单片机课程设计 51单片机实现电子时钟.docx
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单片机课程设计51单片机实现电子时钟
湖北文理学院
单片机课程设计
题目：
用51单片机实现电子时钟
院部物理与电子信息工程学院
专业名称电子信息科学与技术
班级1111
姓名杨庆月
学号**********
指导教师李刚
2013年12月09日
摘要-------------------------------------------------------------1
1单片机的相关知识-------------------------------------------1
1.1单片机的简介---------------------------------------------------1
1.2单片机的特点---------------------------------------------------1
1.389C52单片机的基本特点-------------------------------------------2
2电子时钟---------------------------------------------------3
2.1电子时钟的基本特点-----------------------------------------------3
2.2电子时钟的原理--------------------------------------------------4
3控制系统的硬件设计----------------------------------------4
3.1单片机型号的选择------------------------------------------------4
3.2lcd1602工作的原理----------------------------------------------4
3.3键盘电路的设计-------------------------------------------------6
3.4复位电路设计--------------------------------------------------------6
3.5时钟电路设计--------------------------------------------------7
3.6整体电路原理图------------------------------------------------7
4控制系统的软件的设计-------------------------------------8
4.1程序的设计-----------------------------------------------------8
4.2程序源代码-----------------------------------------------------8
5仿真结果和实物图----------------------------------------------19
5.1仿真结果-------------------------------------------------------------19
5.2实物图---------------------------------------------------------------19
6总结-----------------------------------------------------------------------------------------------20
参考文献-------------------------------------------------------21
摘要：
单片计算机即单片微型计算机。
由RAM,ROM,CPU构成，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，广泛应用于智能产业和工业自动化上。
而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。
本设计主要设计了一个基于AT89C52单片机的电子时钟。
并在1602上显示相应的时间。
并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。
具有时钟和日历的功能，年限显示范围是2013-2099（可修改），且具有闰年自动修正功能
关键字：
单片机；子时钟；键盘控制；LCD1602。
1单片机识的相关知识
1.1单片机简介
MCS-51是INTEL公司在成功推广的MCS-48单片机基础上加以改进而成的8位单片机。
这种单片机大约是上世纪70年代末推出的，内部程序可重写的为8751，外扩程序的是8031，一次性生产，不可改变程序的是8051。
外形一般为DIP40封装。
不久又推出了增强型的8052，其资源更加丰富。
以后又采用CHMOS技术推出了80c51,耗电大大降低。
到了90年代，INTEL公司把精力放到更赚钱的计算机上，将51单片机技术转让给了一此其它公司，如ATMELPhilips等半导体制造公司，使51系列单片机的市场份额不断扩大。
尽管十多年前就有人认为51单片机会很快淘汰，但事实证明51单片机经过不断的改进后，由于技术成熟，使用方便，至今在8位单片机市场仍然拥有庞大的用户。
特别是MCS-51技术的20年专利期限到期后，大量的兼容型号不断推出。
从上世纪90年代后期开始，美国ATMEL公司在掌握快速擦写的存储器后，推出了AT89C系列，此系列在中国获得了广泛的应用。
在此之前，由于可擦写的8751价格昂贵，国内长时间采用8031+27C64这样的外扩存程序储器方式。
51单片机最初只有DIP40这种很古老的封装，后来推出了CHMOS工艺的80C51后开始有了PLCC44这种相对较小的方形封装。
AT89C系列中开始有20脚的DIP20的精简型封装，这极大方便了在一些相对简单的单片机应用，缩小了PCB的体积。
20脚的有AT89C1051、AT89C1051、AT89C1051，对应程序存储器分别为1K、2K、4K。
标准的51为4K程序空间，128字节的RAM，32条端口，5个中断，2个定时/计数器，12个时钟周期执行一条基本指令，最长的除法为48个周期。
52为8K程序空间，256字节的RAM，32条端口，6个中断，3个定时/计数器。
AT89S51是可在板上直接下载程序的改进型号，并增加了看门狗功能，AT89C51只能在编程器下写入程序，所以经常会有人在PCB上安装IC插座，以便取下来编程更新程序。
AT的51系列后来也推出了单周期的51，但价格没什么优势，国内很少使用。
最近几年宏晶在国内大量推广STC51系列单片机，最近又推出不少所谓1T的单片机，价格较低
STC采用串口直接下载程序，写入程序很方便。
1.2单片机的特点
1.单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。
ROM称为程序存储器，只存放
程序，固定常数，及数据表格。
RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数
据。
2.采用面向控制的指令系统。
为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，
特别是单片机具有很强的位处理能力。
3.单片机的I/O口通常时多功能的。
由于单片机芯片上引脚数目有限，为了
解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于
何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。
4.单片机的外部扩展能力很强。
在内部的各种功能部件不能满足应用的需求
时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带
来了很大的方便。
1.389C52单片机介绍
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。
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”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AT89C52的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（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。
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/PROG：
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（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）。
2电子时钟
2.1电子时钟的基本特点
现在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
钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要
经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用用液晶显
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。
2.2电子时钟的原理
该电子时钟由89C52，1602液晶等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。
而电路中有四个控制按键，一个是选择，一个进行加数，一个进行减数，还有一个保存。
例如按下选择键，然后1602显示光标，此时可以用加或减来进行调节，在按下选择键，光标移到不同的单位上，同理进行调节，最后待日期时间调节好后，按下保存键，时钟开始计时。
3控制系统的硬件设计
3.1单片机型号的选择
通过对51单片机的学习，认为STC89C52是最理想的电子时钟开发芯片。
STC89C52，最终认为89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-52指令集和输出引脚相兼容。
还有一点重要原因，就是采用AT89C52时不能用开发板进行程序的下载，所以最终选用STC89C52进行设计。
3.21602工作原理及显示电路
字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背
光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样
1602液晶的基本的操作分为以下四种：
状态字读操作：
输入RS=低、RW=高、EP=高；输出：
DB0~7读出为状态字；
数据读出操作：
输入RS=高、RW=高、EP=高；输出：
DB0~7读出为数据；
指令写入操作：
输入RS=低、RW=低、EP=上升沿；输出：
无；
数据写入操作：
输入RS=高、RW=低、EP=上升沿；输出：
无。
如图1602模块的引脚
LCD1602正面
LCD1602背面
1602与单片机连接图
3.3键盘电路设计
本时钟采用四个按键控制，一个（实物图蓝色线24号引脚）是选择，一个进行加数（实物图紫色线25号引脚），一个进行减数（实物图灰色线26号引脚），还有一个保存（实物图白色线27号引脚）。
例如按下选择键，然后1602显示光标，此时可以用加或减来进行调节，在按下选择键，光标移到不同的单位上，同理进行调节，最后待日期时间调节好后，按下保存键，时钟开始计时。
3.4复位电路设计
单片机复位有上电复位和手动复位两种方式，上电复位是接通电源后利用RC充电来实现复位。
手动复位是通过人为干预，强制系统复位。
连接至9号复位引脚
复位电路如图所示，可以实现上电复位和手动复位功能。
3.5时钟电路设计
系统时钟源由内部时钟方式产生，时钟电路由12MH晶振和两个30PF瓷片电容组成，构成自激振荡，形成振荡源提供给单片机。
电容可在5PF到30PF之间选择，电容的大小对振荡频率有微小影响，可起频率微调作用。
3.6整体电路原理图
4控制系统的软件设计
4.1程序设计
由于C语言程序设计较汇编可读性强，可移植性，且可以大大降低编程的难
度和缩短开发周期，本系统程序采用c语言设计。
4.2程序源代码
#include//包含单片机寄存器的头文件
#include//包含_nop_（）函数定义的头文件
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitRS=P2^0;//寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚
sbitRW=P2^1;//读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚
sbitE=P2^2;//使能信号位，将E位定义为P2.2引脚
sbitBF=P0^7;//忙碌标志位，将BF位定义为P0.7引脚
ucharcodetable[]="2013-12-07WEEK6";//初始化液晶显示16
ucharcodetable1[]="TIME:
19-27-50";//14
ucharcount,s1num;
charsecond,minute,hour,day,month,year,week;
sbits1=P2^3;//功能键
sbits2=P2^4;//加键
sbits3=P2^5;//减键
sbits4=P2^6;//保存并退出
/*延时若干毫秒*/
voiddelay（ucharn）
{
uchari,a,b;
for（i=0;ifor（b=199;b>0;b--）
for（a=1;a>0;a--）;
}
/***********************************************
函数功能：
判断液晶模块的忙碌状态
返回值：
result。
result=1，忙碌;result=0，不忙
************************************************/
ucharBusyTest（void）
{
bitresult;
RS=0;//根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态
RW=1;
E=1;//E=1，才允许读写
_nop_（）;//空操作
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;//空操作四个机器周期，给硬件反应时间
result=BF;//将忙碌标志电平赋给result
E=0;//将E恢复低电平
returnresult;
}
/********************************************
函数功能：
写指令
入口参数：
dictate
*********************************************/
voidWriteInstruction（uchardictate）
{
while（BusyTest（）==1）;//如果忙就等待
RS=0;//根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令
RW=0;
E=0;//E置低电平（根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，
//就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"
_nop_（）;
_nop_（）;//空操作两个机器周期，给硬件反应时间
P0=dictate;//将数据送入P0口，即写入指令或地址
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;//空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=1;//E置高电平
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;//空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=0;//当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
}
/*********************************************
函数功能：
写数据
入口参数：
y（为字符常量）
**********************************************/
voidWriteData（uchary）
{
while（BusyTest（）==1）;
RS=1;//RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据
RW=0;
E=0;//E置低电平（根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，
//就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"
P0=y;//将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;//空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=1;//E置高电平
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;
_nop_（）;//空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=0;//当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
}
/******************************************
函数功能：
对LCD的显示模式进行初始化设置
*******************************************/
voidLcdInitiate（void）
{
ucharnum;
second=50;
minute=27;
hour=19;
week=6;
day=7;
month=12;
year=13;
count=0;
s1num=0;
E=0;
delay（15）;//延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间
WriteInstruction（0x38）;//显示模式设置：
16×2显示，
//5×7点阵，8位数据接口
delay（5）;//延时5ms?
，给硬件一点反应时间
WriteInstruction（0x38）;
delay（5）;
WriteInstruction（0x38）;//连续三次，确保初始化成功
delay（5）;
WriteInstruction（0x0c）;//显示模式设置：
显示开，无光标，
//光标不闪烁
delay（5）;
WriteInstruction（0x06）;//显示模式设置：
光标右移，字符不移
delay（5）;
WriteInstruction（0x01）;//清屏幕指令，将以前的显示内容清除
delay（5）;
WriteInstruction（0x80）;
for（num=0;num<16;num++）//让液晶显示日期
{
WriteData（table[num]）;
delay（5）;
}
WriteInstruction（0x80+0x40）;
for（num=0;num<14;num++）//让液晶显示时间
{
WriteData（table1[num]）;
delay（5）;
}
TMOD=0x01;//定时器中断初始化
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
//-------写年月日---------------
voidwrite_nyr（ucharadd,uchardate）
{
uchari,j;
i=date/10;
j=date%10;
WriteInstruction（0x80+add）;
WriteData（0x30+i）;
WriteData（0x30+j）;
}
//--------写时分秒---------------
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardate）
{
uchari,j;
i=date/10;
j=date%10;
WriteInstruction（0x80+0x40+add）;
WriteData（0x30+i）;
WriteData（0x30+j）;
}
//-------------写星期-------------
voidwrite_week（ucharadd,uchardate）
{
WriteInstruction（0x80+add）;
WriteData（0x30+date）;
}
//---------该年是否是闰年-------------
bitleap_
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