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1、单片机课程设计说明书目录1.引言21.1设计任务与要求21.2数字钟得实用价值和理论意义21.3设计所用器件简介31.3.1 单片机简介31.3.2 1602LCD的基本参数及引脚功能32.设计内容73程序设计及硬件电路83.1原理图（protues）83.2原理图（protel）84.仿真结果95.收获、体会和建议116.参考文献117.附：源程序121.引言近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，
2、数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且
3、大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.1设计任务与要求1.利用AT89C51定时器设计一个电子时钟；2.显示格式位 “XX XX XX”,从左向右分别是：时、分、秒;3.显示部分用1602LCD显示屏;4.具有四个调整键K0,K1,K2,K3;5.按下相应的键可以调整时，分，秒;6.调整到哪一位哪一位闪烁;7.在1602上方显示“年，月，日，星期”。1.2数字钟得实用价值和理论意义
4、数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1.3设计所用器件简介1.3.1 单片机简介MCS51是指由美国INTEL公
5、司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公
6、司开发生产的。以后我们将用89C51、89S51来完成一系列的实验。MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机分为两大系列，即51子系列与52子系列。51子系列：基本型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8031、8051、8751、895152子系列：增强型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8032、8052、8752、8952这两大系列单片机的主要硬件特性如下表：上表中可以看到，8031、8031、8032、80C32片内是没有ROM的，对应着上表看，我们可以发现，51系列的单片机的RAM大小为128B，52系列的RAM大小为256B，51系列的计数器为两个16位的，52系列的计数器为
7、三个16位计数器。51系列的中断源为5个，52系列的中断源为6个。1.3.2 1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图10-54所示：图10-54 1602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数：显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:编号符号引脚
8、说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写
9、操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表所示：序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/
10、CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低
11、电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或
12、者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。与HD44780相兼容的芯片时序表如下：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无2.设计内容ATC89C51单片机lcd1602显示器按键K0 K1 K2 K3 位驱动 3程序设计及硬件电路程序流程图3.1原理图（protues）3.2原理图（protel）4.仿真结果上电后按下K0开始运行：按下K3秒闪烁按下K1 闪烁 减一（
13、05调到04）按下K2 加一（04调到05）根据按下K0的次数可以改变闪烁的位置进行分，时，年，月，日，星期的调整调整分调整时调整年调整月调整日调整星期5.收获、体会和建议单片机数字钟可以说是一个较小的系统，开始时我们觉得通过C语言较容易实现，确实，只实现一个能够正常走时并且能够校时的数字钟是比较容易的。但我们想错了，毕竟是第一次从总体角度来考虑地完成一个小系统，好多的实际性的问题我们没有考虑，所以造成我们最终设计的数字钟精度不高，并且存在好多问题，当然问题多了对我们来说是好事，这样我们在解决更多问题时学会更多解决问题的方法，对我们也算是长长经验吧。通过这次对数字钟的设计，让我了解了设计电路的
14、程序，也让我了解了关于数字钟的原理与设计理念，要设计一个完整的电路总要经过多次的失败才能成功的，在设计中，遇到了许多匪夷所思的问题，一个人就是想破脑子也做不出来，这时候，就需要去询问老师、和同学探讨，共同解决出现的问题，也许就是因为老师的一句提醒、同学的探讨中就会豁然开朗。从这次设计中我也觉得自己还对单片机的功能了解只是个皮毛，单片机强大的功能还等着我们去开发。通过这次设计，不仅使我学到了知识，让我对电路设计有了大概的了解；其次，还体会到了团队精神。总而言之，这次设计是成功的。6.参考文献1 杨文龙.单片机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，19932 李朝青.单片机原理及接口技术.北京
15、：北京航空航天大学出版社，20033 胡汉才.单片机原理及系统设计.北京：清华大学出版社，20034 杨忠煌，黄博俊，李文昌.单芯片8051实务与应用.北京：中国水利水电出版社，20017.附：源程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int uchar code table1= 2011-00-00-MON;/星期一 MON 星期二 TUE 星期三 WED 星期四 THU 星期五 FRI 星期六 SAT 星期天 SUN uchar code table2= 00:00:00 ;uchar code table=0
16、,1,2,3,4,5,6,7,8,9;uchar num,count,miao,fen,xiao,week,day,month,year,shi,ge,flag,num1;sbit LCD_RW=P37;sbit LCD_RS=P35;sbit LCD_E=P34;sbit k1=P10;/选择sbit k2=P11;/增加sbit k3=P12;/减少sbit k4=P13;/开始void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/lcd显示void init(void);/初始化函数void write_com(uchar
17、command);/写指令函数void write_date(uchar dat);/写数据函数void LCD_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat);/在某个屏幕位置上显示一个字符,X（0-16),y(1-2)/void LCD_check_busy(void);/检查忙函数。我没用到此函数，因为通过率极低。void delay_n40us(uint n);/延时函数/*/*初始化函数*void init(void)write_com(0x38);/设置8位格式，2行，5x7write_com(0x0c);/整体显示，关光标，不闪烁write_com(0x
18、06);/设定输入方式，增量不移位write_com(0x01);/清除屏幕显示delay_n40us(100);/实践证明，用for循环200次就能可靠完成清屏指令。/*/*写指令函数*void write_com(uchar dat)P2=dat;LCD_RS=0;/指令LCD_RW=0;/写入LCD_E=1;/允许LCD_E=0;delay_n40us(1);/实践证明，我的LCD1602上，用for循环1次就能完成普通写指令。/*/*写数据函数*void write_date(uchar dat)P2=dat;LCD_RS=1;/数据LCD_RW=0;/写入LCD_E=1;/允许LCD
19、_E=0;delay_n40us(1);/*/*延时函数*void delay_n40us(uint n) uint i; uchar j; for(i=n;i0;i-) for(j=0;j2;j+); /在这个延时循环函数中我只做了2次循环， /实践证明我的LCD1602上普通的指令只需1次循环就能可靠完成。/void main()init();write_com(0x80); /初始化for(num=0;num15;num+)/显示年月日write_date(table1num);delay(5);write_com(0x80+0x40);for(num=0;num15;num+) /显示
20、时间write_date(table2num);delay(5);while(1)if(count=20)/计时的数count=0;miao+;if(miao=60)miao=0;fen+;if(fen=60)fen=0;xiao+;if(xiao=24)xiao=0;week+;if(week=8)week=0;switch(week)case 1:write_com(0x80+0x0c);write_date(M);delay(5);write_date(O);delay(5);write_date(N);break;case 2:write_com(0x80+0x0c);write_da
21、te(T);delay(5);write_date(U);delay(5);write_date(E);break;case 3:write_com(0x80+0x0c);write_date(W);delay(5);write_date(E);delay(5);write_date(D);break;case 4:write_com(0x80+0x0c);write_date(T);delay(5);write_date(H);delay(5);write_date(U);break;case 5:write_com(0x80+0x0c);write_date(F);delay(5);wri
22、te_date(R);delay(5);write_date(I);break;case 6:write_com(0x80+0x0c);write_date(S);delay(5);write_date(T);delay(5);write_date(A);break;case 7:write_com(0x80+0x0c);write_date(S);delay(5);write_date(U);delay(5);write_date(N);break;day+;if(month%2=0&day=31)|(month%2=1&day=32&month!=2)|(year%4=0&year%100
23、!=0)|year%400=0)&month=2&day=30)|(!(year%4=0&year%100!=0)|year%400=0)&month=2&day=29)/判断每月有多少天day=0;month+;if(month=13)month=1;year+;shi=year/10;ge=year%10;write_com(0x80+0x04);write_date(tablege);write_com(0x80+0x03);write_date(tableshi);shi=month/10;ge=month%10;write_com(0x80+0x07);write_date(tabl
24、ege);write_com(0x80+0x06);write_date(tableshi);shi=day/10;ge=day%10;write_com(0x80+0x0a);write_date(tablege);write_com(0x80+0x09);write_date(tableshi);shi=xiao/10;ge=xiao%10;write_com(0x80+0x45);write_date(tablege);write_com(0x80+0x44);write_date(tableshi);shi=fen/10;ge=fen%10;write_com(0x80+0x48);w
25、rite_date(tablege);write_com(0x80+0x47);write_date(tableshi);shi=miao/10;ge=miao%10;write_com(0x80+0x4b);write_date(tablege);write_com(0x80+0x4a);write_date(tableshi);/显示目前的年月日和具体时间if(k1=0) /按键K1按下delay(10);if(k1=0)TR0=0;flag+;num1=0;if(flag=8)flag=1;switch(flag)case 1:write_com(0x80+0x4b);write_com
26、(0x0f);break;case 2:write_com(0x80+0x48);write_com(0x0f);break;case 3:write_com(0x80+0x45);write_com(0x0f);break;case 4:write_com(0x80+0x0a);write_com(0x0f);break;case 5:write_com(0x80+0x07);write_com(0x0f);break;case 6:write_com(0x80+0x04);write_com(0x0f);break;case 7:write_com(0x80+0x0c);write_com
27、(0x0f);break;/时间停止运行 确定调整时间的位置while(!k1);/消抖if(k2=0)/K2键按下delay(10);if(k2=0)num1+;if(num1=60)num1=0;/60为周期switch(flag)case 1:miao=num1;shi=miao/10;ge=miao%10;write_com(0x80+0x4b);/地址write_date(tablege);/数据write_com(0x80+0x4a);write_date(tableshi);break;case 2:fen=num1;shi=fen/10;ge=fen%10;write_com(
28、0x80+0x48);write_date(tablege);write_com(0x80+0x47);write_date(tableshi);break;case 3:xiao=num1;shi=xiao/10;ge=xiao%10;write_com(0x80+0x45);write_date(tablege);write_com(0x80+0x44);write_date(tableshi);break;case 4:day=num1;shi=day/10;ge=day%10;write_com(0x80+0x0a);write_date(tablege);write_com(0x80
29、+0x09);write_date(tableshi);break;case 5:month=num1;shi=month/10;ge=month%10;write_com(0x80+0x07);write_date(tablege);write_com(0x80+0x06);write_date(tableshi);break;case 6:year=num1;shi=year/10;ge=year%10;write_com(0x80+0x04);write_date(tablege);write_com(0x80+0x03);write_date(tableshi);break;case
30、7:week=num1;switch(week)case 1:write_com(0x80+0x0c);write_date(M);delay(5);write_date(O);delay(5);write_date(N);break;case 2:write_com(0x80+0x0c);write_date(T);delay(5);write_date(U);delay(5);write_date(E);break;case 3:write_com(0x80+0x0c);write_date(W);delay(5);write_date(E);delay(5);write_date(D);
31、break;case 4:write_com(0x80+0x0c);write_date(T);delay(5);write_date(H);delay(5);write_date(U);break;case 5:write_com(0x80+0x0c);write_date(F);delay(5);write_date(R);delay(5);write_date(I);break;case 6:write_com(0x80+0x0c);write_date(S);delay(5);write_date(T);delay(5);write_date(A);break;case 7:write
32、_com(0x80+0x0c);write_date(S);delay(5);write_date(U);delay(5);write_date(N);break;break;/是时间加while(!k2);if(k3=0)/K3按下delay(10);if(k3=0)if(num1=0)num1=60;num1-;switch(flag)case 1:miao=num1;shi=miao/10;ge=miao%10;write_com(0x80+0x4b);write_date(tablege);write_com(0x80+0x4a);write_date(tableshi);break;
33、case 2:fen=num1;shi=fen/10;ge=fen%10;write_com(0x80+0x48);write_date(tablege);write_com(0x80+0x47);write_date(tableshi);break;case 3:xiao=num1;shi=xiao/10;ge=xiao%10;write_com(0x80+0x45);write_date(tablege);write_com(0x80+0x44);write_date(tableshi);break;case 4:day=num1;shi=day/10;ge=day%10;write_co
34、m(0x80+0x0a);write_date(tablege);write_com(0x80+0x09);write_date(tableshi);break;case 5:month=num1;shi=month/10;ge=month%10;write_com(0x80+0x07);write_date(tablege);write_com(0x80+0x06);write_date(tableshi);break;case 6:year=num1;shi=year/10;ge=year%10;write_com(0x80+0x04);write_date(tablege);write_
35、com(0x80+0x03);write_date(tableshi);break;case 7:week=num1;switch(week)case 1:write_com(0x80+0x0c);write_date(M);delay(5);write_date(O);delay(5);write_date(N);break;case 2:write_com(0x80+0x0c);write_date(T);delay(5);write_date(U);delay(5);write_date(E);break;case 3:write_com(0x80+0x0c);write_date(W);delay(5);write_date(E);delay(5);write_date(D);break;case 4:write_com(0x80+0x0c);write_date(T);delay(5);write_date(H);delay(5)