毕业设计单片机智能电子钟设计.docx
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毕业设计单片机智能电子钟设计
目录
目录1
一设计内容及要求1
1.1设计内容1
1.2设计要求2
1.3设计报告主要内容2
二总体设计方案2
2.1设计方案原理图2
2.1.1原理框图2
2.1.2电路原理图4
2.1.3方案讨论4
2.1.4设计任务明晰5
2.2程序框图5
2.3调试7
2.3.1软件调试7
2.3.2仿真调试8
三项目设计总结或结论8
参考文献9
附录9
一设计内容及要求
1.1设计内容
以AT89C52单片机为核心，外加LCD1602。
制作一LCD显示的智能电子钟。
1.2设计要求
（1）计时：
秒、分、时、天、周、月、年。
（2）闰年自动判别。
（3）自定任意时刻自动开/关屏。
（4）计时精度：
误差≤1秒/月（具有微调设置）。
（5）键盘采用动态扫描方式查询。
所有的查询、设置功能均由功能键K1、K2完成。
1.3设计报告主要内容
单片机课程设计是以课题或项目设计方式开设的一门课程，具有较强的综合性、实践性，是工科、工程类院校电类的一门必修课。
是将单片机原理的理论知识转化为应用技术的重要环节。
这个环节不但可以加深对单片机原理的深入了解，而且还能培养学生的实践动手能力，开发学生的分析、解决问题的能力。
二总体设计方案
2.1设计方案原理图
2.1.1原理框图
2.1.2电路原理图
图二电路原理图
2.1.3方案讨论
方案一：
采用实时时钟芯片
实时时钟芯片具有年、月、日、星期、时、分、秒计时功能和多点计时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。
计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用CPU时间，程序简单。
此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具有永不停止的计时功能，具有可编程方波输出功能，可用作实时测控系统的采样信号等。
有的实时时钟芯片内还带有非易失性RAM，可用来长期保存但有时也需变更数据，由于功能完善，精度高，软件程序设计简单，且计时不占用CPU时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。
方案二：
软件控制
利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时和秒表计时。
该方案节省硬件成本，且能使设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而掌握单片机应用技术的程序设计方法，因此，本系统设计采用此种软件控制方式来实现计时。
而有Atmel公司的AT89C52是一种自带8KBFlash存储器的低电压、高性能的COMS8位微处理器。
该器件采用Atmel高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出引脚相兼容。
AT89C52将多功能8位CPU和闪存集成在一个芯片中，是一个高效的微控制器，使用也更方便，寿命更长，可以反复擦除1000次。
形成了强大的功能、使用灵活和具有较高性价比的微控制器。
它的功能强大，而且也比较容易购买，故本设计选用单片机芯片为AT89C52。
2.1.4设计任务明晰
采用AT89C52单片机作为系统的控制核心。
时钟数据通过市场上流行的时钟芯片DS1302来获取。
DS1302是DALLAS公司推出的涓流过串行接口与计算机进行通信，使的管脚数量减少。
实时时钟/日历电路可以计算2100年之前的秒、分、时、日、星期、月、年的具有闰年自动判别调整功能。
实时电路能够实现自定任意时刻自动开/关屏,采用LCDLM016L显示年、月、日、星期、时、分、秒。
通过开关实现微调，确保计时精确:
误差小于1秒/月。
DS1302时钟芯片的主要功能特性：
（1）能计算2100年之前的年、月、日、星期、时、分、秒的信息；每月的天数和闰年的天数可以自动调整；时钟可设置为24或12小时格式。
（2）31B的8位暂存数据存储RAM.
（3）串行I/O口方式使得引脚数量最少。
（4）DS1302与单片机之间能简单地采用串行的方式进行通信，仅需3根线。
（5）宽范围工作电压2.0-5.5V。
（6）工作电流为2.0A时，小于300nA。
功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mA。
2.2程序框图
图三
2.3调试
2.3.1软件调试
目前设计过程中容易造成原件和仪器仪表的损坏，而借助Keil和Proteus进行单片机系统的开发，可以节省设计成本，提高设计速度。
Keil软件包是一个功能强大的开发平台，它包括项目管理器、CX51编译器、AX51宏汇编器、BL51/LX51连接定位器、RTX51实时操作系统、Simulator软件模拟器及Monitor51硬件目标调试器。
它是一种集成化程度高的文件编译环境，主要功能为编译C语言源程序，汇编程序和混合语言源程序，连接和定位目标文件和库，创建HEX文件，调试目标程序等。
Keil是目前最好的51系列单片机开发工具之一。
Keil支持软件模拟仿真（Simulator）和用户目标测试（Monitor51）两种工作模式。
前者不需要任何单片机硬件即可完成用户程序仿真、调试，后者利用软件目标板中的监控程序可以直接调试目标硬件系统。
Proteus是一个完整的嵌入式系统软件、硬件设计仿真平台，它包括原理图输入系统ISIS、带扩展的Prospice混合模拟仿真器、动态元件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型VSM。
ISIS是Proteus系统的中心，具有超强的控制原理设计环境。
ProteusVSM最重要的特点是把微处理器软件作用在处理器上，并和该处理器的任何模拟和数字原件协同仿真，仿真执行目标码就像在真正的单片机系统上运行一样，VSMCPU模型能完整仿真I/O接口、中断、定时器、通用外部设备口及其他与CPU有关的外部设备，甚至能仿真多个处理器。
2.3.2仿真调试
图四仿真图
三项目设计总结或结论
一分耕耘，一分收获。
只有亲自用实践来验证这句话，在能得其要领。
经过这次单片机课程设计，我从一个单片机实践的门外汉，已经越升为略知一二的新手。
虽然还有很多有关单片机的应用有待学习，但万变不离其宗，只要深入了解单片的原理，全部知识点，各个细节，一切设计皆有可能。
在实验的开始几天，基本上没有收获，不知何从下手，不知所措。
为了看得更远，不妨站在前人的肩膀上，我在整体思路模糊的情况下，在网上大量招资粮，各种与电子时钟相关的文章，我阅读了不少。
随着涉猎的点滴积累，我对电子时钟的设计方案已经慢慢酝酿而成。
有了方向和不少知识储备后，在接下来的几天，几乎每天都有突破，虽然有时只是一句程序的修改或诞生，但那种收获的感觉很暖人心。
参考文献
《单片机原理与应用》倪云峰主编
《51单片机c语言教程》郭天祥主编
《51单片机原理与应用》陈海宴主编
《单片机c语言应用100历》王东锋主编
附录
项目设计
评语
项目设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineulongunsignedlong
ucharcodetable[]="2011:
01:
01000";
ucharcodetable1[]="00:
00:
0000:
00";
ucharcodetable2[]="0123456789";
sbitlcd_rs=P3^3;//定义LCD端口
sbitlcd_rw=P3^4;
sbitlcd_en=P3^5;
sbitSclk=P2^6;
sbitIo=P2^7;
sbitRst=P2^5;
sbitS1=P1^0;//菜单键
sbitS2=P1^1;//加键
sbitS3=P1^2;//减键
sbitS4=P1^3;//退出菜单键
sbitss=P1^4;//秒表键，第一次启动，第二次暂停，第三次清零
sbitFMQ=P2^3;
voidyue31（）;//31天的月份函数
voidyue30（）;//30天的月份函数
voidyue29（）;//29天的月份函数
voidyue28（）;//28天的月份函数
voidTiming（）;//闹钟设置
voidmiaobiao（）;//秒表函数
ucharcount,k1num;//声明秒的变量
charshi,fen,miao;//声明时分秒
uintnian,yue,ri,ji=0,mm=0;//声明年月日，秒表计数，和秒表按键次数
ucharf,s;//定时器/
voiddelay（ucharz）//延时函数
{
ucharx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidwrite_com（ucharcom）//lcd写指令
{
lcd_rs=0;
lcd_rw=0;
lcd_en=0;
P0=com;
delay（5）;
lcd_en=1;
delay（5）;
lcd_en=0;
}
voidwrite_data（uchardate）//lcd写数据
{
lcd_rs=1;
lcd_rw=0;
lcd_en=0;
P0=date;
delay（5）;
lcd_en=1;
delay（5）;
lcd_en=0;
}
voidmiaobiao（charkk）//秒表函数
{
ucharbiao_bai,biao_shi,biao_ge;
biao_bai=kk/100;
biao_shi=kk%100/10;
biao_ge=kk%100%10;
write_com（0x80+13）;
write_data（table2[biao_bai]）;
write_com（0x80+14）;
write_data（table2[biao_shi]）;
write_com（0x80+15）;
write_data（table2[biao_ge]）;
write_com（0x0c）;
}
voidwrite_fsm（ucharadd,uchardate）//计算时分秒位
{
ucharshi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com（0x80+0x40+add）;
write_data（0x30+shi）;
write_data（0x30+ge）;
}
voidwrite_nyr（ucharadd,uchardate）//计算月日位
{
uintshi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com（0x80+0x00+add）;
write_data（0x30+shi）;
write_data（0x30+ge）;
}
voidwrite_nian（ucharadd,uchardate）//计算年位，年是百位
{
uintbai,shi,ge;
bai=date/100%10;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com（0x80+0x00+add）;
write_data（0x30+bai）;
write_data（0x30+shi）;
write_data（0x30+ge）;
}
voidjiaxian（）//设置键盘加显
{
if（k1num!
=0）
{
if（S2==0）
{
delay（10）;
if（S2==0）
{
while（!
S2）;//松手检测
if（k1num==1）
{
miao++;
if（miao==60）
miao=0;
write_fsm（8,miao）;
//write_com（0x0e）;
write_com（0x80+0x40+8）;
}
if（k1num==2）
{
fen++;
if（fen==60）
fen=0;
write_fsm（5,fen）;
write_com（0x80+0x40+5）;
}
if（k1num==3）
{
shi++;
if（shi==24）
shi=0;
write_fsm（2,shi）;
write_com（0x80+0x40+2）;
}
if（k1num==4）
{
ri++;
if（ri==31）
ri=1;
write_nyr（8,ri）;
write_com（0x80+0x00+8）;
}
if（k1num==5）
{
yue++;
if（yue>12）
yue=1;
write_nyr（5,yue）;
write_com（0x80+0x00+5）;
}
if（k1num==6）
{
nian++;
if（nian==90）
nian=0;
write_nian（1,nian）;
write_com（0x80+0x00+1）;
}
if（k1num==7）
{
s++;
if（s==24）s=0;
write_fsm（11,s）;
write_com（0x80+0x40+11）;
}
if（k1num==8）
{
f++;
if（f==59）
f=0;
write_fsm（14,f）;
write_com（0x80+0x40+14）;
}
}
}
}
}
voidjianxian（）//设置键盘减显
{
if（k1num!
=0）
{
if（S3==0）//K3设置
delay（10）;
if（S3==0）
{
while（!
S3）;
if（k1num==1）
{
miao--;
if（miao==-1）
miao=59;
write_fsm（8,miao）;
write_com（0x80+0x40+8）;
}
if（k1num==2）
{
delay（5）;
fen--;
if（fen==-1）
fen=59;
write_fsm（5,fen）;
write_com（0x80+0x40+5）;
}
if（k1num==3）
{
shi--;
if（shi==-1）
shi=23;
write_fsm（2,shi）;
write_com（0x80+0x40+2）;
}
if（k1num==4）
{
ri--;
if（ri<1）
ri=31;
write_nyr（8,ri）;
write_com（0x80+0x00+8）;
}
if（k1num==5）
{
yue--;
if（yue<1）
yue=12;
write_nyr（5,yue）;
write_com（0x80+0x00+5）;
}
if（k1num==6）
{
nian--;
if（nian==0）
nian=90;
write_nian（1,nian）;
write_com（0x80+0x00+1）;
}
if（k1num==7）
{
s--;
if（s==0）
s=23;
write_fsm（11,s）;
write_com（0x80+0x40+11）;
}
if（k1num==8）
{
f--;
if（f==-1）
f=59;
write_fsm（14,f）;
write_com（0x80+0x40+14）;
}
}
}
}
voidkeyk4（）//S4是退出菜单键
{
if（S4==0）
{
delay（5）;
if（S4==0）
TR0=1;
{
while（!
S4）;
k1num=0;
write_com（0x0c）;//开显示，不显示光标，光标不闪烁
}
}
}
voidkeyk1（）//菜单光标设置
{
if（S1==0）
{
delay（10）;
while
（1）{
if（S1==0）
{
while（!
S1）;
k1num++;
TR0=0;//关定时中断
if（k1num==1）
{
write_com（0x80+0x40+8）;
write_com（0x0f）;//开显示，显示光标，光标闪烁
}
if（k1num==2）
{
write_com（0x80+0x40+5）;
write_com（0x0f）;
}
if（k1num==3）
{
write_com（0x80+0x40+2）;
write_com（0x0f）;
}
if（k1num==4）
{
write_com（0x80+0x00+8）;
write_com（0x0f）;
}
if（k1num==5）
{
write_com（0x80+0x00+5）;
write_com（0x0f）;
}
if（k1num==6）
{
write_com（0x80+0x00+1）;
write_com（0x0f）;
}
if（k1num==7）
{
write_com（0x80+0x40+11）;
write_com（0x0f）;
}
if（k1num==8）
{
write_com（0x80+0x40+14）;
write_com（0x0f）;
}
if（k1num==9）
{k1num=1;}
}
}
jiaxian（）;
jianxian（）;
keyk4（）;
}
}
voidinit（）//启动LCD初始化数据
{
ucharnum;
lcd_rs=0;
lcd_en=0;
shi=0;
fen=0;
miao=0;
nian=0000;
yue=7;
ri=1;
s=21;
f=48;
write_com（0x38）;//不监察忙信号
write_com（0x0f）;//显示开光标设置
write_com（0x06）;//显示光标移动设置
write_com（0x01）;//显示清屏
write_com（0x80）;//数据指针
write_com（0x80+0x00）;
for（num=0;num<16;num++）//延时15ms
{
write_data（table[num]）;//年月日的数据延时
delay（5）;
}
write_com（0x80+0x40）;
for（num=0;num<16;num++）
{
write_data（table1[num]）;//时的延时
delay（5）;
}
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
voiddisplay（）
{
if（count==20）//是秒是的时间
{
count=0;
miao++;
if（miao==60）
{
miao=0;
fen++;
if（fen==60）
{
fen=0;
shi++;
if（shi==24）
{
shi=0;
ri++;
}
if（yue==2）
{
if（（nian%4==0&&nian%100!
=0）|（nian%400==0））//计算闰年
{
yue29（）;
}
else
{
yue28（）;
}
}
elseif（（yue==4）|（yue==6）|（yue==9）|（yue==11））//计算大小月
{
yue30（）;
}
else
{
yue31（）;
}
if（yue>12）
{
yue=1;
nian++;
}
{
if（nian>999）
nian=0;
write_nian（1,nian）;
}
{
write_nyr（5,yue）;
}
{
write_nyr（8,ri）;
}
write_fsm（2,shi）;
}
write_fsm（5,fen）;
}
write_fsm（8,miao）;
{
write_fsm（11,s）;
}
{
write_fsm（14,f）;
}
}
}
voidyue31（）//31天的月份
{
if（ri>31）
{
ri=1;
yue++;
}
}
voidyue30（）//30
升级会员 