基于单片机控制的

基于单片机控制的LCD显示的定时闹钟设计姓名：王孝娟学号：09030430班级：09级机电3班指导老师：龚勤惠所在学校：泸州职业技术学院时间：2011年9月10日目录第一章概述………………………………………………………………11.1单片机技术和数字钟的简介……………………………………………11.2设计本电子闹钟的目的…………………………………………………11.3本LCD电子钟的功能及特点介绍………………………………………21.3.1设计特点…………………………………………………………21.3.2本LCD电子闹钟的主要功能……………………………………2第二章系统总体方案及硬件设计…………………………………………22.1总体方案设计……………………………………………………………22.2硬件电路的设计…………………………………………………………22.2.1电路总体概念图设计……………………………………………32.2.2主控制芯片AT89C51……………………………………………42.2.3时钟电路部分……………………………………………………52.2.4LCD显示电路……………………………………………………62.2.5喇叭部分的电路…………………………………………………8第三章软件设计…………………………………………………………93.1软件设计概述……………………………………………………………93.2主函数的设计……………………………………………………………93.3部分设计思想说明………………………………………………………103.3.1程序初始化………………………………………………………103.3.2闹钟的实现………………………………………………………113.3.3显示程序…………………………………………………………11第四章PROTEUS软件仿真………………………………………………13第五章毕业设计总结……………………………………………………15附录……………………………………………………………………………16附1源程序代码……………………………………………………16附2系统原理图……………………………………………………32参考文献………………………………………………………………………33摘要……………………………………………………………………………34关键词…………………………………………………………………………343设计任务一、设计题目基于单片机控制的LCD显示的定时闹钟设计二、设计要求利用AT89C51单片机为主控芯片，由七段数码管、晶振、电阻、电容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路，通过编写软件程序来实现和控制的数字定时闹钟。三、控制要求1、在LCD上能显示年、月、日、星期、时、分、秒。2、用按键能调整LCD上的日期及时间。3、要求所设计的电子时钟有闹钟功能（到设定时间蜂鸣器能响）。四、设计内容1、软件设计2、硬件设计1第一章概述1.1单片机技术数字钟简介单片机时单片型微型计算机的简称，它是一种特殊的计算机。它特别适合于控制领域，故又称为微控制器MCU（microcontrolunit）。采用了嵌入系统，通常由单块集成电路芯片组成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。单片机集成度高、功能强、通用性好，而且体积小、重量轻、能耗低、价格便宜，只要和适当的软件及硬件相结合，便可成为一个独立的单片机控制功能系统，单片机也成为目前测量控制应用系统的优选机种和新电子产品的关键部件。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势，将是进一步向着CMOS化、低功能、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也成为微控制技术，和传统控制技术相比有革命性的进步。时钟是将小时、分钟、秒钟显示于人的肉眼的计时装置。而单片机模块中最常见的正是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的应用。而LCD电子定时闹钟是以单片机为基础的数字电路实现对时、分、秒的数字显示的数字计时装置。一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”、“星期”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。目前电子钟广泛用于各种私人和公众场合，成为我们生活工作学习中不可缺少的好帮手。由于时钟的实用性和在人们生活中的重要性，所以尝试设计以单片机为核心的数字时钟是很有意义的。钟表原先的报时功能已经远不能满足人们日益增长的要求，现代的电子时钟多带有类似自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等功能，本设计中LCD电子时钟采用LCD显示时间和日期年月日，直观实用，而且可以方便的校调，附带的万年历和定时功能也是很方便和实用的。1.2设计本电子定时闹钟的目2（1）复习和巩固所学过的知识，利用此毕业设计正好可以对所学过的知识进行系统的回顾和总结。（2）拓展知识面，课堂的知识是远远满足不了设计的要求的，这就需要我们主动去找寻更多的资料，了解更多的知识。（3）培养了设计能力和解决实际问题的能力，同时增强了自学能力，通过设计完整的单片机系统也初步掌握了组成系统、编程、调试等能力。（4）通过本LCD电子钟的设计初步了解了单片机应用系统开发研制过程，软件和硬件设计的方法。1.3本LCD电子闹钟的功能和特点介绍1.3.1设计特点本LCD电子定时闹钟是一种基于单片机技术的多功能、多用途的电子产品，有电子时钟、日期显示、定时闹铃等多种功能。本设计产品性能卓越，功能丰富，采用LCD显示更加直观，是一个比较实用的电子产品。1.3.2本电子钟的主要功能（1）可以显示24小时制“时时-分分-秒秒”，LCD显示。（2）可以显示日期，具有万年功能。（3）可以方便的设定定时时间、分、秒，能够修改日期的年月日。第二章系统总体方案及硬件设计2.1总体方案设计本LCD电子定时数字闹钟，是以单片机及外围接口电路为核心硬件，辅以外围硬件电路，用汇编语言设计的程序来设计实现的。根据C51单片机的外围接口特点扩展成相应的硬件电路，然后根据单片机的指令设计出数字钟相应的软基，再利用软件来执行一定的程序实现数字钟的功能。之所以用单片机来制作电子钟，是因为这样的设计制作简单而且功能多、精确度高，也可方便的扩充其他功能，淡然实现也十分简单。本设计是利用AT89C51单片机为主控芯片，由七段数码管、晶振、电阻、电容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路，通过编写软件程序来实现和控制的数字定时闹钟。2.2硬件设计32.2.1电路总体概念图设计总体的硬件系统结构框图如下图所示，由于LED的显示效果比较差，因此选用了更先进的LCD：图1：硬件电路概念示意图图2：硬件电路概念图2.2.2主控芯片AT89C51在本LCD电子闹钟设计中就是采用我们熟悉的AT89C51单片机为主控芯片，LCD片选代码振荡电路喇叭调试电路AT89C51振荡电路CPULCD闹钟电路按钮与按钮电路复位等辅助电路电源系统4AT89C51单片机由微处理器，存储器，I/O口以及特殊功能寄存器SFR等部件构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独特的空间，片内程序存储器的容量为4KB，片内数据存储器为128个字节。AT89C51单片机有4个8位的并行I/O口：P0口，P1口，P2口和P3口。各个接口均由接口锁存器，输出驱动器和输入缓冲器组成。P1口是唯一的单功能口，仅能用做通用的数据输入/输出口。P3口是双功能口，除了具有数据输入/输出功能外每条接口还具有不同的第二功能，如P3.0口可作为高8位的地址总线。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接受一些控制信号。各口管脚的备选功能如下所示：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（计时器0外部输入）P3.5T1（计时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。EA/VPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH）不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH变成期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；XTAL2：来自反向振荡器的输出。AT89C51单片机的封装及管脚分布如下图所示：5U11939381837369353429333230212231232425261272283410511671281314151617AT89C512.2.3时钟电路部分AT89C51系列的单片机的时钟方式分为内部方式和外部方式。内部方式就是在单片机的XTAL1和XTAL2的两引脚外接晶振，就构成了自激振荡器在单片机内部产生时钟脉冲信号。外部时钟方式是把外部已经有的时钟信号引入到的单片机内部。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XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1XTAL2P0.2/AD2P0.3/AD3RSTP0.4/AD4P0.5/AD5PSENP0.6/AD6P0.7/AD7ALEP2.0/A8P2.1/A9EAP2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P1.0P2.6/A14P1.1P2.7/A15P1.2P1.3P3.0/RXDP1.4P3.1/TXDP1.5P1.6P3.2/INT0P1.7P3.3/INT0P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD6础。本LCD电子闹钟设计是采用内部时钟方式，用一个12MHz晶振和两个30Pf瓷片电容组成，为单片机提供标准时钟，其中两个瓷片电容起微调作用。其电路图如下：之所以采用高性能的振荡电路，是因为：1.单片机电子时钟的计时脉冲基准是由外部晶振的频率经过12分频后提供，采用内部的定时/计数器来实现计时功能。所以，外接晶振频率精确度直接影响电子钟计时的准确性。2.单片机电子钟利用内部定时/计数器溢出产生中断（12M晶振一般为50ms）再乘以相应的倍率来实现时、分、秒的转换。大家都知道从定时/计数器产生中断请求到响应中断请求需要3-8个机器周期，定时中断子程序中的数据入栈和重装定时/计数器的初值还需要占用数个机器周期，还有从中断入口转到中断子程序也要占用一定的机器周期。2.2.4LCD显示电路部分为了获得更好的效果本设计并没有采用常见的LED，而是采用了型号为7LM016L的LCD。LCD比LED数码显示更直观，也更加耐用。液晶显示模块体积小功耗低、显示内容丰富，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件之一了。本LCD是2行16列液晶可显示2行16列英文字符，有8位数据总线D0-D7，RS,R/W,EN三个控制端口（共14线），工作电压为5V。没背光，和常用的1602B功能和引脚一样（除了调背光的二个线脚）。该模块也可以只用D4-D7作为四位数据分为两次传送。这样的话可以节省MCU的I/O口资源。图5：LM016LLCD引脚说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2双向数据口2VDD电源正极10D3双向数据口3VL对比度调节11D4双向数据口4RS数据/命令选择12D5双向数据口5R/W读/写选择13D6双向数据口6E模块使能端14D7双向数据口7D0双向数据口15BLK背光源地8D1双向数据口16BLA背光