单片机电子时钟设计报告.docx
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单片机电子时钟设计报告
电子时钟实验报告
全部代码在文档末尾：
51单片机，LCD1602液晶显示屏平台下编程实现，可直接编译运行
目录：
一，实验目的
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。
对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以电子钟是以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，得到了广泛的使用。
1.学习8051定时器时间计时处理、按键扫描及LCD液晶显示的设计方法。
2.设计任务及要求利用实验平台上LCD1602液晶显示屏，设计带有闹铃功能的数字时钟
二，实验要求
A.基本要求：
1.在LCD1602液晶显示屏上显示当前日期，时间。
2.利用按键可对时间及闹玲进行设置，并可显示设置闹玲的时间。
闹玲时间到蜂鸣器发出声响，一分钟后闹铃停止。
B.扩展部分：
1.日历功能（能对年，月，日，星期进行显示，分辨平年，闰年以及各月天数，并调整）实现年月日时分秒的调整，星期准确的随着日期改变而改变进行显示。
2.定时功能（设定一段时间长度，定时到后，闹铃提示）
C.可扩展部分：
1.闹铃重响功能（闹铃被停止后，以停止时刻开始，一段时间后闹铃重响，且重响时间的间隔可调）
2．可进行备忘录提示，按照年月日，可在设定的某年某月进行闹铃提示。
三，实验基本原理
利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.05s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为20，每中断一次中断计数初值加1，当减到20时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了,是否一天到了，是否一个月到了，是否一年到了。
将时间在LCD液晶屏上显示，降低了程序的编写难度。
LCD的固定显示特性是我们省去了数码管的动态扫描显示。
四，实验设计分析
针对要实现的功能，采用AT89S52单片机进行设计，AT89S52单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。
这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。
在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。
程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。
运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。
首先，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。
这是前期准备工作。
第二部分是硬件部分：
依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。
第三部分是软件部分：
先学习理解C语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。
第四部分是软件画图部分：
设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。
第五部分是软件仿真部分：
软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。
第六部分是硬件实现部分：
连接电路并导入程序检查电路，若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。
最后进行功能扩展，在已经正确的设计基础上，添加额外的功能！
五，实验要求实现
A.电路设计
1.整体设计
此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟，硬件部分主要分以下电路模块：
显示电路用lcd1602显示，年份，月份，星期，小时、分钟和秒（日），使电路更加简单。
单片机采用AT89S51系列，这种单片机应用简单，适合电子钟设计。
电路的总体设计框架如下：
2.分块设计
模块电路主要分为：
输入部分、输出部分、复位和晶振电路。
2.1输入部分
输入信号主要是各种模式选择和调整信号，由按键开关提供。
以下为输入部分样例：
在本实验中主要用用P3口输入按键信号，还用到了特殊的P0口。
对于P0口，由于其存在高阻状态，为了实现开关功能，给其添加上拉电阻，具体如下图所示：
2.2输出部分
本电路的输出信号LCD的写入命令和写入数据，闹铃脉冲信号。
闹铃由P1.5端输出，模块如下：
日期时间由LCD1602输出，模块如下：
2.3晶振与复位电路
本实验单片机时钟用内部时钟，模块如下：
复位电路为手动复位构成，模块如下：
B.程序设计
B.1程序总体设计
本实验用汇编程序完成.
程序总的流程图如下：
B.2程序主要模块
中断服务程序：
/******************一秒定时中断函数*****************/
voidtimer0（）interrupt1using1
{
ET0=0;//关闭定时器T0中断允许位
TR0=0;//关闭定时器T0
jiamiao++;
TH0=（65536-50000）/256;//设定每次中断间隔50ms
TL0=（65536-50000）%256;
TR0=1;//启动定时器T0
ET0=1;//打开定时器T0中断允许位
}
本实验中，计数器T0有运用，其中T0中断为时钟定时所用，T1中断用于秒表的准确性保证。
T0的定时长度为0.05s,工作于方式1，计数1次，时长1us，故计数器计数20次，进入中断，装满定时器需要0.05s的时间，从而20次中断为一秒，一秒之后，判断是否到60秒，若不到则秒加一，然后返回，若到，则秒赋值为0，分加一，依次类推。
包括日期显示的功能也是如此。
另外，由于要实现倒计时功能，因此在中断程序中还要加入加一的寄存器，需要时将其进行显示。
程序中日历的实现较为复杂，要考虑平年，闰年，特殊的2月，每月的天数的不尽相同。
具体的逻辑判断方法为：
首先，要考虑年份是不是闰年，闰年的判断方法是：
将年份除以100，若能整除，则将年份除以400，若还能整除，则为闰年，若不能，则为平年；若不能被100整除，则判断是否能被4整除，若能，则为闰年，若不能则为平年。
只有2月与平、闰年相关，因此在闰年和平年的子程序中，要判断是不是2月，若是则在相应的年中进行日期的增加，若不是则转入平时的月份。
其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天，4、6、9、11月为每月30天。
显示子程序：
/********刷新液晶屏显示内容子函数*********/
voidbrush_lcd（）
{
staticucharold_second=0x01;
if（dis_val[6]!
=old_second）
{
old_second=dis_val[6];//刷新原来的"秒"为新"秒"值
in_command（0x80）;//设定第一行字符串起始显示位置
in_data（'2'）;//年的千位
in_data（'0'）;//年的百位
in_data（num_tab[dis_val[0]/16]）;//显示"年"
in_data（num_tab[dis_val[0]%16]）;
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（num_tab[dis_val[1]/16]）;//显示"月"
in_data（num_tab[dis_val[1]%16]）;
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（num_tab[dis_val[2]/16]）;//显示"日"
in_data（num_tab[dis_val[2]%16]）;
in_data（''）;//显示分隔符
in_data（'['）;//显示分隔符
week_disp（dis_val[3]）;//LCD1602显示星期值
in_data（']'）;//显示分隔符
in_command（0xc0）;//设定第二行字符串起始显示位置
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（num_tab[dis_val[4]/16]）;//显示"时"
in_data（num_tab[dis_val[4]%16]）;
in_data（':
'）;//显示分隔符
in_data（num_tab[dis_val[5]/16]）;//显示"分"
in_data（num_tab[dis_val[5]%16]）;
in_data（':
'）;//显示分隔符
in_data（num_tab[dis_val[6]/16]）;//显示"秒"
in_data（num_tab[dis_val[6]%16]）;
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（'-'）;//显示分隔符
in_data（'-'）;//显示分隔符
}
}
本程序通过Keil单片机开发平台实现程序的编译，链接，生成HEX文件。
程序再编译过程中可以发现错位，并及时改正，在设计时非常重要，使错误被扼杀在摇篮中。
五.实验总结及感想
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。
实验中遇到了不少问题，接下来总结一下，共同探讨。
1，P0口开关问题。
P0口比较特殊，它存在高阻态，要使其输入不是高电平就是低电平，就要接上拉电阻，给其高电平输入。
以上就是实验中遇到的主要问题，基本上都找到了相应的解决之道。
整个实验的过程就是一个解决问题的过程，每天都解决一些问题，我的实验也就解决了，当然结果不重要，功利化的追求结果，会使人浮躁，还是享受那份疑难迎刃而解的快感吧！
全部完整代码：
此代码未经本人优化，可以根据自己的需求优化代码。
盗版不究，可直接引用。
/****************************************************************/
基于STC89S52单片机以及液晶1602显示的万年历项目
/***************************************************************/
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
/***************液晶1602相关参数***************/
#definedata_portP0//液晶屏指令、数据通信接口
sbitrs=P1^0;//液晶屏寄存器选择接口（rs=0时选择指令寄存器，rs=1时选择数据寄存器）
sbitrw=P1^1;//液晶屏读写选择接口（rw=0时选择写入，rw=1时选择读出）
sbiten=P1^2;//液晶屏使能接口（en=0时通信接口中断，en=1时通信接口接通）
ucharcodeline1_str[]={"----Welcome!
----"};//液晶屏第一行要显示的字符串
ucharcodeline2_str[]={"madeby:
MCU"};//液晶屏第二行要显示的字符串
/***************按键设置的相关参数************/
sbittimer=P1^5;//蜂鸣器
sbitsound=P3^4;//进入闹铃设置状态键
ucharsflag=0,ssflag=0;//闹铃设置标志位；闹铃工作标志位
sbitset_key=P3^7;//进入设置
sbitup_key=P3^6;//加号键
sbitcancle_key=P3^5;//完成设置键
ucharset=0;//是否进行了设置
ucharflag=0;//设置选择标志
ucharyear=0x00;//"年"寄存器
ucharmonth=0x01;//"月"寄存器
ucharday=0x01;//"日"寄存器
ucharweek=0x06;//"星期"寄存器
ucharhour;//"时"寄存器
ucharminite;//"分"寄存器
ucharsecond;//"秒"寄存器
ucharjiamiao=0;//加秒参数
ucharfen1,fen2;//（数据交换）分定时寄存器
ucharshi1,shi2;//（数据交换）时定时寄存器
//液晶屏要显示的数字表
uchardis_val[7]={0x00,0x01,0x01,0x06,0x00,0x00,0x00};//依次存储:
年,月,日,星期,时,分,秒
/******************子函数部分*****************/
voidlcd_int（）;//初始化1602液晶
voidwelcome（）;//欢迎界面
voidin_command（ucharcom）;//向液晶屏输入命令
voidin_data（uchardat）;//向液晶屏输入数据
voiddelay（uintms）;//延时函数
voidkey（）;//按键设置函数
ucharcalculate_week（）;//星期计算函数
voidweek_disp（ucharx）;//LCD1602显示星期值子函数声明
voidlcd_disp_string（ucharstr[]）;//液晶屏显示一串字符子函数声明
voidbrush_lcd（）;//刷新液晶屏显示内容子函数声明
voidrun（）;//万年历正常运行函数
/**********************************************/
voidmain（）
{
TMOD=0x01;//00000001使用定时器T0的模式1（16位模式）
TH0=（65536-50000）/256;//设定每次中断间隔50ms
TL0=（65536-50000）%256;
jiamiao=1;
EA=1;//打开总中断允许
ET0=1;//打开定时器T0中断允许位
TR0=1;//启动定时器T0
lcd_int（）;
welcome（）;
delay（1000）;
while
（1）
{
key（）;
if（jiamiao==20）
{
second++;
dis_val[6]=（（second/10）<<4）|（second%10）;//刷新"秒"
jiamiao=0;
run（）;
}
if（flag==0）
{
if（dis_val[0]==0x00&&dis_val[1]==0x01&&dis_val[2]==0x01）//2000年1月1日为星期六
{dis_val[3]=0x06;}
brush_lcd（）;//刷新液晶屏显示内容
}
if（hour==shi2&&minite==fen2&&ssflag==1）
{
timer=0;
}
else
{
timer=1;
}
}
}
/********延时子函数************/
voiddelay（uintms）
{
uchari;
while（ms--）
{
for（i=0;i<244;i++）;
}
}
/************LCD初始化*****************/
voidlcd_int（）
{
delay（30）;//延时15MS，等待LCD初始化
in_command（0x01）;//清显示屏
in_command（0x38）;//8位通信，2行显示，5*7点阵
in_command（0x0c）;//开显示，关光标，关闪烁
in_command（0x06）;//字符不动，光标右移动，地址加一
}
/**********液晶屏显示一串字符**********/
voidlcd_disp_string（ucharstr[]）
{
uchari=0;
while（str[i]!
='\0'）
{
in_data（str[i]）;//显示数据（字符）
i++;
}
}
/***************欢迎界面函数***************/
voidwelcome（）
{
uchari;
in_command（0x80）;//设定第一行字符串起始显示位置
while（line1_str[i]!
='\0'）
{
delay（100）;
in_data（line1_str[i]）;//显示数据（字符）
i++;
}
i=0;
in_command（0xc0）;//设定第二行字符串起始显示位置
while（line2_str[i]!
='\0'）
{
delay（100）;
in_data（line2_str[i]）;//显示数据（字符）
i++;
}
}
/********向液晶屏输入命令子函数************/
voidin_command（ucharcom）
{
delay
（2）;
en=0;//关闭通信，为设置参数做准备
rs=0;//选择指令寄存器
rw=0;//写入液晶
_nop_（）;
data_port=com;
en=1;//开始通信
_nop_（）;
en=0;//关闭通信，为设置参数做准备
}
/********向液晶屏输入数据子函数************/
voidin_data（uchardat）
{
delay
（2）;
en=0;//关闭通信，为设置参数做准备
rs=1;//选择数据寄存器
rw=0;//写入液晶
_nop_（）;
data_port=dat;
_nop_（）;
en=1;//开始通信
_nop_（）;
en=0;//关闭通信，为设置参数做准备
}
/***********计算星期值子函数**************/
ucharcalculate_week（）
{
uintdays_number;//存储天数值
uchari;
if（year>=1）
{
days_number=（（（year-1）/4）+1）;//从00年到year-1年的闰年个数
days_number=days_number+（year*365）;//从00年到year-1年的总天数
}
else
{
days_number=0;
}
for（i=1;i{
switch（i）
{
case1:
case3:
case5:
case7:
case8:
case10:
case12:
days_number+=31;//大月31天
break;
case4:
case6:
case9:
case11:
days_number+=30;//小月30天
break;
case2:
if（year%4==0）//闰年2月29天
{days_number+=29;}
else//平年2月28天
{days_number+=28;}
break;
}
}
days_number+=day;//加上本月日期
if（（days_number+5）%7==0）//计算现在的星期值,并返回其值
{return（7）;}
else
{return（（days_number+5）%7）;}
}
/*********LCD1602显示星期值子函数************/
voidweek_disp（ucharx）
{
switch（x）
{
case1:
lcd_disp_string（"MON"）;//显示"星期一"
break;
case2:
lcd_disp_string（"TUE"）;//显示"星期二"
break;
case3:
lcd_disp_string（"WED"）;//显示"星期三"
break;
case4:
lcd_disp_string（"THU"）;//显示"星期四"
break;
case5:
lcd_disp_string（"FRI"）;//显示"星期五"
break;
case6:
lcd_disp_string（"SAT"）;//显示"星期六"
break;
case7:
lcd_disp_string（"SUN"）;//显示"星期日"
break;
}
}
/*****************按键设置函数**************/
voidkey（）
{
if（set
升级会员 