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1、 目錄1. 設(shè)計(jì)要求.12. 時(shí)鐘總體設(shè)計(jì)思路.13. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).13.1 單片機(jī)控制系統(tǒng).3 3.2 鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).3 3.3 顯示電路.4 3.4 硬件原理及說明.4 3.5 主要性能參數(shù).54. 軟件設(shè)計(jì). 54.1 軟件功能.54.2軟件設(shè)計(jì).64.3 匯編源程序.5 5. Proteus仿真.11 6. 課程設(shè)計(jì)總結(jié).12 參考文獻(xiàn).131. 設(shè)計(jì)要求 以AT89C51單片機(jī)為核心的時(shí)鐘，在LED顯示器上顯示當(dāng)前的時(shí)間：使用字符型LCD顯示器顯示當(dāng)前時(shí)間。顯示格式為“時(shí)時(shí)：分分：秒秒”。用4個(gè)功能鍵操作來設(shè)置當(dāng)前時(shí)間。功能鍵K1K4功能如下。K1設(shè)置小時(shí)。K2設(shè)置分鐘。K3設(shè)

2、置秒數(shù)。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動(dòng)，表示程序開始執(zhí)行，LED顯示“00：00：00”，然后開始計(jì)時(shí)。 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采集超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（如算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微型處理器,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出電路（I/O）,可能還包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口（SCI）、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路（PWM）、模擬多路轉(zhuǎn)化器及A/D轉(zhuǎn)化器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。 2. 時(shí)鐘的總體

3、設(shè)計(jì)思路按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能要求，本時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須采用單片機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)的自動(dòng)控制能力配合按鍵控制，來控制時(shí)鐘的調(diào)整及顯示。微型控制器時(shí)鐘電路數(shù)據(jù)顯示按鍵調(diào)時(shí) 圖一 系統(tǒng)總原理圖 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 單片機(jī)控制系統(tǒng) 本次設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，采用了ATC89C51單片機(jī)芯片控制電路，這種單片機(jī)芯片比較簡單，并且省去了很多復(fù)雜的線路，更容易表達(dá)和理解，通過按鈕來調(diào)節(jié)電子鐘的時(shí)、分、秒。并且這次電路我采用了一個(gè)按鈕控制一個(gè)顯示的方案，在調(diào)節(jié)小時(shí)/分鐘/秒數(shù)時(shí)，只需要按下對(duì)其控制的按鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)就行了，不要普遍所見的需要進(jìn)入調(diào)節(jié)界面。同時(shí)這次我采用了c語言控制整個(gè)時(shí)鐘的顯示，這樣通過三個(gè)模

4、塊:單片機(jī)芯片、LED顯示屏、按鈕控制電路即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3.2 鍵盤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)按鍵需要3個(gè)，分別實(shí)現(xiàn)為調(diào)整小時(shí)、分鐘、秒數(shù)三個(gè)功能。用單片機(jī)的3個(gè)I/O口接收控制信號(hào)，其電路如圖下： 圖五 按鍵調(diào)時(shí)電路通過控制鍵來控制所要調(diào)節(jié)的是時(shí)、分、還是秒。在按下小時(shí)/分/秒鍵后將對(duì)小時(shí)/分/秒進(jìn)行調(diào)整調(diào)整，從而調(diào)整到自己所需要的時(shí)間。3.3 顯示電路顯示電路如圖所示： 圖六 顯示電路LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器

5、，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*10點(diǎn)陣字符32種.8位字符編碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系,CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可

6、以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC，同時(shí)選擇DDRAM或CGRAM4.1 軟件功能.403 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994143.4 硬件原理及說明 AT89C51是美國Intel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CHMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含有4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM),器件采用Intel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用4位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)

7、大AT89C51單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 3.5主要性能參數(shù) 與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作:0Hz24MHz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 1288字節(jié)內(nèi)部RAM 32個(gè)可編程I/O口線 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行UART通道 低功耗空閑和掉電模式4. 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件主要完成的功能（1）顯示時(shí)間程序用軟件調(diào)節(jié)時(shí)間，通過程序的調(diào)節(jié)，最后用LED現(xiàn)實(shí)時(shí)鐘（2）調(diào)節(jié)時(shí)間程序按鍵調(diào)節(jié)時(shí)間，能實(shí)現(xiàn)時(shí)、分的調(diào)節(jié)4.2軟件設(shè)計(jì)的主要流程時(shí)間控制程序時(shí)間控制程序，用中斷準(zhǔn)確的控制時(shí)間，采用60進(jìn)制，60

8、秒為一分鐘，60分鐘為一個(gè)小時(shí)，全天設(shè)置為24小時(shí)。程序用C語言編寫。編程時(shí)采用KEIL C，而仿真用PROTUES，仿真時(shí)仿真圖如圖所示 圖七 定時(shí)中斷流程圖4.3 匯編源程序#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DelayNOP() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit K1 =P10;sbit K2 =P11;sbit K3 =P12;sbit K4 =P13;sbit SPK=P30;sbit RS =P20;sbit RW =P21

9、;sbit E =P22;uchar code Str1 = Current Time ; /一下兩個(gè)字符串的串長均為16uchar code Str2 = Set New Time. ;uchar HMS_String= 00:00:00 ;/帶顯示的時(shí)間串bit Settime=0; /是否修改時(shí)間bit Change_H_or_M =1;/1表示修改時(shí).0表示修改分uchar MilliSecond,Hour =0,Minute=0, Second =0;/延時(shí)函數(shù)void DelayMS(uint x)uchar i;while(x-) for(i=0;i120;i+);/LCD忙狀態(tài)

10、檢測bit LCD_Busy_Check()bit result;RS = 0;RW = 1;E = 1;DelayNOP();result = (bit)(P0 & 0 x80);E = 0;return result; /寫LCD命令void LCD_Write_Command(uchar cmd)while(LCD_Busy_Check();/判斷LCD是否忙碌RS = 0;RW = 0;E = 0;_nop_();_nop_();P0 = cmd; DelayNOP();E = 1;DelayNOP();E = 0;/設(shè)置LCD顯示位置void LCD_Set_Pos(uchar po

11、s)LCD_Write_Command(pos | 0 x80);/寫LCD數(shù)據(jù)void LCD_Write_Data(uchar dat)while(LCD_Busy_Check();/判斷LCD是否忙碌RS = 1;RW = 0;E = 0;P0 = dat; DelayNOP();E = 1;DelayNOP();E = 0;/LCD初始化void LCD_Initialize()LCD_Write_Command(0 x38);DelayMS(1);LCD_Write_Command(0 x0c);DelayMS(1);LCD_Write_Command(0 x06);DelayMS(

12、1);LCD_Write_Command(0 x01);DelayMS(1);/ 顯示函數(shù)，在LCD指定的行上顯示字符串void Display_String(uchar*str,uchar LineNo)uchar k;LCD_Set_Pos(LineNo);for(k=0;k16;k+) LCD_Write_Data(strk);/蜂鳴函數(shù)void Beep()uchar i, j = 70;for(i=0;i;/顯示修改標(biāo)志else HMS_String3 = ; /不顯示修改標(biāo)志HMS_String4 = h/10 + 0; /時(shí)HMS_String5 = h%10 + 0;HMS_S

13、tring7 = m/10 + 0; /分HMS_String8 = m%10 + 0;HMS_String10= s/10 + 0; /秒HMS_String11= s%10 + 0;Display_String(HMS_String,0 x40);/設(shè)置時(shí)間void Change_Time()Settime=0;if(K1=0|K2=0|K3=0) /按下k1 k2 k3中的任何一個(gè)鍵即進(jìn)入修改狀態(tài)TR0 = 0;Display_String(Str2,0 x00); /第一行提示修改時(shí)間Settime = 1;while (Settime) if(K1 = 0) /確定調(diào)整小時(shí)還是分鐘

14、Beep();while(K1 = 0)Change_H_or_M = !Change_H_or_M;else if(K2 = 0) /增加 Beep();while(K2 = 0);if(Change_H_or_M=1)if(+Hour = 24) Hour = 0;elseif(+Minute = 60) Minute = 0;else if(K3 = 0) /減少Beep();while(K3 = 0);if(Change_H_or_M = 1)if(-Hour = 0 xff) Hour = 23;else if(-Minute = 0 xff) Minute = 59;else if

15、(K4 = 0) /確定Beep();while(K4 = 0);Display_String(Str1,0 x00); /第一行還原顯示str1Settime = 0;TR0 = 1;Display_HMS(Hour,Minute,Second); /外層While在這里結(jié)束/定時(shí)器0中斷void Time0() interrupt 1TH0 = (65536 -50000)/256;TL0 = (65536 -50000)%256; /重新裝入50MS定時(shí)if(+MilliSecond = 20) /50*20=1s MilliSecond = 0;if(+Second = 60) Sec

16、ond = 0;if(+Minute = 60)Minute = 0;if(+Hour = 24)Hour = 0;Minute = 0;Second = 0;/主函數(shù)void main()TMOD = 0 x01;TH0 = (65536-50000)/256;TL0 = (65536-50000)%256;IE = 0 x82;SPK = 0;LCD_Initialize();Display_String(Str1,0 x00); /第一行顯示TR0 = 1;P1 = 0 xFF;while(1)Display_HMS(Hour,Minute,Second); /第二行顯示時(shí)分秒Delay

17、MS(500);Change_Time(); /顯示過程中允許修改時(shí)間 5. Proteus仿真 用Protues軟件畫出電路，用keil軟件代碼進(jìn)行編譯成功后，未添加源程序時(shí)的仿真電路圖 圖八 電路原理圖 輸入?yún)R編源程序后程序后，電路的仿真圖 圖九 電路professional仿真圖 6.課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我更進(jìn)一步了解到單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大功能,在查找資料的過程中,認(rèn)識(shí)到單片機(jī)應(yīng)用的廣泛性。在設(shè)計(jì)中，我通過查閱各種單片機(jī)資料，并以單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書作為參考，在何春霞老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我終于歷經(jīng)兩周的時(shí)間完成了這次單片機(jī)的設(shè)計(jì)，這次單片機(jī)的設(shè)計(jì)不僅使我對(duì)單片機(jī)課程有了進(jìn)

18、一步的了解，同時(shí)更加深了我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用。學(xué)完單片機(jī)課程后我只是對(duì)單片機(jī)有了一些理論的了解，但這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)卻加深了我對(duì)單片機(jī)理論與實(shí)踐的結(jié)合。但由于我的知識(shí)水平有限，設(shè)計(jì)的單片機(jī)電子時(shí)鐘還是存在一些的缺點(diǎn)和不足，如在電子時(shí)鐘的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)鬧鐘音樂等方面的設(shè)計(jì)，希望能在以后的學(xué)習(xí)過程鐘，能夠盡快的解決這些問題。最后，我覺得單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)是很有意義的，在這個(gè)過程中可以學(xué)會(huì)如何把自己平時(shí)所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)際中。雖然我對(duì)這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得有點(diǎn)難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這兩個(gè)多星期的“學(xué)習(xí)”，在小組同學(xué)的幫助和講解下，自己開始主動(dòng)學(xué)習(xí)并逐步

19、從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認(rèn)為這個(gè)收獲應(yīng)該說是相當(dāng)大的。我覺得課程設(shè)計(jì)反映的是一個(gè)從理論到實(shí)際應(yīng)用的過程，這個(gè)過程對(duì)缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的我們是非常重要的。通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到自身知識(shí)及能力的薄弱，更讓我知道實(shí)踐的重要性。在以后的學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)更加努力學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用，真正能夠運(yùn)用單片機(jī)組成的微控制系統(tǒng)解決各種實(shí)際的問題。參考文獻(xiàn)1 何立民主編.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20112 薛鈞義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用M.西安:西安交通大學(xué)出版社,20133 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20144 張毅坤,陳善久,裘雪紅.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，20125 李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，201212