，程序結(jié)構(gòu)總體上包括五大局部，即主程序、初始化子程序、延時中斷子程序、時間設(shè)置子程序。各個局部以主程序為中心，主程序主要功

19、能是對LCD進(jìn)行初始化、調(diào)用適當(dāng)?shù)淖映绦虻葏f(xié)調(diào)整個程序的運行。 Protel 99SE 圖4.1 Protel原理圖設(shè)計步驟 4.2 主流程圖圖4.3 初始化流程圖4.4 延時中斷子程序這里僅畫出了秒設(shè)置流程圖，其他時間及日期設(shè)置類似。圖4.5 秒設(shè)置流程圖總結(jié)經(jīng)過多天的努力，終于完成了智能儀器的課程設(shè)計任務(wù)，設(shè)計出了較為理想的數(shù)字電子鐘。該電子鐘采用桌面式或懸掛式擺放設(shè)計，精美雅觀；附帶直流供電裝備，而且可以自由設(shè)置時間日期，更加方便實用，符合現(xiàn)實要求。同時還自帶背光功能，夜里更實用！。 經(jīng)過這次的實踐，也可以說是經(jīng)過了多天的學(xué)習(xí)，盡管期間困難重重，但我還是從中學(xué)習(xí)了不少新的知識和解決困難的

20、方法，不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)自己的動手能力，也體驗到了自主創(chuàng)作的快樂。參考文獻(xiàn)新編單片機原理圖與應(yīng)用莊俊華 史曉霞等編著 新視野單片機教程匯編+C語言 機械工業(yè)出版社甕嘉民主編 單片機應(yīng)用開發(fā)技術(shù) 中國電力出版社肖婧編著 單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真 北京航空航天大學(xué)出版社張曉鄉(xiāng)主編 89C51單片機實用教程 電子工業(yè)出版社LCD1602中文資料 百度文庫附錄A：數(shù)字電子鐘硬件原理圖附錄B ：C語言源程序#include/包含52單片機頭文件#define uchar unsigned char #define uint unsigned

21、intsbit rs=P10; /定義液晶RS端sbit lcden=P12;/定義液晶LCDEN端sbit row=P11; sbit s1=P14; /定義功能鍵sbit s2=P15;/定義增加鍵sbit s3=P16;/定義減小鍵uchar count,s1num;char miao,shi,fen,year,month,day;uchar code table= 20;void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void write_com(uchar com)rs=0;lcden=0;P0=com;delay

22、(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_date(uchar date)rs=1;lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_sfm(uchar add,uchar date)uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0 x80+0 x40+add);write_date(0 x30+shi);write_date(0 x30+ge); void write_ymd(uchar add,uchar date)uchar shi,

23、ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0 x80+0 x00+add);write_date(0 x30+shi);write_date(0 x30+ge); void init()uchar num;lcden=0;row=0;shi=16;fen=42; miao=56;year=11;month=9;day=18;count=0;s1num=0;write_com(0 x38);/初始化1602液晶write_com(0 x0c);write_com(0 x06);write_com(0 x01);write_com(0 x80);/設(shè)置顯示初始坐標(biāo)fo

24、r(num=0;num5;num+)write_date(tablenum);delay(5);write_com(0 x80+0 x40+6);write_date(:);delay(5);write_com(0 x80+0 x40+9);write_date(:);delay(5);write_com(0 x80+0 x00+7);write_date(-);delay(5);write_com(0 x80+0 x00+10);write_date(-);delay(5);write_sfm(10,miao);write_sfm(7,fen);write_sfm(4,shi);write_

25、ymd(11,day);write_ymd(8,month);write_ymd(5,year);TMOD=0 x01;/設(shè)置定時器0工作模式1TH0=(65536-46080)/256;TL0=(65536-46080)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;void keyscan()/按鍵掃描函數(shù)if(s1=0)delay(5);if(s1=0)/確認(rèn)功能鍵被按下s1num+;/功能鍵按下次數(shù)記錄while(!s1);/釋放確認(rèn)if(s1num=1)/第一次被按下時TR0=0; /關(guān)閉定時器write_com(0 x80+0 x40+11);write_com(0 x0f); /光標(biāo)

26、開始閃爍if(s1num=2) write_com(0 x80+0 x40+8);if(s1num=3)write_com(0 x80+0 x40+5);if(s1num=4) write_com(0 x80+0 x00+12);if(s1num=5) write_com(0 x80+0 x00+9);if(s1num=6)/第6次按下光標(biāo)閃爍定位到y(tǒng)ear位置write_com(0 x80+0 x00+6);if(s1num=7)/第7次按下s1num=0;/記錄按鍵數(shù)清零write_com(0 x0c);/取消光標(biāo)閃爍TR0=1;/啟動定時器使時鐘開始走if(s1num!=0)/只有功能鍵

27、被按下后，增加和減小鍵才有效 if(s2=0)delay(5);if(s2=0)/增加鍵確認(rèn)被按下while(!s2);/按鍵釋放if(s1num=1)miao+; if(miao=60)/ miao=0;write_sfm(10,miao);/每調(diào)節(jié)一次送液晶顯示一下write_com(0 x80+0 x40+11);/顯示位置重新回到調(diào)節(jié)處if(s1num=2) fen+;if(fen=60) fen=0;write_sfm(7,fen);write_com(0 x80+0 x40+8);if(s1num=3)/ shi+;if(shi=24) shi=0;write_sfm(4,shi); write_com(0 x80+0 x40+5); if(s1num=4) day+;if(day=31) day=1;write_ymd(11,day); write_com(0 x80+0 x00+12); if(s1num=5) month+;if(month=13) month=1;write_ymd(8,month); write_com(0 x80+0 x00+9); if(s1num=6) year+;if(year=100) year=0;write_ymd(5,year); write_com(0 x80+0 x00+6); if(s3=0)delay(5);i