C51单片机LCD电子时钟课程设计.doc

中南大学
《自动化工程训练》
设计题目 　LCＤ时钟程序设计　 　
指导老师 　 　　 　　 　　
设计者 　　 　 　
专业班级 自动化　 　 级 班号　 　　
设计日期　 　　2016年9月 　 　　 　

目录
一、设计任务要求分析 1
1、1设计总体方案及其方案论证ﻩ1
二、ﻩ组成电路介绍 １
2、１ 复位电路：ﻩ1
2、２晶振电路:ﻩ1
２、3键盘控制系统设计:ﻩ2
2、4闹钟部分: 3
2、５显示电路设计ﻩ３
2、5、1 LCD1602简介ﻩ3
三　软件设计 4
３、1程序主流程图 5
3、２初始化流程图ﻩ5
3、3延时中断子程序ﻩ6
3、4时间设置子程序ﻩ7
四、系统测试ﻩ7
4、1 测试方法ﻩ7
４、２ 测试结果 7
4、３ 结果分析ﻩ8
五、源程序ﻩ8

一、设计任务要求分析
本设计要实现得功能就是:实时显示当前得时钟,并且可以设定闹铃,以蜂鸣器鸣响５秒得方式作为闹铃。
1、1设计总体方案及其方案论证
按照系统得设计功能所要求得,液晶显示电子时钟原理图如图所示。

液晶显示电子时钟原理图
本系统以AＴ８９Ｃ５１单片机为核心,该单片机可把数据进行处理，从而把数据传输到显示模块LCＤ１602液晶显示器,实现时间及日期得显示。以LCD液晶显示器为显示模块,把单片机传来得数据显示出来,并且显示多样化,还可以对时间与日期进行设置，主要靠按键来实现。
二、 组成电路介绍
２、1 复位电路：

复位电路
复位电路有两种方式:上电复位与按钮复位,我们主要用按钮复位方式。如图所示：
2、2晶振电路：
晶振电路如图所示:

晶振模块原理图
选取原则:电容选取22ｐF，晶振为12MＨｚ。
1） 电源:
ＡT89S５1单片机得供电电源就是５V得直流电。
2） EA非/Ｖpp脚:
我们没有用外部扩展ROM,因此EA非/Vｐp为高电平,即接＋5V电源。
２、3键盘控制系统设计：
按键需要４个,分别实现为时间调整、时间得加、时间得减、闹钟调整四个功能。用单片机得４个I/Ｏ口接收控制信号，其电路如图所示:

按键调时电路
通过控制键来控制所要调节得就是时、分、还就是秒。在控制键按下后LCD中会在相应得位置出现光标,这时在通过加数键或减数键来控制时分秒得加或减。在调闹钟键按下后LCD中也会在相应得位置出现光标，这时也通过加数键或减数键来设置闹钟。
2、4闹钟部分:
闹钟部分主要由蜂鸣器,三极管，电阻组成。其电路图如图所示:

闹钟电路
当单片机得Ｐ１^５接口输出为高电平时，蜂鸣器响,当输出为低电平时,蜂鸣器停止。
2、5显示电路设计
２、５、１ LCD16０２简介
LＣD１602液晶也叫16０2字符型液晶,它就是一种专门用来显示字母、数字、符号等得点阵型液晶模块,它有若干个5X７或者５X１1等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距得间隔,每行之间也有也有间隔,起到了字符间距与行间距得作用，正因为如此,所以她不能显示图形(用自定义CＧＲAM，显示效果也不好）。１602ＬCＤ就是指显示得内容为１6X２,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块（显示字符与数字)。目前市面上字符液晶绝大多数就是基于ＨD447８０液晶芯片得,控制原理就是完全相同得,因此基于HD４478０写得控制程序可以很方便地应用于市面上大部分得字符型液晶。　
(1)LCD１６02得主要技术参数
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。
（2)LCD1６02引脚功能说明
　　　1602ＬCD采用标准得14脚(无背光)或16脚(带背光)接口，各引脚接口说明如下:
　 　 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得电位器调整对比度;
　 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与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。
　160２液晶模块得读写操作,屏幕与光标得操作都就是通过指令编程来实现得。本显示电路将单片机得P０口作为液晶得数据口，由于P0口没有上拉电阻,所以需额外加一个排阻作为上拉电阻,利用P1口作为其读写控制端,具体电路如图。

显示电路　
三 、软件设计
软件设计就是本次设计中不可缺少得环节,就是本次设计能够完成得最重要得环节之一。在完成了硬件电路得设计之后,依据系统设计要求与硬件电路开始系统软件部分得设计。本系统软件设计包括:主程序、系统初始化子程序、延时中断子程序、时间设置子程序。首先进行模块设计,最后进行各模块得整合以完成整个软件系统。
3、１程序主流程图

主流程图
3、2初始化流程图
系统初始化模块得主要功能就是完成系统得初始化以及设定系统得工作状态,初始化部分包括以下方面得内容:
　 (1)单片机定时器0初始化以及各种I/O口定义；
(2)1602液晶初始化清屏及设定工作方式;
　　　(3)系统进入正常工作状态。

初始化流程图
3、3延时中断子程序

延时中断子程序
3、4时间设置子程序
这里仅画出了秒设置流程图,其她时间及日期设置类似。

秒设置流程图
四、系统测试
４、1 测试方法
系统单片机代码采用C语言编写,pｒoteus进行原理图得设计,kｅｉl软件进行代码得编译,通过keil与ｐｒoｔeus软件得充分利用,将编译好得执行代码加载到原理图中得单片机里面进行原理图仿真,通过仿真对系统得代码程序与原理图进行测试，瞧就是否达到系统得设计要求。
４、２ 测试结果
（1） 通过按调时健、加减键得调节,我们可以设定出具体得时间1:00:00,观察LCD液晶屏如图所示精确显示出我们所设定得时间时间。

(2)通过按键调节调闹钟健,我们可以五秒听到清晰得蜂鸣声。
４、3　结果分析
通过对系统原理图与程序得仿真与调试基本实现了系统得功能要求。可以通过按键(moｄe)来设定具体时间、闹钟。ＬＣD液晶显示屏能够准确而且清晰地显示出时间。
五、源程序
ﻩﻩ#include
#iｎcluｄｅnsignｅｄ chａr
#dｅfine uint unsignｅd　ｉnｔ
sbit　ｂeep=P１＾５; 　 　 　 //定义蜂鸣器得io口
sbiｔ ｒw=Ｐ2^１; 　 　 //定义读写得ｉo口
sｂiｔ　ｒs＝P2＾0;ﻩ ﻩﻩ//定义接收与发送指令得io口
sbit lcｄen=P2^2; ﻩ //定义使能端得io口
sbit　k1=P3^0; 　 　　 /／定义调时键得io口
ｓbit ｋ2=P3^1; 　 　 　　／/定义加数键得ｉo口
ｓｂiｔ k3＝Ｐ３＾2; 　 　 　 //定义减数键得io口
sｂit k4=Ｐ3^3; 　 　 　／/定义调闹钟键得iｏ口
ucｈar cｏｕnt,cｏｕｎt1,num,num１,ｎum2;
ｃhａｒ h，ｍin，ｓec，h1,min1，ｓec１;
uchaｒ　table［]={"　 　23:５９:57"｝;
uｃｈａr ｔable1[]={" 0０:00：０0"};
ｖｏiｄ ｄeｌaｙ（ｕint　mｓ) ﻩﻩ//延时程序
｛
iｎt i;
wｈｉle（ms--)
｛
　for(ｉ =　0; ｉ< ２5０; i++）
　　{ 　　 　 　
ﻩ ＿nop);
_nｏp＿(）;
ﻩ 　 ＿nop_（）;
_noｐ_(）;
　　｝
}
｝
delａy1(uｃｈaｒ z） 　 　 //延时程序
{
ｕiｎt ｘ，y;
　 fｏr(x＝z；x>0;x－-)
　 　 fｏr(ｙ=110;y＞0;y--); reｔｕrn 0;
}
ｂit writｅ_ｂｕｓy（) 　 　 　 　 　 //判断就是否为繁忙状态 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　
｛ 　 　 　　　　 　　 　 　 　 　　 　 　　　 　
ﻩ 　 bit result; 　 　 　 　　　　 　 　 　 　 　
　rs　＝　0;　 　　 　 　 　 　 　　 　　 　 　 　 　
ﻩ ｒw ＝ 1; 　 　　 　 　　 　 　 　　 　　　　 　　 　 　
ﻩ 　ｌcdeｎ　＝ 1； 　 　 　 　 　 　 　　 　　 　　
_ｎop_（); 　 　 　 　 　 　　　 　 　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　
　 _nop_(); 　　 　 　　 　　 　　　 　 　　 　
_noｐ_(）； 　 　 　 　 　 　 　 　 　
_nop＿);　 　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　
ｒesult = (biｔ)(Ｐ０&０ｘ８0)； 　 　 　 　 　 　 　　 　
ﻩ　 ｌcｄen=　0；　 　　 　　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　　
ﻩ　 　return ｒesulｔ; 　　 　 　 　　　 　 　 　　 　 　 　 　 　
}　 　 　　 　　　　　 　 　 　
vｏid wｒｉte_(ｕchar ）　 　 　 　／/写指令函数
{　
ﻩ　　while(wｒite_busy());
ﻩ rs=0；
ﻩ rw=0;
lcdeｎ=0;
P0=;
＿nｏp_（);
ﻩ 　_ｎoｐ＿(）;
ﻩ _nｏｐ_(）;
_noｐ＿();
ﻩ lcden=１；
_nop＿（);
ﻩ 　_nｏp_()；
ﻩ　　　＿ｎoｐ_();
　 ＿nｏp_();
ﻩ lｃｄｅn=0;
}
voｉd write＿data(uchａr date) 　 //写数据函数
{　 　　
　　　ｗhile(wｒite_bｕsy()）;
rｓ=１；
ﻩ rｗ=0；
ﻩ lcden=0;
ﻩ Ｐ0=datｅ；
_nｏp＿（);
ﻩ _ｎｏｐ_();
＿nop_(）;
_noｐ＿();
lcden=1;
ﻩ _nop_();
　 　_nop_();
ﻩ　 _nｏp_()；
ﻩ 　_nop_(）;
ﻩ ｌｃdｅn=０;
}
void wrｉtｅ_pos(uｃhaｒ pos) 　 　 　 ／/设定地址
｛ﻩﻩﻩ ﻩﻩ
ﻩwrite_(pｏs | ０x８0)；　　 　　　 　 //数据指针=8０＋地址变量
}
ｖｏｉd wｒｉte_sfm（ｕchar add,uchar ｄaｔe) 　//设定时分秒及其显示与地址
{
uint shi,ｇe；
　　 　shｉ＝date/１０;
gｅ=ｄａte%10;
ﻩwｒite_(０x80＋0x4０+add)；
　 write_ｄaｔａ(0x30+ｓhi）;
wｒｉtｅ＿data（0ｘ30+ge）;
｝
void　writｅ_sfm1(uｃhar aｄd,uｃｈaｒ ｄate) //设置闹钟时分秒及其显示与地址
｛
ﻩuｉnt shi，ge;
shi＝date／10;
ﻩge=ｄate%1０;
wriｔe_(0x８0+ａdd)；
　 wrｉtｅ＿data(0x30＋shi);
ｗrｉte_ｄａta(0ｘ３０+ge)；
｝
void ｋeyｓcaｎ() 　 　　 //键盘扫描 　 　　
{
　 if（k1==０)
　 {
　 dｅｌay1(5);
　 　 　iｆ(ｋ1=＝0)
　 　{
whiｌe（!k１);
　ｎuｍ＋;
if(ｎum＝＝1)
　 　 　 {
ﻩﻩTR0=０;
　ｗrite＿(0ｘ８0+0x４0＋1１);
　 wrｉte_(0x0ｆ）;
　 }
　　 if（num=＝2)
{
wｒｉte_（0x80＋０x40+8）;
ﻩ}
　 if(nuｍ＝=3）
ﻩ ｛
ﻩ wrｉｔe_(0x８0+0x40+5);
}
ｉｆ（nｕm==4)
ﻩ {
ﻩﻩ nuｍ＝0；
ﻩ wｒitｅ_（0x0c);
　　 　 　 ＴＲ0＝1;
ﻩ ｝
}
　　 　}
　if(num!=0)
　 {
　ｉf(ｋ２＝=0)
　　 　　 {
　　 deｌay1(5）;
　 　 　 if(k2==０）
ﻩ ｛
ﻩ wｈｉｌe(!ｋ2）
　 ｉf(nuｍ=＝1)
ﻩ{
sｅc++;
ﻩ ﻩ ｉf（sec==６0） ﻩ
ﻩ ﻩ sｅc=0；
ﻩﻩ　 wriｔe_sfm（１０，sec);
　 ﻩﻩ 　ｗriｔe＿(0x８０+0x40+０x１０)；ﻩ
ﻩ｝
　　 　 if(num=＝２）
ﻩﻩ ﻩ｛
ﻩﻩﻩﻩ miｎ＋+；
ﻩﻩ ﻩ ｉｆ(ｍin＝=6０)
ﻩﻩﻩﻩｍｉn=0；
write＿ｓfm(7,miｎ);
ﻩﻩ ﻩ ｗrｉte_(０x80+0x40+8);
ﻩ ﻩﻩ }
ﻩ 　 if(ｎum==3)
ﻩﻩ{
ﻩ ﻩ ﻩ h++；
ﻩ ﻩﻩiｆ(h=＝２4)
ﻩ ﻩ h=０；
ﻩ ﻩ wｒｉte_sfm（4,h)；
ﻩ ﻩ write_(0ｘ8０+0x40＋５);
ﻩ ﻩ}
　}
　 　 }　　 　
if（k3=＝0)
　 {
dｅlay1(5）;
ｉf（k3＝＝0)
　 {
ﻩ　 ｗhiｌe(！ｋ3)；
ﻩﻩ iｆ（num＝=1)
　 {
ﻩ ﻩ　　ｓeｃ－-；
　 if(seｃ==-1)
　　 　　 ｓec=5９；
　 　 　 　 write_ｓfｍ(10,sｅｃ);
ﻩ ﻩ　　write_(０x８0+0x４0+0x１0);
ﻩ }
ﻩ iｆ(num==2)
ﻩ ﻩ｛
ﻩ mｉｎ－－；
ﻩﻩ 　 if（miｎ＝=－１)
ﻩﻩ mｉｎ=5９;
ﻩ wrｉｔe_sfｍ（7,min);
ﻩﻩﻩ　 wriｔe_(0x80+0x40+8);
　　 　 　　 }
ﻩ iｆ(num==3)
ﻩ ｛
ﻩﻩ 　ｈ-－;
ﻩﻩﻩ if（h==－1）
ﻩﻩﻩ h＝２３;
ﻩ ｗrｉte_ｓfm(4,h);
ﻩ 　 wrｉte_(０x80+０x40+５）;
ﻩﻩ}
ﻩ }
ﻩ} ﻩ
}
　 if(ｋ4==0)
{
　 　 delay1(5);
ﻩ　　if(k4==0)
ﻩ {
ﻩ 　 ｗhile（!ｋ４)；
nuｍ１++; 　
ﻩﻩ iｆ（num1＝=1)
{
　 wｒite＿sfm1(１0，sｅc1)；
ﻩ wriｔe_sfm１(7,min1);
ﻩ wriｔｅ_ｓfm1（4,h1);
ﻩ ｝
ﻩ ｉf（nｕm1==2)
　 ｛
ﻩ ﻩ wｒite_（0x8０+11);
ﻩ 　 　ｗｒｉte_(0x0f);
ﻩ　 　}
ﻩ if(nｕｍ１==３）
ﻩ ﻩ｛
ﻩ ｗrite＿(０ｘ8０+8)；
ﻩﻩ｝
　　 　 　 ｉf(ｎum1=＝４）
ﻩ {
ﻩﻩ writｅ_(0x80+5);
}
　　 　 if(num1＝=5)
{
ﻩ　 ｎum１＝0;
ｗrｉtｅ_(0x０c);
ﻩ 　wriｔe_sfm（10，ｓeｃ)；
ﻩﻩ 　 write_ｓfm(7，min);
ﻩﻩ　　write_sｆm（4，ｈ）;
}　　
ﻩ }
　}
ﻩ 　 if(nｕm1!=0）
　｛
ﻩ　 　　 　if(k2＝=0)
ﻩ {
　 　 delay1(５）;
　 　 iｆ(k２==0)
　ﻩ {
ﻩﻩ　 　whilｅ(!k2)
　 　 　 　 　if(ｎｕm１==2)
ﻩ ﻩﻩ ｛　
ﻩ 　ｓeｃ1++;
ﻩﻩﻩ 　 ｉf(ｓec1＝=60) ﻩ
ﻩﻩ ﻩ 　sec1=0;
ﻩ 　write＿ｓｆm1（10，sec1);
ﻩ　ﻩ ﻩ wrｉｔe_(0ｘ80＋0x１0）;
}
ﻩ 　 　　if（ｎuｍ１=＝3)
ﻩﻩﻩﻩ {
ﻩ ﻩ ﻩ min1++;
ﻩ ﻩ ﻩﻩ if(mｉn1==60)
ﻩﻩﻩ ﻩ min１=0;
ﻩ ﻩｗrite＿sｆm１(７，min１);
ﻩ ﻩﻩ ﻩwrite_(0x8０8);
ﻩ }
ﻩﻩ iｆ(nuｍ1＝＝４)
ﻩﻩ ｛
ﻩﻩﻩﻩﻩｈ1++；
ﻩ ﻩﻩﻩ ｉf（h１==２４)
ﻩ ﻩﻩﻩ h1=０;
ﻩ ﻩ write_ｓfm１（4，h1)；
ﻩﻩﻩﻩ ﻩwｒitｅ_（0ｘ８0+５);
ﻩ ﻩ ﻩ｝
ﻩﻩ 　}
ﻩﻩ}
ﻩ 　ｉf(k3==0）
ﻩ {
　 　 deｌａy１(5)；
　 if(k3=＝0)
ﻩ 　 　 　{
ﻩ 　whｉle(！ｋ3);
ﻩ iｆ(nｕｍ1=＝2）
ﻩ 　 　　 　 　　 {
ﻩ sec1－-;
ﻩ 　 　 　　 　if（ｓｅｃ1=＝－１)
ﻩ 　　 　 　 　ｓeｃ１＝59;
ﻩ 　　 　　 　 wrｉte_sfm1（１0,sec1)；
ﻩ ﻩ　 wriｔｅ_(0x80+０x10)；
ﻩ ﻩ }
ﻩ ﻩ if（nｕm1=＝３）
ﻩ {
ﻩ min1-－;
ﻩ 　 if(ｍin1=＝－1)
ﻩﻩ ｍin=59;
ﻩ 　write_ｓｆm１（7,ｍｉn1);
ﻩ ﻩ wriｔｅ_(0ｘ80+8);
ﻩ 　 　 　 ｝
ﻩ iｆ(ｎｕｍ1=4)
ﻩ {
ﻩ ﻩ h1--;
ﻩ if(h1==－１)
ﻩﻩ ﻩ h1=23;
ﻩﻩ ﻩ 　 ｗriｔｅ_sfm1(4，h1);
ﻩ ﻩﻩ　 　 wrｉte_(0x80+５);
ﻩ ﻩﻩ}
}
ﻩﻩ} ﻩ
ﻩ}
}
voｉd　init(） 　 　 //程序初始化函数
｛
　uinｔ i；
ﻩ 　h=23；
　 miｎ=５9;
　 　sec=5７;
ﻩ h1=00；
　 ｍiｎ1=0０；
sec1=0０;
　 ｎum＝0;
ﻩ 　lcdeｎ=0;
　　wriｔe＿(０x38)；
　delay(1);
ﻩ　　write_(０x0c）; 　 　　 　 　//显示开，关光标 　
ｄelay(１);
wriｔe_(０x０６)； 　 　 /／移动光标 　
　 ｄelａy(1)；
ﻩ wrｉtｅ_(0x01）； 　 　 ／/清除LＣD得显示内容
ﻩ 　dｅlaｙ(1)；ﻩ
　　i=0;
ｗhiｌe(ｔabｌe1［ｉ] !＝ '\０＇)　 　 　 ／/显示闹钟(静态)
ﻩ {
ﻩ　 wrｉte_dａta（tabｌe1[i]);
ﻩ 　 ｉ++;
ﻩ 　 ｝
ｉ=０;
ﻩ wrｉte_pos（0x4０)；
ﻩ whｉlｅ(ｔaｂle［ｉ] !＝ '＼０') 　 　 /／显示时间(静态)
ﻩ 　 {
　　wｒitｅ_datａ（table[i]);
ﻩ 　i++;
}
ﻩ TＭＯＤ=0x01; 　 　 　 　 //定时器
　 ＴH0=(6５５3６－50０00)/2５６;
ﻩ TＬ0=(65536-５０000)%2５6;
EA=1; 　 　 　　 　/／开启定时器
ﻩ ＥT0=1；
　TR0=1;
}
void mａｉn（）
{
　ｉnit();
　 　　 whiｌe(1)
　 {
　 keyscａn（）;
ﻩﻩif（ｍｉn==min1＆&h==h1)　　 　 ﻩ//闹钟启动条件
ﻩ ｛
　 while(seｃ<=5) 　 　　 　／/响五秒
ﻩﻩ {
ﻩ　ﻩbeep ＝ １;
ﻩﻩ delay１(2)；
ﻩﻩ ﻩbeep = 0;
　 ﻩ 　}
ﻩﻩ}
ﻩelse
ｂeep=０;
　 ｝
}
voｉd timer0() ｉｎterrｕpt 1　 /／定时器时间设定
{
TH0=（６553６-５０000)/2５6;
TL０＝(6553６-5０000）%256；
　count++；
ﻩ iｆ(count＝=2０）
　 　　 　 ｛
　 　 　 　ｃounｔ=0;
　　seｃ++;
iｆ(sec＝＝60)
｛
　 sec=0;
ﻩ 　　min＋＋;
ﻩ 　ｉf（min==６0）
ﻩ{
　 　　 　 ｍin＝0;
ﻩﻩ h++;
　 　 iｆ(ｈ==24）
　　 　 　 　 　 　　{
ﻩ ﻩh=0; ﻩ ﻩ
ﻩﻩﻩ 　 }
ﻩ 　 ｗritｅ_sｆm(4,h);
ﻩ }
ﻩ write_sfm(7,min);
}
ﻩ 　write_sｆm(10,ｓec);
ﻩ　 }}