单片机智能电子钟大学论文.doc

目录
目录 1
一 设计内容及要求 1
1.1 设计内容 1
1.2 设计要求 2
1.3设计报告主要内容 2
二 总体设计方案 2
2.1 设计方案原理图 2
2.1.1 原理框图 2
2.1.2 电路原理图 4
2.1.3 方案讨论 4
2.1.4 设计任务明晰 5
2.2 程序框图 5
2.3调试 7
2.3.1 软件调试 7
2.3.2 仿真调试 8
三 项目设计总结或结论 8
参考文献 9
附录 9

一 设计内容及要求
1.1 设计内容
以AT89C52单片机为核心，外加LCD1602。制作一LCD显示的智能电子钟。
1.2 设计要求
(1) 计时：秒、分、时、天、周、月、年。
(2) 闰年自动判别。
(3)自定任意时刻自动开/关屏。
(4) 计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置）。
(5) 键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由功能键K1、K2完成。
1.3设计报告主要内容
单片机课程设计是以课题或项目设计方式开设的一门课程，具有较强的综合性、实践性，是工科、工程类院校电类的一门必修课。是将单片机原理的理论知识转化为应用技术的重要环节。这个环节不但可以加深对单片机原理的深入了解，而且还能培养学生的实践动手能力，开发学生的分析、解决问题的能力。
二 总体设计方案
2.1 设计方案原理图
2.1.1 原理框图
按键
实时时钟/
日历电路
定时电路
LCD显示电路

AT89C51
电源
图一 原理框图

2.1.2 电路原理图

图二 电路原理图
2.1.3 方案讨论
方案一：采用实时时钟芯片
实时时钟芯片具有年、月、日、星期、时、分、秒计时功能和多点计时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用CPU时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具有永不停止的计时功能，具有可编程方波输出功能，可用作实时测控系统的采样信号等。有的实时时钟芯片内还带有非易失性RAM，可用来长期保存但有时也需变更数据，由于功能完善，精度高，软件程序设计简单，且计时不占用CPU时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。
方案二：软件控制
利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时和秒表计时。该方案节省硬件成本，且能使设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而掌握单片机应用技术的程序设计方法，因此，本系统设计采用此种软件控制方式来实现计时。而有Atmel公司的AT89C52是一种自带8KB Flash存储器的低电压、高性能的COMS 8位微处理器。该器件采用Atmel高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出引脚相兼容。AT89C52将多功能8位CPU和闪存集成在一个芯片中，是一个高效的微控制器，使用也更方便，寿命更长，可以反复擦除1000次。形成了强大的功能、使用灵活和具有较高性价比的微控制器。它的功能强大，而且也比较容易购买，故本设计选用单片机芯片为AT89C52。
2.1.4 设计任务明晰
采用AT89C52单片机作为系统的控制核心。时钟数据通过市场上流行的时钟芯片DS1302来获取。DS1302是DALLAS公司推出的涓流过串行接口与计算机进行通信，使的管脚数量减少。实时时钟/日历电路可以计算2100年之前的秒、分、时、日、星期、月、年的具有闰年自动判别调整功能。实时电路能够实现自定任意时刻自动开/关屏,采用LCD LM016L显示年、月、日、星期、时、分、秒。通过开关实现微调，确保计时精确:误差小于1秒/月。
DS1302时钟芯片的主要功能特性：
(1) 能计算2100年之前的年、月、日、星期、时、分、秒的信息；每月的天数和闰年的天数可以自动调整；时钟可设置为24或12小时格式。
(2) 31B的8位暂存数据存储RAM.
(3) 串行I/O口方式使得引脚数量最少。
(4) DS1302与单片机之间能简单地采用串行的方式进行通信，仅需3根线。
(5) 宽范围工作电压2.0-5.5V。
(6) 工作电流为2.0A时，小于300nA。
功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mA。
2.2 程序框图

图三
2.3调试
2.3.1 软件调试
目前设计过程中容易造成原件和仪器仪表的损坏，而借助Keil和Proteus进行单片机系统的开发，可以节省设计成本，提高设计速度。
Keil软件包是一个功能强大的开发平台，它包括项目管理器、CX51编译器、AX51宏汇编器、BL51/LX51连接定位器、RTX51实时操作系统、Simulator软件模拟器及Monitor51硬件目标调试器。它是一种集成化程度高的文件编译环境，主要功能为编译C语言源程序，汇编程序和混合语言源程序，连接和定位目标文件和库，创建HEX文件，调试目标程序等。Keil是目前最好的51系列单片机开发工具之一。Keil支持软件模拟仿真（Simulator）和用户目标测试（Monitor51）两种工作模式。前者不需要任何单片机硬件即可完成用户程序仿真、调试，后者利用软件目标板中的监控程序可以直接调试目标硬件系统。
Proteus是一个完整的嵌入式系统软件、硬件设计仿真平台，它包括原理图输入系统ISIS、带扩展的Prospice混合模拟仿真器、动态元件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型VSM。ISIS是Proteus系统的中心，具有超强的控制原理设计环境。Proteus VSM最重要的特点是把微处理器软件作用在处理器上，并和该处理器的任何模拟和数字原件协同仿真，仿真执行目标码就像在真正的单片机系统上运行一样，VSM CPU模型能完整仿真I/O接口、中断、定时器、通用外部设备口及其他与CPU有关的外部设备，甚至能仿真多个处理器。
2.3.2 仿真调试

图四 仿真图
三 项目设计总结或结论
一分耕耘，一分收获。只有亲自用实践来验证这句话，在能得其要领。经过这次单片机课程设计，我从一个单片机实践的门外汉，已经越升为略知一二的新手。虽然还有很多有关单片机的应用有待学习，但万变不离其宗，只要深入了解单片的原理，全部知识点，各个细节，一切设计皆有可能。
在实验的开始几天，基本上没有收获，不知何从下手，不知所措。为了看得更远，不妨站在前人的肩膀上，我在整体思路模糊的情况下，在网上大量招资粮，各种与电子时钟相关的文章，我阅读了不少。随着涉猎的点滴积累，我对电子时钟的设计方案已经慢慢酝酿而成。有了方向和不少知识储备后，在接下来的几天，几乎每天都有突破，虽然有时只是一句程序的修改或诞生，但那种收获的感觉很暖人心。
参考文献
《单片机原理与应用》 倪云峰 主编
《51单片机c语言教程》 郭天祥 主编
《51单片机原理与应用》 陈海宴 主编
《单片机c语言应用100历》 王东锋 主编
附录

项目设计
评 语

项目设计
成 绩

指导教师
（签字）

年 月 日
程序
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long

uchar code table[]="2011:01:01 000";
uchar code table1[]=" 00:00:00 00:00";
uchar code table2[]="0123456789";

sbit lcd_rs =P3^3;//定义LCD端口
sbit lcd_rw=P3^4;
sbit lcd_en=P3^5;
sbit Sclk=P2^6;
sbit Io=P2^7;
sbit Rst=P2^5;
sbit S1=P1^0;//菜单键
sbit S2=P1^1;//加键
sbit S3=P1^2;//减键
sbit S4=P1^3;//退出菜单键
sbit ss=P1^4;//秒表键，第一次启动，第二次暂停，第三次清零
sbit FMQ=P2^3;

void yue31();//31天的月份函数
void yue30();//30天的月份函数
void yue29();//29天的月份函数
void yue28();//28天的月份函数
void Timing(); //闹钟设置
void miaobiao();//秒表函数

uchar count, k1num;//声明秒的变量
char shi,fen,miao;//声明时分秒
uint nian, yue,ri,ji=0,mm=0;//声明年月日，秒表计数，和秒表按键次数
uchar f,s;//定时器/

void delay(uchar z)//延时函数
{
uchar x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}

void write_com(uchar com)//lcd写指令
{
lcd_rs=0;
lcd_rw=0;
lcd_en=0;
P0=com;
delay(5);
lcd_en=1;
delay(5);
lcd_en=0;
}

void write_data(uchar date)//lcd写数据
{
lcd_rs=1;
lcd_rw=0;
lcd_en=0;
P0=date;
delay(5);
lcd_en=1;
delay(5);
lcd_en=0;
}

void miaobiao(char kk)//秒表函数
{
uchar biao_bai,biao_shi,biao_ge;
biao_bai=kk/100;
biao_shi=kk%100/10;
biao_ge=kk%100%10;

write_com(0x80+13);
write_data(table2[biao_bai]);
write_com(0x80+14);
write_data(table2[biao_shi]);
write_com(0x80+15);
write_data(table2[biao_ge]);
write_com(0x0c);

}
void write_fsm(uchar add,uchar date)//计算时分秒位
{
uchar shi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com(0x80+0x40+add);
write_data(0x30+shi);
write_data(0x30+ge);
}
void write_nyr(uchar add,uchar date)//计算月日位
{
uint shi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com(0x80+0x00+add);
write_data(0x30+shi);
write_data(0x30+ge);
}
void write_nian(uchar add,uchar date)//计算年位，年是百位
{
uint bai,shi,ge;
bai=date/100%10;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com(0x80+0x00+add);
write_data(0x30+bai);
write_data(0x30+shi);
write_data(0x30+ge);
}
void jiaxian()//设置键盘加显
{
if(k1num!=0)
{
if(S2==0)
{
delay(10);
if(S2==0)
{
while(!S2);//松手检测
if(k1num==1)
{
miao++;
if(miao==60)
miao=0;
write_fsm(8,miao);
//write_com(0x0e);
write_com(0x80+0x40+8);
}
if(k1num==2)
{
fen++;
if(fen==60)
fen=0;
write_fsm(5,fen);
write_com(0x80+0x40+5);

}
if(k1num==3)
{
shi++;
if(shi==24)
shi=0;
write_fsm(2,shi);
write_com(0x80+0x40+2);

}
if(k1num==4)
{
ri++;
if(ri==31)
ri=1;
write_nyr(8,ri);
write_com(0x80+0x00+8);

}
if(k1num==5)
{
yue++;
if(yue>12)
yue=1;
write_nyr(5,yue);
write_com(0x80+0x00+5);
}
if(k1num==6)
{
nian++;
if(nian==90)
nian=0;
write_nian(1,nian);
write_com(0x80+0x00+1);
}

if(k1num==7)
{
s++;
if(s==24)s=0;
write_fsm(11,s);
write_com(0x80+0x40+11);
}
if(k1num==8)
{
f++;
if(f==59)
f=0;
write_fsm(14,f);
write_com(0x80+0x40+14);
}

}
}
}
}
void jianxian()//设置键盘减显
{
if(k1num!=0)
{
if(S3==0)//K3设置
delay(10);
if(S3==0)
{
while(!S3);
if(k1num==1)
{
miao--;
if(miao==-1)
miao=59;
write_fsm(8,miao);
write_com(0x80+0x40+8);
}
if(k1num==2)
{
delay(5);
fen--;
if(fen==-1)
fen=59;
write_fsm(5,fen);
write_com(0x80+0x40+5);
}
if(k1num==3)
{
shi--;
if(shi==-1)
shi=23;
write_fsm(2,shi);
write_com(0x80+0x40+2);
}
if(k1num==4)
{
ri--;
if(ri<1)
ri=31;
write_nyr(8,ri);
write_com(0x80+0x00+8);
}
if(k1num==5)
{
yue--;
if(yue<1)
yue=12;
write_nyr(5,yue);
write_com(0x80+0x00+5);
}
if(k1num==6)
{
nian--;
if(nian==0)
nian=90;
write_nian(1,nian);
write_com(0x80+0x00+1);
}
if(k1num==7)
{
s--;
if(s==0)
s=23;
write_fsm(11,s);
write_com(0x80+0x40+11);
}
if(k1num==8)
{
f--;
if(f==-1)
f=59;
write_fsm(14,f);
write_com(0x80+0x40+14);
}
}
}
}
void keyk4()//S4是退出菜单键
{
if(S4==0)
{
delay(5);
if(S4==0)
TR0=1;
{
while(!S4);
k1num=0;
write_com(0x0c);//开显示，不显示光标，光标不闪烁
}
}
}
void keyk1()//菜单光标设置
{

if(S1==0)
{
delay(10);
while(1) {
if(S1==0)
{
while(!S1);
k1num++;
TR0=0; //关定时中断

if(k1num==1)
{
write_com(0x80+0x40+8);
write_com(0x0f);//开显示，显示光标，光标闪烁
}
if(k1num==2)
{
write_com(0x80+0x40+5);
write_com(0x0f);

}
if(k1num==3)
{
write_com(0x80+0x40+2);
write_com(0x0f);
}
if(k1num==4)
{
write_com(0x80+0x00+8);
write_com(0x0f);
}
if(k1num==5)
{
write_com(0x80+0x00+5);
write_com(0x0f);
}
if(k1num==6)
{
write_com(0x80+0x00+1);
write_com(0x0f);
}

if(k1num==7)
{
write_com(0x80+0x40+11);
write_com(0x0f);
}
if(k1num==8)
{
write_com(0x80+0x40+14);
write_com(0x0f);
}
if(k1num==9)
{k1num=1;}
}

}

jiaxian();
jianxian();
keyk4();
}
}

void init()//启动 LCD初始化数据
{
uchar num;
lcd_rs=0;
lcd_en=0;
shi=0;
fen=0;
miao=0;
nian=0000;

yue=7;
ri=1;
s=21;
f=48;

write_com(0x38);//不监察忙信号
write_com(0x0f);//显示开光标设置
write_com(0x06);//显示光标移动设置
write_com(0x01);//显示清屏
write_com(0x80);//数据指针
write_com(0x80+0x00);
for(num=0;num<16;num++)//延时15ms
{
write_data(table[num]);//年月日的数据延时
delay(5);
}
write_com(0x80+0x40);
for(num=0;num<16;num++)
{
write_data(table1[num]);//时的延时
delay(5);
}
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
void display()
{
if(count==20)//是秒是的时间
{
count=0;
miao++;
if(miao==60)
{
miao=0;
fen++;
if(fen==60)
{
fen=0;
shi++;
if(shi==24)
{
shi=0;
ri++;

}

if(yue==2)
{
if((nian%4==0&&nian%100!=0)|(nian%400==0))//计算闰年
{
yue29();
}
else
{
yue28();
}
}
else if((yue==4)|(yue==6)|(yue==9)|(yue==11))//计算大小月
{
yue30();
}
else
{
yue31();
}
if(yue>12)
{
yue=1;
nian++;
}
{
if(nian>999)
nian=0;
write_nian(1,nian);
}
{
write_nyr(5,yue);
}
{
write_nyr(8,ri);
}
write_fsm(2,shi);
}
write_fsm(5,fen);
}
write_fsm(8,miao);

{
write_fsm(11,s);
}
{
write_fsm(14,f);
}

}
}
void yue31()//31天的月份
{
if(ri>31)
{
ri=1;
yue++;
}
}
void yue30()//30天的月份
{
if(ri>30)
{
ri=1;
yue++;
}
}
void yue29()//29天的月份
{
if(ri>29)
{
ri=1;
yue++;
}
}
void yue28()//28天的月份
{
if(ri>28)
{
ri=1;
yue++;
}
}

void main()//主函数
{
P0=0;
init();
while(1)
{
keyk1();
display();
Timing();

if(ss==0)
{
delay(2);
if(ss==0)
{
mm++; //mm记录按键ss的按下次数
delay(5);
while(!ss);
}
}
if(mm==1)//如果ss第一次按下，开始启动秒表
{

ji++;
if(ji==100)
{
ji=0;
}

miaobiao(ji);
delay(50);

}
if(mm==3)
{
mm=0;
ji=0;
}

miaobiao(ji);
}

}
void time0() interrupt 1//中断子函数，定时器0设置为模式1,50毫秒的定时
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
count++;//时钟
}
void Timing()//定时闹钟设置。
{

if(shi==s&&fen==f)
FMQ=0;
else
FMQ=1;

21