基于AT89S52单片机的多功能数字电子钟设计

武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书数字定时器设计摘要单片机在电子产品中的应用越来越广泛，特别是51系列的单片机，由于其使用方便、价格低廉等优势，在市场上占有很大的份额。AT89S52就是51系列中的一个比较成熟的型号，它完全兼容51单片机的指令。本文详细介绍了基于AT89S52单片机的数字电子钟的设计，本电子钟可以实现日期、时间的显示和调整，带有整点提示和一个闹钟，并且可以显示当前气温。本设计包括硬件设计和软件设计两部分。主要硬件有：三端稳压器LM7805、AT89S52单片机、字符型液晶显示模块HY1602A和若干按键等。软件大致思路为：使用12MHz的晶振，单片机内部的定时器0工作在方式1，每计数50000个机器周期（即50ms）产生一次中断，中断20次就是一秒，这样就可以实现精确计时的目的，不断扫描按键，如果有按键按下，则对按键做出相应的响应。关键字：单片机；电子钟；LCD1602；武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书AbstractMCUintheapplicationofelectronicproductsbecomesmorewidely,particularlythe51seriesofMCU,becauseofitseaseofuse,lowpricesandotheradvantages,it’sinalargemarketshare.AT89S52isamorematuremodelsinthe51series,itisfullycompatiblewiththedirectiveMCU51.ThispaperdescribestheMCUbasedontheAT89S52thedesignofdigitalelectronicclock,theelectronicclockcanbeachieveddate,timeandadjusttheshow,italsohastheexactpointtimekeepingandaclock,forthebetteritcandisplaythecurrenttemperature.Thedesignincludeshardwareandsoftwaredesignintwoparts.Mainhardware:AT89S52MCU,characterLCDmoduleHY1602A,anumberofbuttons.thegeneralideaforSoftware:byuseof12MHzcrystal,theMCU'sinternaltimer0worksinthemethods1,eachcount50,000machinecycle(50ms)resultedinaninterruption,Compositionasecondbyinterruptting20times,sothatyoucanachievepreciseThepurposeoftime.itwillbedisplayedthereal-timedataontheLCD1602atthesametime,andconstantlyscanbutton,ifabuttonisdepressed,itwillbeproducethecorrespondingresponsewiththebutton.Keywords:MCU;electronicclock;LCD1602；武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书目录1设计方案.....................................................11.1设计要求...............................................11.2设计方案论证...........................................12硬件设计.....................................................22.1器件选型...............................................22.2器件介绍...............................................32.2.1单片机AT89S52....................................32.2.2LCD1602显示模块.................................43软件设计....................................................53.1软件设计思路...........................................53.1.1实现功能.........................................53.1.2编程思路.........................................63.1.3操作及功能介绍...................................63.2主程序流程图...........................................74仿真图.......................................................85设计体会及小结...............................................9参考文献......................................................10附录1硬件电路设计图.........................................11附录2主程序.................................................12武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书11设计方案1.1设计要求用AT89S52单片机，在1602LCD上显示年月日、星期、时分秒设计数字钟，内有4组可设置的定时开/关，控制一路开关量输出。定时开关的设置分为单次操作(2011年6月25日8：00开2011年6月26日18：00关)，周期操作（如周三8：00开，周四16：00关）。数码管显示时间（单位秒）与设置值（单位分钟），用发光二极管表示周期与单次操作。具备整点提示功能，提示音为蜂鸣器发出“滴滴”声。具备闹钟功能，闹铃方式为蜂鸣器持续响10秒钟，或者用按键手动关闭响铃和输出量。可以用键盘调整时间、设定开关时间。1.2设计方案论证本设计是纯粹的应用性设计，主要以实现计时、定时、温度显示等功能为最终目的。设计以Atmel公司的AT89S52为核心，在最小系统的基础上扩展键盘，数字温度计，以及LCD显示模块，硬件设计简单节约，其功能的实现主要靠软件设计，所以软件在本设计中是最为重要的，在计时设计思路上有两种方案可以选取。方案一：选用外部时钟芯片，单片机只负责其数据的存取读写以及外部辅助电路的扩展，这种方案的优点是计时准确，软件编写相对简单，但其要求对其芯片必须要有比较深的了解方案二：利用单片机的内部时钟和定时器进行计数，这种方案电路简单，容易实现，但时间容易丢失，且长时间计数会有误差，而且软件编写也相对复杂。考虑到本次设计的目的，采用方案二，并加入了年月日的扩展，由于时间武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书2和精力有限年月日只是进行简单的模拟，没有精确的进行计算。只是进行适当的扩展。本设计包括硬件设计和软件设计两部分。主要硬件有AT89S52单片机、字符型液晶显示模块HY1602A和若干按键等。软件大致思路为：使用12MHz的晶振，单片机内部的定时器0工作在方式1，每计数50000个机器周期（即50ms）产生一次中断，中断20次就是一秒，这样就可以实现精确计时的目的。在把实时数据显示在LCD1602上的同时，不断扫描按键，如果有按键按下，则对按键做出相应的响应。2硬件设计2.1器件选型本设计选取主控MCU为Atmel公司的AT89S52，显示器件选择市面上常见的字符型液晶显示模块HY1602A。图2-1硬件连接总图武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书32.2器件介绍2.2.1单片机AT89S52一、功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。二、外部引脚图如图2-2为单片机AT89S52的引脚图。图2-2AT89S52引脚图武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书42.2.2LCD1602显示模块一、LCD1602概述字符型型液晶是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等，最常用的为2行16个字。本设计所采用的LCD1602即为最常用的2行16个字。下面是HY1602A液晶模块的一些主要技术参数：1、逻辑工作电压（VDD）：+4.5～+5.5V2、LCD驱动电压（VDD-VL）：+4.5～+13.0V3、工作温度（Ta）：0～60℃（常温）/-20～75℃（宽温）4、工作电流：2.0mA二、引脚图及功能介绍本设计使用带背光的液晶模块1602采用标准的16脚接口，如图2-3，其引脚功能如下：图2-3LCD1602引脚图第1脚：VSS为电源地，接GND。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书5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：RW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RW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RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW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：BLA背光电源正极(+5V)输入引脚（本图未显示）。第16脚：BLK背光电源负极，接GND（本图未显示）。注意：液晶模块背光须消耗电流约为50mA左右。3软件设计3.1软件设计思路3.1.1实现功能用AT89S52单片机，在1602LCD上显示年月日、星期、时分秒。内有4组可设置的定时开/关，控制一路开关量输出。定时开关的设置分为单次操作(2011年6月25日8：00开2011年6月26日18：00关)，周期操作（如周三8：00开，周四16：00关）。具备闹钟和时间段的设定功能，闹铃方式为蜂鸣器持续响10秒钟，或者用按键手动关闭响铃。可以用键盘调整时间、设定开关时间和方式。复位时间是2011年1月1日00:00:00。武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书63.1.2编程思路1.给以下变量赋初值：年(Year)、月(Month)、日(Day)、时(Hour)、分(Min)、秒(Sec)。2.因为晶振频率为12MHz,所以计数频率为12MHz/12=1MHz，这就需要计数器0计数1000000次才可以达到一秒钟。我们用定时器0工作在方式1状态，每次计数50000次，如此进行20次，即可凑够一秒钟。这样可以得到初始化定时器的控制字：TMOD=0x01，计数初值65536-50000=15536即0x3cb0，这样就可以设计一个计数一秒的函数。3