多功能电子表

陕西理工学院课程设计第1页共27页多功能电子表【摘要】现代生活的人们越来越重视时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以数字式时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。液晶显示屏显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。数字电子表是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字电子表的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用液晶显示屏显示时、分、秒。用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。这次课程设计我们主要设计了一个基于AT89C52单片机的电子时钟，并在液晶显示屏1602上显示相应的时间，日期和星期。并通过一个控制键用来实现时间的调节。应用Proteus软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。数字钟以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。该设计的硬件部分主要包括89C51多功能接口芯片用于开发电子时钟芯片、液晶显示屏用于显示时间。【关键词】数字电子表、AT89C51单片机陕西理工学院课程设计第2页共27页引言.....................................................................31系统方案设计............................................................41.1总模块电路图................................................................42proteus软件简介......................................................43硬件设计..............................................................43.1单片机的相关知识............................................................43.2单片机的特点...............................................................53.3AT89C51单片机介绍........................................................53.3.1主要特性...........................................................63.3.2管脚说明...........................................................63.4单片机型号的选择........................................................73.5LCD1602液晶显示模块........................................................83.5.1液晶显示简介..........................................................83.5.21602LCD的基本参数及引脚功能..........................................93.5.31602LCD的指令说明及时序.............................................103.5.41602LCD的RAM地址映射及标准字库表...................................113.5.51602LCD的一般初始化（复位）过程.....................................124程序设计..............................................................135仿真调试...............................................................135．1KeiL调试.................................................................135.2protues仿真...............................................................135.3仿真结果分析...............................................................14小结....................................................................15致谢....................................................................16参考书目................................................................17附录A...................................................................18附录B...................................................................19附录C...................................................................27陕西理工学院课程设计第3页共27页引言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到了社会的各个领域，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的性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，但价格较贵。数字式电子钟利用现代电子技术将时钟电子化、数字化。与传统的机械钟相比，具有时钟精确、无机械传动装置等优点，并用1602液晶显示屏显示代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好，因而得到广泛应用。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，并且能够实现日期，星期和时分秒的实现和调节。本设计由单片机AT89S51芯片和1602液晶显示屏为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。此次课程设计巩固和提高了我们学过的基础理论和专业知识，提高运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力。培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能。增强对实际电路的认识，掌握分析处理方法，进行调试、计算等基本技能的训练，使之具有一定程度的实际工作能力。掌握科研、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力。促使我们学习和获取新知识，掌握自我学习的能力。通过参与实际工作，使我们了解社会和工作，具备一定的实际工作能力通过设计数字电子钟，了解电子钟的工作原理和内部构造。陕西理工学院课程设计第4页共27页1系统方案设计本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机的电子时钟。并在液晶屏上显示相应的时间，日期和星期。并通过一个控制键用来实现时间的调节。应用Proteus软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。该设计的硬件部分主要包括89C51多功能接口芯片用于开发电子时钟芯片、液晶显示器用于显示时间。1.1总模块电路图图1.1总模块电路图2proteus软件简介PROTEUS软件由Labcenter公司开发，是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台，可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能，是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。微控制器系统相关的仿真需建立编译和调试环境，可选择KeilC51uVision2软件。该软件支持众多不同公司的芯片，集编辑、编译和程序仿真等于一体，同时还支持PLM、汇编和C语言的程序设计。它的界面友好易学，在调试程序、软件仿真方面有很强大的功能。其革命性的功能是：将电路仿真和微处理器仿真进行协同，直接在基于原理图的虚拟原型上进行处理器编程调试，并进行功能验证，通过动态器件如电机、LED、LCD、开关等，实时看到运行后的输入、输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，Proteus为我们建立了完备的电子设计开发环境3硬件设计3.1单片机的相关知识AT89C51CPU模块LCD1602液晶显示模块按键陕西理工学院课程设计第5页共27页单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。3.2单片机的特点1.单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。2.采用面向控制的指令系统。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力。3.单片机的I/O口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。4.单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来了很大的方便。3.3AT89C51单片机介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的