LCD显示的定时闹钟.doc

西南科技大学单片机原理及接口技术课程设计报告课题名称LCD显示的定时闹钟姓 名刘XX学 号2011XXXX学 院制造科学与工程学院班 级机械11XX指导教师张XX 2014年 06 月 12 日 目录 1.设计要求.1 2.设计方案.1 2.1原理12.2系统总框图22.3原理及工作过程说明23.元器件介绍23.1AT89C5123.2 1602LCD液晶显示器53.3 其他重要元件64.软件设计84.1系统流程图84.2 源代码105.系统仿真205.1系统总图205.2设定时间时LCD显示20 5.3设定闹钟时LCD显示.215.4显示闹钟时LCD显示215.5待机时LCD显示21 6.实物图.227.实验总结及心得体会23 8.参考资料.241.设计要求 使用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的定时闹钟LCD时钟，若LCD选择有背光显示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可使用。定时闹钟的基本功能如下：n 显示格式为“时时：分分”。n 由LED闪动来做秒计数表示。n 一旦时间到则发出声响，同时继电器启动，可以扩充控制家电开启和关闭。n 程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：00”， 按下操作键K1K4动作如下： (1) K1设置现在的时间。 (2) K2显示闹钟设置的时间。 (3) K3设置闹铃的时间。 (4) K4闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声。 设置当前时间或闹铃时间如下。 (1) K1时调整。 (2) K2分调整。 (3) K3设置完成。 (4) K4闹铃时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。本项目的难点在于4个按键每个都具有两个功能，以最终实现菜单化的输入功能。采用通过逐层嵌套的循环扫描，实现嵌套式的键盘输入。2. 设计方案2.1原理本LCD定时闹钟，是以单片机及外围接口电路为核心硬件，辅以其他外围硬件电路，用汇编语言设计的程序来实现的。根据C51单片机的外围接口特点扩展相应的硬件电路，然后根据单片机的指令设计出数字钟相应的软件，再利用软件执行一定的程序来实现数字钟的功能。由于采用集成芯片性的单片机来制作电子钟，这样设计制作简单而且功能多、精确度高，也可方便扩充其他功能，实现也十分简单。本设计是利用AT89C51单片机为主控芯片，由LCD、晶振、电阻、电容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路，通过编写软件程序来实现和控制的数字定时闹钟2.2系统总框图2.3原理及工作过程说明（1）定时闹钟的基本功能如下 ：（a）启动仿真软件，使用LCD液晶显示器来显示现在的时间 。（b）程序执行之后显示“00:00”，并且LED闪烁，表示开始已经计时。（c）由LED闪动来做秒计数表示。（d）当设定的闹钟时间到达后，闹铃开始发出声音。并且继电器导通。（2）按键功能如下 ：按键K1设置现在的时间和时调整；按键K2显示闹钟设置的时间和分调整；按键K3设置闹铃的时间和设置完成；按键K4闹铃ON/OFF的状态设置，设置为ON时连续三次发出“哗”的一声，设置为OFF发出“哗”的一声和闹钟时间到时，发出一阵声响，按下本键可以停止声响。（3）调整计时器时间如下 ：按下K1键，然后按K1调整小时，K2调整分钟，按下K3表示时间设置完成。（4）调整闹钟时间设置如下 :按下K3键，然后按K1调整小时，K2调整分钟，按下K3表示闹钟设置完成。3.元器件介绍3.1AT89C51本设计的核心硬件就是89C51芯片,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.1引脚图3.1.2引脚功能介绍P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写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/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。当P2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。保持RST脚两个机器周期以上的高电平时间即可复位。ALE/PROG：ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供一个地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中。PROG为该引脚第二功能，在对片内FLASH存储器编程时，此引脚作为编程脉冲输入端。 PSEN：片外程序存储器的读选通信号。低电平有效。 EA/VPP：当EA为低电平时，只读取外部的程序存储器中的内容；当EA为高电平时，在PC值不超过0FFFH时，单片机读片内程序存储器的程序，但PC超过时，自动转向片外60KB程序存储器中的程序。 XTAL1：片内振荡器反向放大器和时钟发生器电路的输入端。 XTAL2：片内振荡器反向放大器的输出端。3.2 1602LCD液晶显示器3.2.1引脚图3.2.2引脚功能第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。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714脚：D0D7，数据总线，与单片机的数据总线相连，三态。第15脚：背光板电源，通常+5V。第16脚：背光板电源地。3.3 其他重要元件3.3.1独立式键盘的接口电路在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息。这时，可将每个按键接在一根I/O接口线上，这种方式的连接称为独立式键盘。每个独立式按键单独占有一根 I/O接口线，每根I/O接口线的工作状态不 会影响到其他 I/O接口线 。这种按键接口电路配置灵活，硬件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O接口线，I/O接口线浪费较大。故只在按键数量不多时采用这种按键电路。在此电路中，按键输入都采用低电平有效。上拉电阻保证了按键断开时，I/O接口线有确定的高电平。当I/O接口内部有上拉电阻时，外电路可以不配置上拉电阻。3.3.2电磁继电器电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。3.3.2 PNP三极管 PNP型三极管由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成,电流从发射极E流入的三极管.PNP型三极管发射极电位最高,集电极电位最低,UBE<0.4.软件设计4.1系统流程图4.2 源代码#include <reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table1="NOW TIME" uchar code table2="SHOW ALRAM" uchar code table3="SET TIME" uchar code table4="SET ALRAM"sbit lcden=P34;sbit lcdrs=P35;sbit lcdrw=P36;sbit K1=P10;sbit K2=P11;sbit K3=P12;sbit K4=P13;sbit be=P25;sbit dula=P26;sbit wala=P27;sbit jdq=P23;sbit LED =P24;uchar flag,num,count,k1num,k2num,k3num,k4num;char miao,shi,fen,ashi,afen;/延时函数void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=100;y>0;y-);/蜂鸣器子程序void di()be=0;delay(100);be=1;/写命令函数void write_com(uchar com)lcdrs=0;lcdrw=0;lcden=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;/写数据函数void write_date(uchar date)lcdrs=1;lcdrw=0;lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;/写时间函数void write_sfm(uchar add,uchar date)uchar dateshi,datege;dateshi=date/10;datege=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+dateshi);write_date(0x30+datege); /显示时间函数void TimeInit() write_com(0x01);write_com(0x80+2);for(num=0;num<8;num+)write_date(table1num);delay(5); write_com(0x80+0x40+4);write_date(':');delay(5);write_sfm(2,shi);write_com(0x80+0x40+2);write_sfm(5,fen);write_com(0x80+0x40+5); /显示闹钟函数void DisplayAlarmTime()write_com(0x01);write_com(0x80+2); for(num=0;num<10;num+)write_date(table2num);delay(5);write_com(0x80+0x40+4);write_date(':');delay(5);write_sfm(2,ashi);write_com(0x80+0x40+2);write_sfm(5,afen);write_com(0x80+0x40+5);/设置当前时间void SetNowTime() write_com(0x80+2);for(num=0;num<8;num+)write_date(table3num);delay(5);write_com(0x80+0x40+4);write_date(':'); delay(5);write_sfm(2,shi);write_com(0x80+0x40+2);write_sfm(5,fen);write_com(0x80+0x40+5);if(K1=0)delay(5);if(K1=0)while(!K1);di();shi+;if(shi=24)shi=0; write_sfm(2,shi);write_com(0x80+0x40+2);if(K2=0)delay(5);if(K2=0)while(!K2);di();fen+;if(fen=60)fen=0;write_sfm(5,fen);write_com(0x80+0x40+5);if(K3=0)delay(5);if(K3=0)while(!K3);di();k1num=0;TR0=1;TimeInit(); /设置闹钟时间void SetAlarmTime() write_com(0x80+2);for(num=0;num<9;num+)write_date(table4num);delay(5);write_com(0x80+0x40+4);write_date(':'); delay(5);write_sfm(2,ashi);write_com(0x80+0x40+2);write_sfm(5,afen);write_com(0x80+0x40+5);if(K1=0)delay(5);if(K1=0)while(!K1);di();ashi+;if(ashi=24)ashi=0;write_sfm(2,ashi);write_com(0x80+0x40+2);if(K2=0)delay(5);if(K2=0)while(!K2);di();afen+;if(afen=60)afen=0;write_sfm(5,afen);write_com(0x80+0x40+5);if(K3=0)delay(5);if(K3=0)while(!K3);di();k3num=0;EA=1;flag=1;TimeInit();/键盘扫描函数void keyscan()if(K1=0)delay(5);if(K1=0)TR0=0;while(!K1);di();k1num+;if(k1num!=0)SetNowTime();elseif(K2=0)delay(5);if(K2=0)while(!K2);di();k2num+;if(k2num=1)DisplayAlarmTime();k2num=2;if(k2num=3)k2num=0;EA=1;TimeInit();elseif(K3=0)delay(5);if(K3=0)while(!K3);di();k3num+;if(k3num=1)write_com(0x80+0x40+2); write_date(' ');delay(100); write_com(0x80+0x40+3); write_date(' '); delay(100); write_com(0x80+0x40+5); write_date(' '); delay(100); write_com(0x80+0x40+6); write_date(' '); SetAlarmTime();elseif(K4=0)delay(5);if(K4=0)while(!K4);di();k4num+;if(k4num=1)di();k4num=2;flag=0;if(k4num=3)k4num=0;di();delay(500);di();delay(500);di();flag=1; if(flag=1&&shi=ashi&&fen=afen)jdq=0;be=be;delay(500);if(K4=0&&flag=1)delay(5);if(K4=0&&flag=1)while(!K4);di();flag=0;k4num=0;/lcd1602初始化void init()lcden=0;shi=00;fen=00;miao=0;ashi=12;afen=00;count=0;k1num=0;dula=0;wala=0; /write_com(0x38);/设置16X2显示，5X7点阵，8位数据接口write_com(0x08);write_com(0x01); /显示清0，数据指针清0write_com(0x06);/写一个字符后地址指针加1write_com(0x0c);/设置开显示，不显示光标 TimeInit();TMOD=0x01;TH0=0x4c;TL0=0x00;EA=1;ET0=1;TR0=1;/主函数void main()init();write_com(0x80);while(1)keyscan();/中断服务子程序void timer0() interrupt 1TH0=0x4c;TL0=0x00;count+;LED=0;if(count=20)count=0;miao+;LED=LED;if(miao=60)miao=0;fen+;if(fen=60)fen=0;shi+;if(shi=24)shi=0;write_sfm(2,shi);write_sfm(5,fen);5.系统仿真5.1系统总图5.2设定时间时LCD显示5.3设定闹钟时LCD显示5.4显示闹钟时LCD显示5.5待机时LCD显示6. 实物图7.实验总结及心得体会这次课程设计历时一周，在这一周的课程设计中，感受很多，收获很很多，主要在一下几个方面：(1)由于时间紧迫，因此指导老师布置课题后，我就开始制定整个课程设计的时间安排表。在计划表中，我确定了整个课程设计的步骤和时间安排，这也使我在接下来的设计过程中更有效率，忙而不乱。(2)在设计过程中，需要用到keil和protues这两款软件进行调试和仿真，通过这次课程设计，我从不了解这两款软件到对他们的基本功能有了掌握，这对我以后对这两种软件的使用有很大帮助。(3)课程设计过程中，程序的调试和仿真并不是很顺利，但是经过多次调试和修改后，程序满足了设计要求，后来经过不断的改进，使程序有条理，简洁易读。(4)在设计过程中，遇到了自己无法解决的问题，我会查阅相关的资料和同学们互相讨论，在这个过程中不仅使问题得到解决，有时还会产生一些新的想法和灵感，更重要的是，在讨论的过程中，我学会了团队协作，知道了团队精神的重要性，这对我以后的工作有着重要的意义。(5)虽然这是个看似简单的课程设计，但是它包含了在设计过程中的完整步骤，我们也要对它重视，以严谨的态度来对待，熟悉产品的开发和生产过程。当进行多次尝试仍然没有得到预期的效果时，不能失去信心，更不能轻易放弃。总而言之，这一次的课设对我的帮助很大，是我真正的认识到了理论与实际的区别，这将成为我学习目标和动力，更进一步的挖掘自己的能力，是自己获得进一步的提高。8.参考资料1单片机原理及应用（第二版） 张毅刚 彭喜元 彭宇 高等教育出版社2单片机原理及应用技术 余发山 中国矿业大学出版社3单片机编程与入门 刘和平 重庆大学出版社4单片机原理及接口技术(C51编程)张毅刚 彭宇 赵光权 人民邮电出版社551单片机学习视频教程：