用LCD设计的可调式电子钟

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1、单片机应用课程设计说明书用1602LCD设计的可调式电子钟专 业自动化学生姓名班 级自动化142学 号 14100指导教师蒋完成日期20年1月23日目录1 概 述 错. 误 !未指定书签2 课题研究背景与意义 错. 误 !未指定书签2.1 课题研究背景 错. 误 !未指定书签2.2 课题研究意义 错. 误 !未指定书签3 系统方案设计与主要设计工作 错. 误 !未指定书签3.1 设计任务 错. 误 !未指定书签3.2 功能要求说明 错. 误 !未指定书签4 设计课题总体方案 错. 误 !未指定书签4.1 硬件设计方案 错. 误 !未指定书签4.2 系统软件设计 错. 误 !未指定书签5. 软件

2、仿真及实物设计调试 错. 误 !未指定书签5.1PR0TUE仿真软件介绍 错误!未指定书签5.2 仿真运行结果说明 错. 误!未指定书签5.3 实物设计结果与调试 错. 误!未指定书签6课程设计实验总结 错. 误!未指定书签参考文献 错. 误!未指定书签附 录 错. 误 ! 未指定书签附录 1 ：程序清单 错. 误!未指定书签附录 2：系统电路原理图 错. 误!未指定书签附录 3：元器件清单 错. 误!未指定书签用1602LCD设计电子钟1 概 述数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。 数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示

3、时、分、秒，以 24 小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用 12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其 本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使 用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。2 课题研究背景与意义2.1 课题研究背景20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透 了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同 时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。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

4、步向着CMOS化、低功耗、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。下 面是单片机的主要发展趋势。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 称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。2.2 课题研究意义以单片机作为为电子钟控制器，可实现编程控制，更加灵活方便，而且可以实 现更多的功能。而通过分立器件搭建的驱动电路，不仅降低了设计成本，而且节约 了维修成本，提高了用户的经济利益。控制器的过流保护采用了软件保护和硬件保 护相结

5、合的方法，大大提高了其安全性能。远程控制单元的加入，扩大了无刷电机 控制器的应用范围，方便了控制与管理。编写合适的算法程序，将会使电机的控制 更加快速、稳定和安全可靠。3 系统方案设计与主要设计工作3.1 设计任务（一）设计题目：用1602LCD设计电子钟（二）设计目的与任务：1）选取STC89C52单片机作为核心控制芯片，绘制 STC89C52单片机最小系统 及相应外设单元1602LCD电路原理图;2）基于电路原理图，选取万用板作为基板制作单片机实物；3）编写C源程序文件，用1602LCD实现电子钟显示。3.2 功能要求说明此多功能数字电子钟采用 LCD1602显示时间。电子钟一上电即可显示

6、。用四个 调整按键调整时间，分别为 K1、K2、K3 K4,其中K1键为功能选择键，按一下调 节秒，两下是调节分钟，三下是调节闹钟小时; K2 为数值加一键; K3 为数值减一 键。K4为确认键。4 设计课题总体方案数字电子钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装 置。它的计时周期为 24 小时， 显示满刻度为 23时 59 分 59 秒，另外还有校时功能。 因此，一个基本的数字钟电路主要由显示器“时”，“分”，“秒”和单片机，还 有校时电路组成。8个数码管的段选接到单片机的 P0 口，位选接到单片机的P2 口。 数码管按照数码管动态显示的工作原理工作，将标准秒信号送入“秒

7、单元”，“秒 单元”采用 60 进制计数器，每累计 60 秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为 “分单元”的时钟脉冲。“分单元”也采用 60进制计数器，每累计 60分钟，发出 一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时单元”。“时单元”采用 24 进制计时 器，可实现对一天 24小时的累计。显示电路将“时”、 “分”、“秒”通过 LCD1602 显示器显示出来。图 4-1 设计总原理图4.1 硬件设计方案此设计的硬件采用STC89C525片及LCD602显示器，独立式按键组成的多功能 电子钟。设计中是采用单片机的内部定时器定时，硬件组成框图如图 4.1 所示： 图 4-2 程序框图本文可调时钟设

8、计原理主要利用 STC89C52单片机,由单片机的P0 口控制数码 管的位显示，P2 口控制数码管的段显示，P1 口与按键相接用于时间的校正。在设 计中引入电源电路，外部电源系统产生 +5V电压，用于给CPU及显示电路提供工作 电压，这是数字时钟正常工作时的总电压。整个系统工作时，秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统 的精度，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用 60 进制计数器，每 累计 60 秒发出一个“分脉冲”信号， 该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。 “分 计数器”也采用 60进制计数器，每累计 60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信 号将被送到“时计数器”

9、。“时计数器”采用 24进制计时器，可实现对一天 24小 时的累计。显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出，通过LED液晶显示器显示出来。校时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器或者秒计数 器来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。该多功能数字电子钟单片机由最小系统、按键模块、LCD显示模块、USB接口电路模块组成，各模块的功能如下：（1）单片机最小系统STC89C52R是STC公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS位微控制器，具有 8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是做了很 多的改进使得芯片具有传统 51单片机不具备的功

10、能。在单芯片上，拥有灵巧的8位 CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C5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。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM 32位I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPRO,MMAX810复位电路，3个16位定时器/计 数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结 构），全双工串行口。另外 STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可 选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM定时器/计数器、串口、中 断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单

11、片机一切工作 停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz 6T/12T可选。（2）LCD显示电路LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就 有显示，这样即可以显示出图形。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等 的点阵型液晶模块。它由若干个 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的间隔，每行之间也有间隔，起到了 字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义

12、 CGRAJM显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显 示字符和数字）。市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的 字符型液晶。图4-3 LCD1602显示仿真电路（3）USB接 口电路接上一个电容组成的滤波电路和电源显示灯组成一个电源接口，为单片机工作 供电。（4）晶振电路和复位电路STC89C5勿脚XTAL1和 XTAL2与晶体振荡器及电容 C2、C3按图4-2-3所示方式连 接。晶振、电容C2/C3及片内与非门（作为反馈、放大元件

13、）构成了电容三点式 振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容 C2、C3的容量有关，但主要由晶振频率 决定，范围在033MHz之间，电容C2、C3取值范围在530pF之间。根据实际情况，本设计晶振选择频率为12MHZ电容选择30pF如图（4-2-3 ） 经计算得单片机工作胡机器周期为：12X( 1* 12M =1us。振荡器的振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上。时钟发生器是个二分频 的触发器，将振荡器的信号频率 fosc除以2,向CPU提供两相时的时钟信号。复位电路时钟电路工作后，在REST管脚上加两个机器周期的高电平， 芯片内部开始进行 初始复位。图 4-4 晶振和复位电路( 5 )

14、按键模块用四个调整按键调整时间，分别为K1、K2、K3、K4,其中K1键为功能选择键，按一下调节秒，两下是调节分钟，三下是调节闹钟小时； K2 为数值加一键； K3 为数 值减一键。K4为确认键。图 4-5 按键电路4.2 系统软件设计本系统软件设计由主程序、初始化程序、LC显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、校对设置程序、EEPRO读写程序等组成。主要程序设计流程图如下所示：图 4-6 主要程序设计流程图4.3 系统程序流程图在编程上，首先进行了初始化，定义程序的的入口地址以及中断的入口地址，在主程序开始定义了一组固定单元用来储存计数的时. 分.秒，在显示初值之后，进入主循环。 在主程序中，

15、 对不同的按键进行扫描， 实现时间调整， 复位清零等功能， 系统总流程图如下图 4-3。图 4-7 按键处理流程图 时间显示是先秒个位计算显示， 然后是秒十位计算显示， 再是分个位计算显示， 再然后是分十位显示， 再就是时个位计算显示， 最后是时十位显示。 如图 4-8 所示： 图 4-8 时钟显示顺序5. 软件仿真及实物设计调试5.1PROTUE仿真软件介绍Proteus 软件是 Labcenter Electronics 公司的一款电路设计与仿真软件，它 包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用 来完成电路原理图的布图与仿真。Proteus的软件仿真基于 VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路， 比如键盘、LED LCD等等。通过Proteus 软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。5.1电子钟系统PROTUE仿真用PROTUE&件，根据数字电子钟的原理图，画出仿真图，得到的所示。图 5.1 仿真图5.2 仿真运行结果说明电子时钟主要的设计要求是能够实现时钟的一般功能，以及包括时间的调整