毕业设计(论文)基于单片机的电子时钟设计2.doc
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1、摘要 电子时钟在日常生活中随处可见,应用比较广泛。基于单片机控制的电子时钟具有计时精准,制作成本低等优点。因此拥有比较高的实用性。本系统的电子时钟以单片机为核心,通过1602液晶显示时间。同时还有3个按键来调节时间,分别为功能键,增大键和减小键。源程序代码是在keil软件的环境下编写完成。关键词:单片机 液晶 keil软件 AT89C51 Abstract The clock in daily life everywhere, apply more extensive. Based on single-chip microcomputer control of electronic timin
2、g accurate, has made the clock low cost etc. Thus possess higher practicability.This system of electronic clock based on singlechip, by 1602 LCD display time. At the same time also has 3 buttons to adjust the time, respectively function keys, increase keys and reduce keys. Source code is keil softwa
3、re environment in writing complete.Keywords: microcontroller LCD keil software AT89C51目录第一章 绪论11.1 概述11.1.1 本设计电子时钟的功能11.1.2单片机概念11.1.3单片机应用系统11.1.4单片机的应用领域11.1.5单片机的应用特点21.1.6单片机产品21.2电子时钟介绍2第二章 硬件特性42.1 AT89C51单片机42.1.1单片机标号信息及封装类型42.2 1602 液晶52.3 蜂鸣器7第三章 系统设计83.1 单片机电路设计83.2 外围电路设计9第四章 程序设计与调试114
4、.1 Keil软件介绍114.2 中断服务程序114.3键盘扫描程序114.4 液晶显示程序124.5 总程序与系统调试124.5.1 系统调试15 4.5.2 程序清单.17结 论23致 谢24参考文献:25第一章 绪论1.1 概述1.1.1 本设计电子时钟的功能设计是基于单片机控制,液晶显示的时钟,以AT单片机为核心驱动1602液晶,分别显示时,分,秒,并且按秒实时更新,还有整点提示功能。同时设置了功能选择键,数字增大键,数字减小键,按一下功能键光标则在秒位置闪烁,按两下则在分位置,按三下则在时位置,在按键的同时蜂鸣器发出“滴”的声音来告知用户有键按下。只有当按下功能选择键后,数字增大键和
5、数字减少键才会有效,从而避免用户的误操作而影响时钟的精度。液晶的背光亮度和数字显示的清晰度也可以通过调节滑动变阻器来调节,这可以有效的保护液晶的使用寿命,减少电能的损耗。1.1.2单片机概念单片机是单片微型计算机SCMC(single chip micro computer)的译名简称,它是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。由于它完全做嵌入式应用,
6、故又称为嵌入式微控制器(embedded microcontroller)。国际上常把单片微机称为微控制器MCU(micro controller unit)。而在国内通常习惯称为“单片微机”或“单片机”。1.1.3单片机应用系统在实际应用中,需要以单片机芯片为核心扩展外围电路和外围芯片,构成具有应用功能的计算机系统,称为单片机系统。单片机应用系统包括以下3个组成部分: 信号传感装置:相当于人的感知器官,感受外界的相关信息。 执行机构:相当于人的手足,做出具体动作。 单片机系统:相当于人的大脑,接受信号传感装置收集到的各种信息,进行计算、比较、判断等处理,并向执行机构发出动作命令。显然单片机是
7、整个系统的核心,具有一定的智力功能,是完成系统工作、实现系统功能的关键。1.1.4单片机的应用领域 目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 1.在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低
8、、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。 2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用 可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱
9、、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。 4.在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。 5.单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领
10、域都有着十分广泛的用途 1.1.5单片机的应用特点面向控制 在线应用 嵌入式应用1.1.6单片机产品 通用型单片机是由专门单片机芯片厂家生产的供广大用户选择使用的具有基本功能的芯片,性能全面,适应性强,能满足多种控制的需要。但使用时用户必须进行二次开发设计。目前世界上通用单片机芯片的主要有: STC单片机 PIC单片机 EMC单片机 ATMEL单片机(51单片机) PHLIPIS 51PLC系列单片机(51单片机) HOLTEK单片机 TI公司单片机(51单片机) 松翰单片机(SONIX)。 1.2电子时钟介绍电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置,与传统的机械钟相比,它具有走时准
11、确、显示直观、无机械传动装置等优点,因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到数字电子钟。数字电子钟除了在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用,还可以改装在摩托车和汽车上,LCD显示,带蓝色背光,白天在太阳光下也能非常清楚的看到显示时间,关钥匙可以关闭蓝色背光,时间还能显示也不会清零,因LCD的显示耗电量很省的,所以一直工作也不必担心耗电问题。在骑摩托车时,为了看时间,先要停下车子,取出手机,才能看时间,是否有点麻烦,现在车上改装了一个蓝色背光的液晶电子钟后,不管白天黑夜色,随时可以看时间,非常方便。第二章 硬件特性2.1 AT89C51单片机2.1.1单片
12、机标号信息及封装类型 1、单片机标号信息 本系统是以Atmel公司生产的单片机为控制芯片,芯片上的全部标号为AT89C51。 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh 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。2、单
13、片机外部引脚介绍 VCC:供电电压。 GND:接地。 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P0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
14、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。P2口当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”
15、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,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。 REST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/P
16、ROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 /PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部
17、数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。 3、振荡器的特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有
18、余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.2 1602 液晶在日常生活中,我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件,如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到,显示的主要是数字、专用符号和图形。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。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。在单片机系统中应用晶液显示器作为输
19、出器件有以下几个优点: (1)显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不像阴极射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新新亮点。因此,液晶显示器画质高且不会闪烁。 (2)数字式接口液晶显示器都是数字式的,和单片机系统的接口更加简单可靠,操作更加方便。 (3)体积小、重量轻 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 (4)功耗低 相对而言,液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上,因而耗电量比其它显示器要少得多。LCD1602主要技术参数:显示容量.l6X2个字符芯片工作电压.4.
20、55. 5V工作电流.2. Om A (5. OV)模块最佳工作电压.5. OV字符尺寸.2. 95X4. 35 (WXH) mm接口信号说明:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data I/ 02VDD电源正极10D3Data I/ 03VL液晶显示偏压信号11D4Data I/ 04RS数据/命令选择端(H/L)12D5Data I/ 05R/W读/写选择端 (H/L)13D6Data I/ 06E使能信号14D7Data I/ 07D0Data I/ 015BLA背光源正极8D1Data I/ 016BLK 背光源负极控制器接口说明:(1) 基本操作时序: 读状态 输入
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