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1、惠州学院HUIZHOU UNIVERSITY 单片微型计算机与接口技术 课程设计 项 目_带有LCD显示的音乐倒数计数器 拓 展 万年历、闹钟 年级班别_ 姓名学号 指导教师 老师 2012年12月 目 录摘要 1一 前言 2 1.1 设计概括 2 1.2 设计要求 2二 系统设计 3 2.1 方案选择 3 2.2 系统框图设计 4三 硬件设计 4 3.1 整体硬件电路图 5 3.2 STC89C51单片机6 3.2.1 STC89C51单片机主要性能参数 6 3.2.2 STC89C51单片管脚说明7 3.2.3 单片机时钟电路 10 3.2.4 单片机复位电路 10 3.2.5 本设计所使
2、用功能 11 3.3 STC15F104单片机 11 3.4 STC15F104单片机 13 3.5 gdm 1602 LCD 14四 系统控制及软件设计 15 4.1 系统控制流程图 15 4.2 控制操作及功能 15 4.2.1 控制说明 15 4.2.2 设置万年历 16 4.2.3 设置闹钟 17 4.3对应功能编程 17 4.3.1 STC89C51主函数 17 4.3.2 LCD功能的头文件 17 4.3.3 按键调整的头文件 19 4.3.4 万年历运行头文件 27 4.3.5 闹钟运行头文件 30 4.5.7 STC15F104主函数 33五 调试和烧录35 5.1 编程工具C
3、51语言35 5.2 程序调试工具KEIL 35 5.3 单片机仿真软件在线调试PROTEUS 35 5.4 调试总结 36 六 制作感想 36 七 参考文献 37摘 要本设计是以STC89C52单片微型计算机为中心，及STC15F104单片微型计算机为辅的简单电路设计，通过按键输入，GDM1602LCD显示器及扬声器输出，实现万年历、可调定时闹钟、音乐闹铃等功能。LCD显示为可切换的万年历模式和闹钟模式，万年历模式为显示年、月、星期、日、时、分、秒；闹钟模式为显示万年历对应的时、分、秒和设定时常倒数的时、分、秒。闹铃为可编程的世上只有妈妈好音乐频率。主要辅助工具：编程：Keil uVisio
4、n2；仿真：proteus；程序烧：PZISP；实物调试：普中科技单片机开发实验仪HC6800EM3。关键字：万年历；可调定时闹钟；音乐闹铃；STC89C52；STC15F104； GDM1602LCD；Keil uVision2；proteus；HC6800EM3；一、前言1.1 设计概述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到了社会的各个领域，有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度。同时也使现代电子产品性能进一步提升，产品更新换代的节奏也越来越快。随着科技的发展和社会的进步，人们对数字钟的要求越来越高，多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变
5、化。数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路，走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校。单片计算机即单片微型计算机，是集CPU,RAM,ROM,定时/计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远远超多老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大地方便，而且大大的扩展了钟表原先的报时功能，诸如定时自动报警、0按时自动打铃、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以数字化为基础的，因此研究数字钟及扩大其应用有着非常现
6、实的意义。本设计是以STC89C52单片微型计算机为中心电路，及STC15F104单片微型计算机为辅助电路的简单电路设计，通过按键输入，GDM1602LCD显示器及扬声器输出，实现万年历、可调定时闹钟、音乐闹铃等功能。LCD显示为可切换的万年历模式和闹钟模式，万年历模式为显示年、月、星期、日、时、分、秒；闹钟模式为显示万年历对应的时、分、秒和设定时常倒数的时、分、秒。闹铃为可编程的世上只有妈妈好音乐频率。当设置好的倒数时间，倒数到零的时候，STC89C52单片微型计算机将连续输出一低电平信号，触发STC15F104单片微型计算机，使其输出一定的音乐频率控制扬声器，音乐闹铃将响起。1.2 设计要
7、求设计任务：利用89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒计数， 当倒计数为0时，则发出一段音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事。设计要求：定时闹钟的基本功能如下： 字符型LCD（162）显示器。 显示格式为“TIME 分分:秒秒”。 用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。 一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。 程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，按下操作键K1K4动作如下。（1） K1可调整倒计数的时间160分钟。 （2）K2设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。（3）K3设
8、置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。（4）K4设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。复位后LCD的画面应能显示倒计时的分钟和秒数，此时按K1键，则在LCD上显示出设置画面。此时，若：（1）按操作键K2增加倒计数的时间1分钟。（2）按操作键K3减少倒计数的时间1分钟。（3）按操作键K4设置完成。可扩充功能： 增加时钟及闹铃功能。 增加秒表计数功能。 增加万年历显示“年月日”。 增加多组倒计数功能。 二 系统设计2.1 方案选择方案一直接按要求完成老师的要求。这个方案相对很简单，简简单单的按键控制，相对于40脚多功能的强大STC89C51来说是很大程度上的浪费。对于自己刚刚学到的单
9、片机只是很多都用不上，也造成了实践不到位，从而没无法达到老师期望的理论与实践结合，彻底把握简单的微型计算机的控制。方案二达到老师的要求以外，添加生活上可以利用到的功能，如：万年历、闹钟等等。但出现了个严重问题：非系统性的编程，单片机无法同时进行多种应用运行，也就是只能单步进行。但在闹钟响起的时候，不能让编程跳出万年历运作，执行音乐程序，因此需要外置音乐模块。则再分两个小方案：1）使用外置的固定音乐模块，即直接购买商家做好的模块，这样就减少了制作的难度，但成本高。2）再增加一片微型计算机。经过设计考虑，使用廉价性能好且容易控制的STC15F104单片微型计算机，经过编程产生音乐频率取代外置音乐模
10、块。2.2 系统框图设计本项目的系统设计框图如图2-1所示：按键控制复位电路GDM1602 定时器电源STC89C52扬声器STC15F104图2-1 系统框图通过方案的选择，设计了上面的系统框图。由系统框图可看出，本设计由单片机AT89C51、STC15F104；LCD液晶显示器、控制键盘、蜂鸣器、复位单路和定时器电路几大模块构成。三 硬件设计本章主要讲以STC89C52单片微型计算机为中心电路，及STC15F104单片微型计算机为辅助电路电路硬件设计。主要硬件电路有：键盘控制电路、显示电路、复位电路、音乐电路等。3.1 整体硬件电路图 图3-1 接通电源初始化模式 图 3-2 设置好时间的
11、显示 图3-3 闹钟模式的显示由图3-1我们可以清楚地看到，本电路控制核心是STC89C51芯片。该方案通过九个按键进行控制，采用LCD1602显示，双行显示，位数足够多，并且容易控制，占用CPU的时间少，每次进行使能设置，把一个数据送到外部接口即可。3.2 STC89C51单片机STC89C51是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含4K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，具有标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具
12、有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C51系列单片机是单时钟/ 机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。3.2.1 STC89C51单片机主要性能参数STC89C51单片机的主要性能特点有：1.具有MCS51产品指令系统2.4字节可重擦写Flash闪速存储器3.1000次擦写周期4.全静态操作：0Hz-24Hz5.三级加密程序存储器6.128*8字节内部RAM7.32个可编程I
13、/O口线，2个16位定时/计数器，6个中断源8.可编程串行UART通道9.低功耗空闲和掉电模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器、串行通信口及中断系统断续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。10.一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路STC89C51单片机的引脚封装如图3-2所示。图3-4STC89C51的引脚排列3.2.2 STC89C51单片机管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电路。当P0口的管脚每一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸引或输出电源)4个PPL逻辑门电路.对端口写”1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信呈拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
