单片机课程设计报告数字时钟课程设计 .doc

单片机课程设计报告题 目：数字时钟课程设计 学生姓名： 学 号： 系 别：物理与电子信息系 专 业：电气工程及其自动化班 级：07电气（2） 指导老师： 摘要：2关键词：2一、前言2二、方案设计与论证41设计内容：42设计方案：4三、系统框图4四、硬件电路结构的设计51、时钟电路设计52、报时电路63、LCD显示电路64、复位电路85、校时电路8五、系统软件设计91、设计内容92程序流程图10六、总原理图12七、安装调试过程中出现的问题及解决方法131、硬件调试132、软件调试13八、设计总结和心得13参考文献14附录A：设计所用到的器件清单15附录B：电路PCB图16单片机数字时钟设计摘要：单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。这次课程设计通过对它的学习、应用，以STC89C52芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由5V直流电源供电，通过液晶显示器（LCD1602A）能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。关键词：STC89C52 单片机 LCD 1602A一、前言时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机STC89C52芯片和液晶显示器为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。二、方案设计与论证1设计内容：基本功能（必选）（1）准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。（2）小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位。 （3）校正时间功能（即调整时间）（4）总结检验电路设计结果 扩展功能（可选）（1）闹钟功能。（2）整点报时。 2设计方案：整个系统用单片机为中央控制器，有单片机执行采集时钟芯片的时间信号并通过显示模块来输出信号以及相关的控制功能。时钟芯片产生时钟信号，利用单片机的I/O口传给单片机；并通过I/O口实现LCD的显示。系统设有4个按键可以对时间年、月、日进行调整，还可以设置闹钟。还有一个按键是用来复位的。方案一：采用LED数码管显示，显示较为清楚，但是由于设计要求时钟功能比较重要，因此，如果用LED进行显示会使得硬件电路较为复杂，且在软件上实现也较难，为实现功能带来了一定的困难。方案二：采用LCD，电路比较简单且在软件设计上也相对简单，具有低功耗功能，能够满足设计最优的要求。因此，此次设计我采用的显示模块是LCD显示。三、系统框图 数字时钟电路系统由主体电路和扩展功能电路两主题组成。 四、硬件电路结构的设计1、时钟电路设计 时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准的，有条不紊的一拍一拍的工作。因此，时钟频率直接影响单片机的的速度，时钟电路也直接影响单片机系统的稳定性。电路设计如下图： 2、报时电路报时电路有2个电阻、一个PNP和一个蜂鸣器组成，其功能是整点报时，其电路图如下：3、LCD显示电路液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示部件了。1602A可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光。其各引脚功能见下表：引脚号符号状态功能1Vcc电源地2Vdd+5V逻辑电源3V0液晶驱动电源4RS输入寄存器选择1数据；0指令5R/W输入读写操作选择1读；0写6E输入使能信号7D0三态数据总线（LSB）8D1三态数据总线9D2三态数据总线10D3三态数据总线11D4三态数据总线12D5三态数据总线13D6三态数据总线14D7三态数据总线（MSB）*15E1输入上下两行使能信号*16E2输入上下两行使能信号LCD与单片机的原理图如下图：4、复位电路STC89C52单片机的复位是由外部复位电路来实现。复位引脚RST接一个电容到VCC，接一个电阻到地，就构成了上电复位电路。为了控制方便在接一个电阻和一个按钮开关到VCC。其电路图如下：5、校时电路4个按键分别接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口.其功能如下：P1.0口:表示功能移位键，键位选择要调整的时十位、时个位、分十位或分个位。P1.1口：表示数字“+”键，按一下则对应的数字加1。P1.2口：表示数字“-”键，按一下则对应的数字减1。P1.3口：表示退出校时。其电路图如下：五、系统软件设计1、设计内容 本设计的软件程序包括主程序、中断子程序、闹钟设定子程序、时钟显示子程序以及延时子程序等。本设计有由四个按钮组成的小键盘，这些案件可以任意改变当前状态。按功能移位键一次，表示当前要校对小时的十位；按第二次，表示当前校对的是小时个位；按第三次，表示当前校对的是分钟的十位；按第四次，表示当前校对的是分钟的个位；按下数字“+”键或数字“-”键可在当前校队的数字上相应加1或减1。系统软件采用语言编写。时钟最小计时单位是秒，使用定时器的方式，把定时器的定时时间定为50ms。这样，计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位：秒。计数20次可以用软件实现。秒计时是采用中断方式进行溢出次数的累积，计满20次，即得到秒计时。“秒”单元计满60，“分”单元内容加1；“分”单元计满60，“时”单元内容加1, “时”单元计满24，则将时、分、秒的内容全部清零。时钟程序设计步骤： （1）选择工作方式，计算初值；（2）采用中断方式进行溢出次数累计；（3）从秒分时的计时是通过累加和数值比较实现的；（4）主程序：主要进行定时器/计数器的初始化编程。（5）中断服务程序：进行计时操作；（6）加1子程序：用于完成对时、分、秒的加操作。2程序流程图主程序开始到1秒设定定时器常数,开中断显示时间T0中断现场保护重装定时器初值恢复现场秒值加一分加一秒缓冲单元清零分缓冲单元清零时加一时缓冲单元清零。类推。结束60分否？24否？20次？秒60？NNNN六、总原理图此次单片机数字时钟的设计采用STC89C52为主控制芯片，并有起定时器提供时钟，利用LCD进行显示，由复位电路进行复位，有4个按钮来调整时间，还有整点报时功能。下图为此次设计的总原理图：如上图所示，该设计把时钟信号显示在液晶显示器上，不仅结构简单清晰可见，而且省电也容易控制。数据的传输通过P0口进行控制，液晶显示的的灰度通过滑动变阻器来调节。七、安装调试过程中出现的问题及解决方法1、硬件调试 在调试过程中出现了2个问题：一是出现虚焊的地方较多；二是液晶显示器不显示，经检查时活动变阻器接反了。解决方法：用万用表测试，把虚焊的地方再焊好，接正滑动变阻器。2、软件调试在刚开始，显示程序不会写，因为是第一次用液晶显示器。经过查阅相关的资料和问一些懂得的同学才把程序调好。八、设计总结和心得这次课程设计是我第二次将所学的知识综合应用到实际当中去的，在此次数字钟设计过程中，我更进一步的熟悉了芯片的结构及其工作原理和其使用方法。虽然在整个设计过程中遇到了很多问题，但是通过我自己的思考和查看相关的资料都解决了。这次课程设计锻炼了我独立思考问题和通过查看相关资料来解决问题的能力，也教会我在以后的学习和工作当中要养成严谨、耐心的工作态度，遇到困难要主动出击，而不是坐着等别人给自己指导。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。参考文献1.姜志海 单片机原理及应用 电子工业出版社2土豆网 附录A：设计所用到的器件清单器件型号参考表示封装1kR1AXIAL0.35.1KR6AXIAL0.35.1KR5AXIAL0.312MY1XTAL150KRPKETIAO51PC2RAD0.151PC1RAD0.1300R2AXIAL0.38052U1DIP40C322uRAD0.2CON2J2SIP2CON9J4SIP9CON16J1SIP16PNPQ1TO-92ASPEAKERLS1LABASW-SPSTS6KAIGUAN附录B：电路PCB图