題目2 電子時鐘（LCD顯示）1. 設計要求以AT89C51單片機為核心的時鐘，在LCD顯示器上顯示當前的時間：使用字符型LCD顯示器顯示當前時間。顯示格式為“時時：分分：秒秒”。用4個功能鍵操作來設置當前時間。功能鍵K1K4功能如下。K1進入設置現(xiàn)在的時間。K2加1。K3減1。K4確認完成設置。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示“00：00：00”，然后開始計時。1.時鐘的總體設計思路按照系統(tǒng)的設計功能要求，本時鐘系統(tǒng)的設計必須采用單片機軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，用單片機的自動控制能力配合按鍵控制，來控制時鐘的調整及顯示。微型控制器時鐘電路按鍵調時數(shù)據(jù)顯示 圖一系統(tǒng)總原理圖3.系統(tǒng)硬件設計 3.1 單片機控制系統(tǒng)本次設計時鐘電路，使用了ATC89C51單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省去了很多復雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調整時鐘的時、分、秒，同時使用C語言程序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過三個模塊：鍵盤、芯片、顯示屏即可滿足設計要求。原理如圖一所示。 ATC89C51單片機芯片 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。1） 復位電路復位電路有兩種方式：上電復位和按鈕復位，我們主要用按鈕復位方式。如圖二所示： 圖二 復位電路2） 晶振電路晶振電路原理圖三： 圖三 晶振模塊原理圖 選取原則：電容選取20pF，晶振為12MHz。3） 電源AT89S51單片機的供電電源是5V的直流電。4） EA非/Vpp 腳我們沒有用外部擴展ROM,因此EA非/Vpp為高電平，即接+5V電源。3.2.2鍵盤控制系統(tǒng)設計按鍵需要4個，分別實現(xiàn)為時間調整、時間的加、時間的減、退出四個功能。用單片機的4個I/O口接收控制信號，其電路如圖四下： 圖四 按鍵調時電路通過控制鍵來控制所要調節(jié)的是時、分、還是秒。在控制鍵按下后LCD中會在相應的位置出現(xiàn)光標，這時在通過加數(shù)鍵或減數(shù)鍵來控制時分秒的加或減。3.2.3.顯示電路。顯示電路如圖五所示： 圖五 顯示電路4.軟件設計4.1 軟件主要要完成的功能（1）顯示時間程序用軟件調節(jié)時間，通過程序的調節(jié)，最后用LCD現(xiàn)實時鐘（2）調節(jié)時間程序按鍵調節(jié)時間，能實現(xiàn)時、分的調節(jié)4.2軟件設計的主要流程（1）系統(tǒng)總的流程圖主要功能是負責時間的顯示，通過寫地址和寫數(shù)據(jù)來實現(xiàn)時間的調節(jié)和控制，最后通過調用顯示子程序顯示出來 如圖六所示。（2）時間控制程序時間控制程序，用中斷準確的控制時間，采用60進制，60秒為一分鐘，60分鐘為一個小時，全天設置為24小時。程序流程圖如圖七所示。程序用C語言編寫，代碼見附錄二。編程時采用KEIL C，而仿真用PROTUES，仿真時仿真圖如圖八所示開始定時器及中斷定時器初始化按鍵調時是否設定參數(shù)執(zhí)行顯示程序NY 圖六 總程序流程圖 圖七 時鐘流程圖5軟件程序清單：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DelayNOP() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();sbit K1 =P10; /選擇調整小時，分鐘sbit K2 =P11; /增加sbit K3 =P12; /減少sbit K4 =P13;sbit SPK=P30;sbit RS =P20;sbit RW =P21;sbit E =P22;uchar code Str1 = Current Time ; /以下兩個字符串的串長均為16uchar code Str2 = Set New Time. ; /uchar HMS_String = 00:00:00 ; /待顯示的時間串bit Settime= 0; /是否修改時間bit Change_H_or_M =1; /1表示修改時，0表示修改分uchar MilliSecond, Hour =0, Minute =0, Second =0;/-/延時函數(shù)/-void DelayMS(uint x) uchar i; while(x-) for (i = 0; i 120; i+);/-/LCD忙狀態(tài)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;/-/設置LCD顯示位置/-void LCD_Set_Pos(uchar pos) 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(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; /顯示修改標志 else HMS_String3 = ; /不顯示修改標志 HMS_String4 = h / 10 + 0; /時 HMS_String5 = h % 10 + 0; HMS_String7 = 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);/-/設置時間/-void Change_Time() Settime=0; if( K1 = 0 | K2 = 0 | K3 = 0) /按下k1，k2，K3中的任何一個鍵即進入修改狀態(tài) TR0 = 0;Display_String(Str2,0 x00); /第一行提示修改時間Settime = 1; while (Settime) if( K1 = 0) /確定調整小時還是分鐘 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; else if ( +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 ( K4 = 0 ) /確定 Beep(); while ( K4 = 0); Display_String(Str1,0 x00); /第一行還原顯示Str1 Settime = 0; TR0 = 1; Display_HMS(Hour,Minute,Second); /外層While在這里結束/-/定時器0中斷/-void Time0() interrupt 1 TH0 = (65536 -50000) / 256; TL0 = (65536 -50000) % 256; /重新裝入50MS定時 if( +MilliSecond = 20) /50*20=1s MilliSecond = 0;if ( +Second = 60) Second =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); /第二行顯示時分秒DelayMS(500);Change_Time(); / 顯示過程中允許修改時間 圖八 電路原理圖 圖九 電路professional仿真圖