课程设计-智能电子钟

摘要单片机经过几十年的发展，已经广泛应用于生活中的各个领域。单片机以其体积小、功能全、性价比高等诸多优点，在许多行业都得到了广泛应用。在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头，单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必须掌握的技术。基于单片机的智能电子钟作为设计的课题，因为它有很好的开放性和可发挥性，对作者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力而且强调了对单片机扩展的应用。另外LCD的智能电子钟已经越来越流行，它具有显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视等功能，并且还可以扩展出其它多种功能。所以，智能电子钟作为设计课题很有价值。随着科技的发展，单片机的应用正在不断深入，涉及到日常生活的方方面面。本设计是基于单片机AT89S51为控制核心，以液晶为显示的数字时钟。本数字时钟设计的原理相对简单，所以硬件电路也相对简单，难点和重点主要放在C语言的编程上，使用到定时器的子程序、延时程序、时分秒的控制程序、液晶模块和单片机模块的初始化程序、液晶显示的程序等，各个函数交叉调用，配合主程序的运行。关键字：LCD1602AT89S51定时器目录第一章设计要求...............................错误!未定义书签。1.1LCD电子钟的功能要求......................................11.2智能电子钟的设计要求......................................1第二章方案选择与系统框图及工作原理..........................22.1方案选择.................................................22.2系统框图.................................................22.3工作原理.................................................2第三章硬件电路设计与分析....................................33.1控制模块.................................................33.2显示模块.................................................43.3按键电路.................................................63.4报警部分模块.............................................7第四章软件设计与分析........................................84.1基本资源的使用...........................................84.2程序设计的基本思路........................................84.3程序的主要流程图..........................................9第五章Protues仿真与调试....................................11第六章PCB板的设计........................................13第七章原件明细清单.........................................14第八章课程设计总结.........................................15致谢.....................................................16参考文献....................................................17附录.....................................................18附件1硬件电路原理图.......................................18附件2程序清单.............................................18-1-第一章设计要求1.1LCD电子钟的功能要求（1）能显示年、月、日、时、分、秒（通常显示时、分、秒）；（2）能对年、月、日、时、分、秒进行预置；（3）具有定时功能，定时时间到声光报告。1.2智能电子钟的设计要求（1）主控部分：选择单片机为核心元件构成系统。（2）1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符；芯片工作电压:4.5—5.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。（3）功能设计：采用了AT89S52型单片机，1602LCD液晶显示屏，蜂鸣器、发光二极管。为了实现时钟，定时，闹钟，秒表的功能，用到了单片机的外部中断，计时器中断，及Ｉ／Ｏ端口。（4）S0显示日期（按下显示日期，弹起后回到显示时间状态）；S1显示闹钟（按下显示闹钟，弹起后回到显示时间状态）；S2设置日期（按键1次设置年，2次设置月，3次设置日）；S3设置时间（按键1次设置星期，2次设置时，3次设置分，4次设置秒）；S4设置闹钟（按键1次设置时，2次设置分，3次设置秒）；S5增加一（设置中对所选择变量加一）；S6减少一（设置中对所选择变量减一）。（5）主程序循环显示当前的时间并扫描按键S0对应P3.0（显示日期）和按键S1对应P3.1（显示闹钟时刻）是否有按下，并比较判断定时时刻是否到达；按键S2对应INT0中断用来设置日期，每按下一次可分别对年、月、日进行设置，P3.6和P3.7用来对所要设置的属性进行加一和减一操作，S7对应的P2.4统一的返回键，当处在中断设置状态时按此键可以返回至正常显示时间状态；按键S3对应INT1中断用来设置时间，操作同上面的日期设置；按键S4对应定时器T0，让T0工作在计数模式，通过设置计数初值为最大，当P3.3管脚来一个低电平时，加一后计数器产生溢出中断，以此用作外部中断来设置闹钟时刻。-2-第二章方案选择与系统框图及工作原理2.1方案选择本次实验采用了AT89S52型单片机，1602LCD液晶显示屏，蜂鸣器、发光二极管。为了实现时钟，定时，闹钟，秒表的功能，用到了单片机的外部中断，计时器中断，及Ｉ／Ｏ端口．2.2系统框图图2.1系统框图2.3工作原理程序循环显示当前的时间并扫描按键S0对应P3.0（显示日期）和按键S1对应P3.1（显示闹钟时刻）是否有按下，并比较判断定时时刻是否到达；按键S2对应INT0中断用来设置日期，每按下一次可分别对年、月、日进行设置，P3.6和P3.7用来对所要设置的属性进行加一和减一操作，S7对应的P2.4统一的返回键，当处在中断设置状态时按此键可以返回至正常显示时间状态；按键S3对应INT1中断用来设置时间，操作同上面的日期设置；按键S4对应定时器T0，让T0工作在计数模式，通过设置计数初值为最大，当P3.3管脚来一个低电平时，加一后计数器产生溢出中断，以此用作外部中断来设置闹钟时刻。AT89S52单片机按键模块LCD液晶显示模块蜂鸣器发光二级管-3-第三章硬件电路设计与分析3.1控制模块1.AT89S52图3.1.1AT89S52模块2.晶振电路-4-图3.1.2晶振电路3.复位电路图3.1.3复位电路以上三部分构成了单片机最小系统，其中P0和P2口的部分管脚接显示模块，P3口接控制模块，P2口的部分管脚接报警模块。3.2显示模块图3.2.1显示模块1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.5—5.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm-5-引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下表3.2.1所示:表3.2.1引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第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。-6-硬件连接原理图如下：图3.2.2硬件连接原理图3.3按键电路图3.3.1按键电路图S0显示日期（按下显示日期，弹起后回到显示时间状态）；S1显示闹钟（按下显示闹钟，弹起后回到显示时间状态）；S2设置日期（按键1次设置年，2次设置月，3次设置日）；S3设置时间（按键1次设置星期，2次设置时，3次设置分，4次设置秒）；S4设置闹钟（按键1次设置时，2次设置分，3次设置秒）；S5增加一（设置中对所选择变量加一）；-7-S6减少一（设置中对所选择变量减一）；3.4报警部分模块图3.4.1报警部分模块-8-第四章软件设计与分析4.1基本资源的使用本次实验采用了AT89S52型单片机，1602LCD液晶显示屏，蜂鸣器、发光二极管。为了实现时钟，定时，闹钟，秒表的功能，用到了单片机的外部中断，计时器中断，及Ｉ／Ｏ端口．表4.2.1资源功能表资源功能外部中断外部中断INT1设置时分秒（每按一次改变设置类型）外部中断INT0设置年月日（每按一次改变设置类型）定时器定时器T0用溢出中断设置闹钟（每按一次改变设置类型）定时器T1定时器中断（每隔1S调整一次时间）I/O端口P0，P2，P3LCD接口，蜂鸣器、发光二极管、按键4.2程序设计的基本思路主程序循环显示当前的时间并扫描按键S0对应P3.0（显示日期）和按键S1对应P3.1（显示闹钟时刻）是否有按下，并比较判断定时时刻是否到达；按键S2对应INT0中断用来设置日期，每按下一次可分别对年、月、日进行设置，P3.6和P3.7用来对所要设置的属性进行加一和减一操作，S7对应的P2.4统一的返回键，当处在中断设置状态时按此键可以返回至正常显示时间状态；按键S3对应INT1中断用来设置时间，操作同上面的日期设置；按键S4对应定时器T0，让T0工作在计数模式，通过设置计数初值为最大，当P3.3管脚来一个低电平时，加一后计数器产生溢出中断，以此用作外部中断来设置闹钟时刻。-9-4.3程序的主要流程图图4.3.1按键程序流程图否否否否是是YES是是开始S0是否被按下？定时器、计数器初始化S1是否被按下？定时是否到达？显示日期函数显示闹钟函数报警函数S7返回键是否按下？-10-图4.3.2年、月、日程序框图否否否否否否否是是是是是是是是是是是是显示日期函数S2按下INT0设置日期中断执行S2按2次？S2按3次？S2按4次？S5有按下？S6有按下？年+1年-1显示日期函数S5有按下？S6有按下？月+1月-1S7有按下？S7有按下？显示日期函数S5有按下？S6有按下？S7有按下？返回日加一日减一否否否否否否-11-第五章Protues仿真与调试本实验采用Keil4和Protues7.7SP2联合仿真调