南昌大学单片机课程设计报告

课程设计报告课程名称：微机原理课程设计题目：基于单片机的电子时钟设计学院：环境与化学工程系：过程装备与测控工程专业：测控技术与仪器班级：测仪091班学号：学生姓名：起讫日期：2011-12-19～2011-12-26指导教师：杨俊清、杨大勇摘要20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。单片机数字时钟就是其中的一款设计。它具有编程灵活，便于电子钟功能的扩充，即可用该电子钟发出各种控制信号，精确度高等特点，同时可以用该电子钟发出各种控制信号，单片机数字钟是单片机为核心。时钟，本设计是以单片机STC89C52配备LCD1602显示，数字钟采用24小时制方式显示时间，带有日期和时间的设置功能。关键词：单片机电子时钟C语言目录一、设计任务、要求…………………………………………………………1二、方案总体设计与论证……………………………………………………1三、硬件设计…………………………………………………………………2四、系统仿真与调试…………………………………………………………5五、设计总结、心得体会等…………………………………………………14六、参考文献…………………………………………………………………14-1-一、设计任务、要求1、设计任务：利用单片机的C语言、STC89C52单片机及独立按键和LCD1602设计出电子时钟，且完成课程设计报告。2、设计要求：○1、用LCD1602液晶显示。○2、可以分别设定小时，分钟和秒，复位后时间为：00：00：00○3、能实现日期的设置，年、月、日3.创新部分:具有显示星期功能。二、方案总体设计根据设计内容与具体要求，分析与论证方案一：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片外部设置备用电源。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到外部备用电源供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，备用电源也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设几个字节分别存放时钟的年、月、日、时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零，以此类推。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。-2-总体设计：设计总体框架图如图1所示。图1、系统框架图总体方案工作原理：在单片机内部存储器设几个字节分别存放时钟的年、月、日、时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零，以此类推。三、硬件设计3.1、单片机最小系统图2、单片机最小系统-3-本设计晶振电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用12M，只要不超过20M就行，在准许的范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器周期为1/12时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12us，那么定时器计一次数就是1us了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是22pF的电容。机器周期=10*晶振周期=12*系统时钟周期3.2、LCD液晶显示模块就时钟而言，通常可采用液晶显示或数码管显示。由于液晶显示比数码管显示简单方便，所以本实验采用1602液晶显示器显示。图3、LCD液晶显示模块图4、引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比-4-度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。图5、读操作时序图图6、写操作时序图-5-3.3、时钟显示校正电路图7、时钟显示校正电路本设计利用按键开关来校正时钟显示的数字。当按钮按下时，将在相应的端口输入一个低电平，通过相应的程序来改变时钟显示。其中S1按键开关用来选择要修改的数字；S2按键用来增加所选数字的数值；S3按键用来减少所选数字的数值；S4用来退出设置。3.4、整体电路图8、整体结构设计图四、系统仿真与调试仿真软件简介：Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工-6-具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。调试与仿真过程图图9、程序调试图-7-图10、设置秒图11、设置分-8-图12、设置时图13、设置日-9-图14、设置月图15、设置年-10-PCB电路图图16、PCB电路图实物图-11-图17、电子时钟正常运行图18、设置秒图19、设置分钟-12-图20、设置小时图21、设置日-13-图22、设置月图23、设置年-14-使用说明（1）本次设计有四个按键S0、S1、S2、S3分别是复位、时间预置键（时间选位）、加、减。具体按键说明如下：（2）S0复位键：按下这个键后LCD液晶屏恢复初始态显示0:0:0。如在正常时间显示状态下要想从0（初始态）开始从先调时间可按下此键。（3）S1时间预置键:正常时间显示状态下，按下此键进入预置时间状态，秒、分、时、日、月、年设定完成后再按下此键退出进入正常走时状态。（4）S2加1键：在调整年、月、日、时、分、秒时间数值时按下此键时相应的数值加一。（5）S3减1键：在调整年、月、日、时、分、秒时间数值时按下此键时相应的数值减一。五、设计总结、心得体会等做了一周的课程设计，在这次的单片机课程设计中,我学到了很多关于单片机硬件开发的一些知识,并了解到了关于单片机C语言的程序设计,从最开始选题到最后焊接,调试,使我的动手能力得到了充分的锻炼.由于单片机是上学期所学习的内容,所以已经很久没复习，因此在设计的过程中遇到了很多困难,但是经过团队的讨论,论证和学习,我们克服了设计过程中的种种困难与艰辛,从中我认识到了团队力量的强大,正所谓”兄弟齐心,其力断金”.我们也发现理论和实际的差别,每次的电脑仿真都能顺利运行,但是当把实物焊接出来并导入程序都出现了很多问题.最终经过硬件调试,还是达到了我们的理想状态.单片机理论的学习固然重要,但是我要通过实际的动手操作能力才能是我们更好的理解并掌握其中的知识。虽然这次的课程设计我参考了一些文献资料，创新内容很少，但在对硬件的设计与制作过程中我明白了许多，实践远远不同于理论，理论往往只限制于某一本书的内容，而实践确涉及到多方面的内容，需要我们去翻阅参考资料、上网查找有关内容来了解,学习。这次课程设计的最大收获是只有把理论用到实践中我们才能真正掌握好所学知识，并且我们仅仅只掌握教学大纲中的内容是不够的，我们必须要掌握一些必要的课外知识。最后我要感谢我的队友和所有帮助过我得同学和老师,因为有你们给我得帮助与鼓励,我才最终克服困难,迎刃而上顺利完成了课程设计.六、参考文献【1】田淑清二级教程——C语言程序设计高等教育出版社2008.【2】李朝青单片机原理及接口技术北京航空航天大学出版社2005.【3】唐文彦传感器机械工业出版社2006.【4】阎石数字电子技术基础高等教育出版社2005.【5】周向红51单片机课程设计华中科技大学出版社2011.【6】康华光电子技术基础(模拟部分)高等教育出版社-15-附录材料清单：材料名称型号/数量LCDHJ1602A/1单片机STC89C52/1电解电容50uf/1电容33pf/2晶振12MZH/1按键按键/4滑动变阻器10K/1电阻1K/1排阻AS11J/1PCB板PCB/1