1、精選優質文檔-傾情為你奉上 2012 2013 學年 第2 學期 單片機原理及應用 課 程 設 計 報 告題 目：基于1602液晶的電子時鐘設計專 業： 自動化 班 級： 電氣工程系2011年5月12日1、任務書課題名稱基于1602液晶的電子時鐘設計指導教師（職稱） 執行時間20122013 學年第2學期 第 10 周學生姓名學號承擔任務摘 要電子時鐘在日常生活和工農業生產中是必不可少的。所以本文利于89C51單片機作為核心控制芯片，設計了一款基于1602LCD液晶顯示的電子時鐘。該時鐘具有鍵盤控制的暫停和啟動，時鐘、分鐘和秒鐘的手動調節功能；同時具備到整時（如1點整，2點整）時蜂鳴器發出“滴

2、答”聲，并且一個發光二極管發出閃爍。所以設計最后在Protues仿真軟件上仿真，驗證該設計的正確性，關鍵詞：電子時鐘，LCD1602液晶，仿真。基于1602液晶的電子時鐘設計目 錄緒 論20世紀末，電子技術獲得了飛速發展，在其推動下，現代電子產品幾乎深入到社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發展和社會信息化程度的提高，同時也是現代產品性能進一步提高，產品更新換代的節奏也越來越快。現代生活的人們越來越重視起了時間觀念。對于那些對于時間把握得非常精確的人或事來說，時間的不準確會帶來非常大的麻煩，所以，以數碼管顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現出了更大的優越性。數碼管顯示的時間簡單明了，而且讀書快、

3、時間準確顯示到秒。而機械式的時鐘得依賴于晶體振蕩器，會導致較大的誤差。相比之下，電子時鐘要占了很大的優勢。數字電子鐘是采用數字電路實現對“時”、“分”、“秒”數字顯示的計時裝置。數字電子鐘的精度、穩定度都遠遠超過機械式的時鐘。在本次設計中，我采用了容量較大的LCD液晶顯示屏來顯示年月日以及時分秒，并以二十四小時計時方式。此外，本次設計的電路還有實現對時間的設定及報警功能。此類數字電子鐘因體積小、價格低廉，走時精度高，功能多，使用方便，便于集成化而受廣大消費者的喜愛，得到了廣泛的應用。時鐘電路在計算機系統中起著非常重要的作用，是保證系統正常工作的基礎。在單片機的應用系統中，時鐘有兩個方面的含義：

4、一是指為保障系統正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統工作的快慢；二是指系統的標準定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現方法：一是用軟件實現，即用單片機內部的可編程定時器/計數器來實現；二是用專門的時鐘芯片實現。這次我們直接用單片機控制。第一章 設計要求與方案論證1.1 設計要求基于1602液晶的電子時鐘設計要求：（1）液晶第一行顯示“Electr Clock”；（2）第二行顯示電子時鐘的格式為00-00-00，分別表示時鐘、分鐘和秒鐘；（3）要求有暫停，能進行鐘和時鐘、分秒鐘的調節；（4）到整時（如1點整，2點整）時蜂鳴器發出“滴答”聲，同時一個

5、發光二極管發出閃爍。1.2 系統基本方案選擇1.2.1 單片機芯片的選擇方案采用STC89C52芯片作為硬件核心。STC89C52內部具有8KB ROM 存儲空間,512字節數據存儲空間，帶有2K字節的EEPROM存儲空間，與MCS-51系列單片機完全兼容,STC89C52可以通過串口下載。1.2.2 顯示模塊選擇方案通過比較，本設計采用LCD1602液晶顯示屏，因為本設計要求顯示時、分、秒，顯示容量較大，LCD1602液晶顯示屏的特性滿足設計要求，而且價格適中。1.2.3 時鐘的控制方案直接采用單片機定時計數器提供秒信號，使用程序實現年、月、日、星期、時、分、秒計數。采用此種方案能減少芯片的

6、使用，節約成本。1.3 電路設計最終方案決定綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 采用STC89C52單片機作為主控制系統;采用單片機本身進行時鐘控制，采用1602 LCD液晶作為顯示器件。總設計原理框圖如下圖所示：微型控制器時鐘電路聲光報時校時輸入數據顯示第二章 主要元件介紹2.1 單片機STC89C52介紹2.1.1 STC89C52主要功能89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機中基本的產品，它采用INTEL公司可靠的CMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-51的CMOS產品。它結合了CMOS的高速和高密度技術及CMOS的低功耗特征，它基于標準的MCS-51單

7、片機體系結構和指令系統，屬于80C51增強型單片機版本，集成了時鐘輸出和向上或向下計數器等更多的功能，適合于類似馬達控制等應用場合。89C52內置8位、256字節內部數據存儲器RAM、8k片內程序存儲器（ROM）32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU而RAM、串行口和中斷系統維持其功能。掉電模式下，保存RAM數據，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。STC89C52主要功能特性如表所示。主要功能特性兼容MCS51指令系統8K可

8、反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內部RAM3個16位可編程定時/計數器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能表 STC89C52主要功能2.1.2 STC89C52引腳介紹VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，

9、P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2

10、口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷

11、1） P3.4 T0（計時器0外部輸入） P3.5 T1（計時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通） RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。 在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上

12、置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA / VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放

13、大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現2個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，

14、如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令。2.1.3 STC89C52最小系統 最小系統是指能進行正常工作的最簡單電路。STC89C52最小應用系統電路它包含五個電路部分：電源電路、時鐘電路、復位電路、片內外程序存儲器選擇電路、輸入/輸出接口電路。其中電源電路、時鐘電路、復位電路是 保證單片機系統能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。2. 2 1602字符液晶介紹2.2.1 1602液晶概述工業字符型液晶，1602是指顯示的內容為16*2，能同時顯示兩行，每行16個字符。常見的1602字符液晶有兩種，一種顯示綠色背光黑色字體，另一種顯示藍色背光白色字體，目前市面上絕大多數基于HD44780液

15、晶芯片控制，原理是完全相同的。本課題所用1602液晶模塊，顯示屏是藍色背光白色字體。如圖所示：1602字符液晶2.2.2 1602引腳介紹表1602字符液晶引腳說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1GND電源地2VCC電源正極3VO液晶顯示對比度調節端4RS數據/命令選擇端5R/W讀寫選擇6E使能信號7D0數據口8D1數據口9D2數據口10D3數據口11D4數據口12D5數據口13D6數據口14D7數據口15BLA背光電源正16BLK背光電源負各個引腳具體功能說明：第1腳：GND為地電源。第2腳：VCC接5V正電源。第3腳：VO為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最

16、高，對比度過高時會產生重影，使用一個1K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器，低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。第714腳：DB0DB7為8位雙向數據線。第1516腳：背光燈電源。2.2.3 1602字符液晶使用方法（1）基本操作時序表 1602字符液晶讀寫狀態表操作輸入輸出讀狀態RSL，RWH，EHD0D7狀態字寫指令RSL，RWL，D0D7指令碼，E高脈沖無讀數據RSH，RWH，EHD0D7數據寫數據RSH，RWL，D0D7數據，E

17、高脈沖無 1602液晶寫時序圖1602液晶讀時序圖（2）RAM1602液晶控制器芯片內部帶有80個8位的RAM緩沖區，其地址和屏幕的對應關系如圖2.4示（3）1602字符液晶字庫  1602液晶模塊內部的字符發生存儲器（CGROM)已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A” 。第三章 系統硬件設計3.1 單片機控制系統本次設計時鐘電路，使用了STC89C52單片機芯片控制電路，

18、單片機控制電路簡單且省去了很多復雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調整時鐘的時、分、秒，用一揚聲器來進行定時提醒，同時使用C語言程序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個模塊：鍵盤、芯片、揚聲器、顯示屏即可滿足設計要求。3.2各部分功能實現3.2.1.控制部分（STC89C52）單片機采用52系列單片機。由STC公司生產的STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統可編程Flash 存儲器。使用STC公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51 產品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統可編程Flash

19、，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、有效的解決方案。單片機最小系統 單片機最小系統主要由復位電路，晶振電路，電源等幾部分組成。1） 復位電路復位電路有兩種方式：上電復位和按鈕復位，我們主要用按鈕復位方式。如圖所示： 復位電路2） 晶振電路晶振電路原理圖：晶振模塊原理圖 選取原則：電容選取30pF，晶振為12MHz。3） 電源STC89C52單片機的供電電源是5V的直流電。4） EA非/Vpp 腳我們沒有用外部擴展ROM,因此EA非/Vpp為高電平，即接+5V電源。3.2.2鍵盤控制系統設計按鍵需要3個，分別實現為時間調整、時間的加、時間的減、退出四個功能。用單片機的3個I

20、/O口接收控制信號，其電路如圖下： 通過控制鍵來控制所要調節的是時、分、還是秒。在控制鍵按下后LCD中會在相應的位置出現光標，這時在通過加數鍵或減數鍵來控制時分秒的加或減。3.2.3.顯示電路顯示電路如圖所示：顯示電路3.2.4整點提醒電路對于蜂鳴器，三極管選定NPN型，單片機在復位后的個I/O口是高電平，此時三極管是截止的，編寫程序使選定的I/O為低電平，此時三極管導通，導通后蜂鳴器與電源正極連通，構成一個工作回路，從而發出滴滴的響聲。其中電阻R1在電路里起分壓限流的作用，NPN三極管起到模擬開關的作用。對于發光二極管，只要編寫程序使選定的I/O為低電平，二極管就亮。整點提醒電路3.3. 總

21、電路原理圖系統原理圖第四章 軟件設計及仿真4.1 軟件主要要完成的功能（1）顯示時間程序用軟件調節時間，通過程序的調節，最后用LCD現實時鐘（2）調節時間程序按鍵調節時間，能實現時、分、秒的調節4.2軟件設計的主要流程（1）系統總的流程圖主要功能是負責時間的顯示，通過寫地址和寫數據來實現時間的調節和控制，最后通過調用顯示子程序顯示出來。（2）時間控制程序時間控制程序，用中斷準確的控制時間，采用60進制，60秒為一分鐘，60分鐘為一個小時，全天設置為24小時。程序流程圖如圖所示。 程序流程圖程序代碼見附錄部分。4.3 仿真顯示效果總 結通過本次論文設計，使我加深了對單片機的認識，并且熟悉了單片機

22、系統的設計流程，收獲豐碩。功能上基本達標：時鐘的顯示，調時功能。時鐘顯示功能，精確度完全可以滿足日常生活顯示時間的需要；調時功能，方便快捷。硬件設施基本合乎要求，軟件設計可以配合硬件實現其功能。技術在不斷進步，機械式時鐘已經被淘汰，取而代之的是具有高度準確性和直觀性且無機械裝置，具有更長的使用壽命等優點的電子時鐘。電子時鐘更具人性化，更能提高人們的生活質量，更受人們歡迎。機械時代已經遠去，電子時代已經到來。做為新時代的我們，更應該提高自身能力，適應新時代的發展。知識來自實踐，多從生活中探尋所需要的，只有是符合時代需求，符合時代進步潮流的東西才是我們該努力地方向。互聯網成了我們生活中不可或缺的一

23、部分，網絡在本次設計中起到了很大作用，很多芯片資料，傳統的紙質圖書里是沒有的。如何在浩如煙海的網絡中提取我們需要的知識也是我必須要提高的，網絡作為一個平臺，由于大家的無私奉獻，才使得它豐富多彩，包羅萬象。但從這么多的資料中找到我想要的卻不是那么容易，以后得著重加強這方面的能力。從這次的論文設計中，我真正的體會到，什么叫書到用時方恨少，還有就是理論聯系實踐的重要性，如何把我們所學的理論知識運用到實際生活當中，這是最難的，也是我最缺的。實踐出真知，光有書本上的知識是遠遠不夠的，我明白了，作為一個理工科學生，我必須多動手多實踐。參考文獻：1 陳權昌,李興富.單片機原理及應用.廣州:華南理工大學出版社

24、,2007.82 李慶亮.C語言程序設計實用教程.北京:機械工業出版社,2005.33 楊志忠.數字電子技術.北京:高等教育出版社,2003.124 及力.Protel 99 SE原理圖與PCB設計教程.北京:電子工業出版社,2007.8附錄#include<reg52.h>#define uchar unsigned charsbit rs=P05;/定義LCD1602控制端口sbit rw=P06;sbit ep=P07;sbit k1=P35;/定義按鍵輸入sbit k2=P36;sbit k3=P37;sbit feng=P31;sbit led=P32;uchar cod

25、e table="Electr Clock" /第一行顯示uchar code table1=" 00:00:00"uchar num,count,k1num;char shi,fen,miao;void delay(int x) /延時函數int y;for(x;x>0;x-) for(y=100;y>0;y-);void writezd(uchar com) /LCD1602寫控制字rs=0;rw=0;ep=0;P2=com;delay(5);ep=1;delay(5);ep=0;void writesj(uchar date) /LCD

26、1602寫數據rs=1;rw=0;ep=0;P2=date;delay(5);ep=1;delay(5);ep=0;void init() /LCD1602初始化ep=0;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;writezd(0x38);writezd(0x0c);writezd(0x06);writezd(0x80);for(num=0;num<16;num+) /寫第一行writesj(tablenum);writezd(0x80+0x40);for(num=0;num<12;num+) /寫第二行writesj(table1num);void writesfm(uchar add,uchar date) /寫時間子函數 uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;writezd(0x80+0x40+add);writesj(0x30+shi);writesj(0x30+ge);void keyscan() /鍵盤掃描子函數if(k1=0)delay(5);if(k1=0)while(!k1);k1num+;if(k1num=1) TR0=0;writezd(0x80+0x40+11);writezd(0x0f);if(k1num=