电子钟单片机原理课程设计.doc
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1、*SCNU* 课程设计报告册201* 201* 学年度第 * 学期 * 院/系 电子信息科学与* 专业 0* 年级 * 班课程名称:单片机原理与应用课程设计姓 名: Vico Jum 学 号: 2*7 目录第一章概述31.1前言31.2功能与技术要求31.3Keil Vision 4 简介31.4Protel DXP 2004 简介41.5Proteus 7.12 简介41.6STC-ISP5第二章方案对比与论证62.1方案对比62.1.1方案一62.1.2方案二62.2方案选择6第三章电路设计73.1MCS-51系列单片机基本原理73.1.180C52单片机简介73.1.280C52最小应用
2、系统73.21602液晶显示屏简介83.3电子时钟电路设计及基本原理9第四章程序设计104.1实现功能104.2实现原理与分析10第五章Proteus仿真13第六章心得与体会15参考文献:16电子时钟设计第一章 概述1.1 前言由于单片机以其集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗等特点使它应用于智能仪器仪表、机电一体化、实时程控、人类生活中。除此之外还广泛应用办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信系统、计算机外部设备等各领域中,并且单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。由此可见掌握单片机的使用方法和利用单片机解决实际问题具有重要的意义。1.2 功能与技术要求(1) 用L
3、CD1602作为显示设备,设计时钟功能。(2) 可以分别设定小时、分钟和秒,复位后时间为00:00:00。(3) 通过按键可以修改时间。(4) 实现闹钟功能。1.3 Keil Vision 4 简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等
4、操作系统。如果你使用C语言编程,那么Keil几乎就是你的不二之选,即使不使用C语言而仅用汇编语言编程,其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。1.4 Protel DXP 2004 简介Altium Protel DXP是第一套完整的板卡级设计系统,真正实现在单个应用程序中的集成。设计从一开始的目的就是为了支持整个设计过程,Protel DXP让你可以选择最适当的设计途径来按你想要的方式工作。Protel DXP PCB线路图设计系统完全利用了Windows XP和Windows 2000平台的优势,具有改进的稳定性、增强的图形功能和超强的用户界面。 Protel DXP
5、 2004已不是单纯的PCB(印制电路板)设计工具,而是由多个模块组成的系统工具,分别是SCH(原理图)设计、SCH(原理图)仿真、PCB(印制电路板)设计、Auto Router(自动布线器)和FPGA设计等,覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起,为电路设计提供了强大的支持。1.5 Proteus 7.12 简介Proteus ISIS是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司)。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真
6、功能,还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年即将增加Cortex和DSP系列
7、处理器,并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。1.1.11.21.31.41.51.1.11.21.31.41.51.6 STC-ISPSTC-ISP 是一款单片机下载编程烧录软件,是针对STC系列单片机而设计的,可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机,使用简便,现已被广泛使用。第二章 方案对比与论证1.2.2.1 方案对比1.2.4.12.1.1 方案一利用EDA 技术,将传统的“电路设计硬件搭试调试焊接”模式变为“功能设计软件模拟编程下载”方式电路有一个时钟输入端,接实验板的晶振振荡电路输出的频率信
8、号,一个开关用于全部清零,其他三个开关分别用于秒分时位的校时功能,五个输出用于控制五个LED数码管的通与断,七个输出用于显示当前导通LED上的数码。2.1.2 方案二硬件电路采用STC公司的80C52单片机作为主要控制元件,并且用1602液晶显示器作为输出显示日期和时钟,并具有可供用户自行设置的时间、日期和闹钟功能,输入设备采用小键盘输入设置。单片机可插拔,有其他烧录电路对单片机进行程序下载,可多次使用。用1602液晶显示器的DB0-DB7与80C52单片机的P0口连接进行数据传输,RS引脚由P2_7控制传输数据/命令,R/W引脚由P2_6控制读写操作,由P2_5对引脚E进行控制,使液晶显示器
9、执行显示。2.2 方案选择通过比较我们可以清楚知道,利用EDA技术需要用到的逻辑芯片远多于使用单片机的,而单片机只需要简单的电路连接和C语言编程便能实现所需要的功能,在硬件方面的成本也远低于使用EDA的设计。第三章 电路设计3.1 MCS-51系列单片机基本原理3.1.1 80C52单片机简介MCS-51是指由美国INTEL公司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
10、,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。3.1.2 80C52最小应用系统80C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品,它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机,属于标准的 MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征,它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统,属于 80C51增强型单片机版本,集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能,适合于类似马达控制等应用场合。单片机内部虽然集成了很多电路,但仍然不能独立运行,必须连接一定的外电路,才能使单片机运行起来,把这
11、种能够使单片机进行正常工作的最简单电路叫做单片机最小应用系统。电源电路、时钟电路和复位电路是保证单片机系统能够正常工作的最基本的三部分电路,缺一不可。1.2.3.3.13.2 1602液晶显示屏简介液晶显示器简称LCD显示器,它是利用液晶经过处理后能改变光线的传输方向的特性来实现显示信息的。液晶显示器因为具有体积小,重量轻,功耗极低,显示内容丰富等特点,因此在单片机应用系统中得到了日益广泛的应用。液晶显示器按其功能可分为三类:笔段式液晶显示器,字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器.前两种可显示数字,字符和符号等,而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形,达到图文并茂的效果。本设计使
12、用的LCD显示器为16脚的1602液晶屏,基本接口信号说明如下:需要注意的是,1602显示器在接收数据之前应进行对应的初始化过程,其基本命令由1602的用户资料给出,初始化如下:1 延时15ms2 写指令38H(不检测忙信号)3 延时5ms4 写指令38H(不检测忙信号)5 延时5ms6 写指令38H(不检测忙信号)7 (以后每次读/写命令或数据之前均需检测忙信号)8 写指令38H(显示模式设置)9 写指令08H(显示关闭)10 写指令01H(显示清屏)11 写指令06H(显示光标移动设置)12 写指令0cH(显示开及光标设置)1.32.33.3 电子时钟电路设计及基本原理本次设计的电子时钟硬
13、件电路采用STC公司的80C52单片机作为主要控制元件,并且用1602液晶显示器作为输出显示日期和时钟,并具有可供用户自行设置的时间、日期和闹钟功能,输入设备采用小键盘输入设置。单片机可插拔,有其他烧录电路对单片机进行程序下载,可多次使用。用1602液晶显示器的DB0-DB7与80C52单片机的P0口连接进行数据传输,RS引脚由P2_7控制传输数据/命令,R/W引脚由P2_6控制读写操作,由P2_5对引脚E进行控制,使液晶显示器执行显示。电子时钟电路原理图如下:第四章 程序设计4.1 实现功能(1) 时间、日期显示:采用24小时制。正常情况下,液晶显示当前的时间、日期和星期,显示格式为第一行显
14、示“年月日 星期“第二行显示”时:分:秒“。(2) 闹铃功能:当时间与用户所设置的闹铃时间一致时,蜂鸣器鸣叫10秒钟的时间。(3) 设置时间:用户可对系统的时间、日期、星期及闹铃进行设置。4.2 实现原理与分析使用了三个“CLOCK.c”,“Monthdays.h”和“1602.h”三个文件。在CLOCK.c用display0()函数使液晶显示一个初始界面(欢迎界面),第一行显示为WELCOME TO,第二行显示为 MY CLOCK;在初始界面显示约1秒后,用函数display1()给液晶的第一行写上初始年月日为 2011-12-20 TUE;,第二行写上初始时分秒为11:58:00然后用定时
15、器0方式1进行计时,设置初值TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;即计时50ms进入定时器中断,每进入定时器一次中断使变量count加1,加到20次即刚好1s使变量miao加1,miao加到60,使变量fen加1,fen加到60使变量shi加1,shi加到24使变量ri和week加1,如果ri等于mari(当月天数加1),变量yue加1,如果yue加到13,年,变量nian加1,然后分别用函数write_sfm2()、write_sfm()和write_week()将日期、时间和星期送给液晶显示。在时间用液晶显示过程中,如果s1键按下,则进入设
16、置日期、时间、星期和闹钟模式。用变量s1num的值表示按键s1按下的次数,每当按键s1按下一次,s1num的值就加1。如果s1num等于1,则可以设置秒;如果s1num等于2,则可以设置分;如果s1num等于3,则可以设置时;如果s1num等于4,则可以设置年;如果s1num等于5,则可以设置月;如果s1num等于6,则可以设置日;如果s1num等于7,则可以设置星期;如果s1num等于8,则可以设置闹钟的分;如果s1num等于9,则可以设置闹钟的时;如果s1num等于10,则液晶界面显示所设置后的日期,时间和星期;在设置日期、时间、星期时,当按键s2按下时,所对应要设置的位置值加1。当mia
17、o加到59,s2再按下一次时,miao就变为0;当fen加到59,s2再按下一次时,fen就变为0;当时shi加到23,s2再按下一次时,时就变为0;当nian加到2098,s2再按下一次时,nian就变为2000;当yue加到12,s2再按下一次时,秒就变为1;当ri加到等于当月天数的值时,s2再按下一次时,ri就变为1;当week加到7,s2再按下一次时,week就变为1;在设置日期、时间、星期时,当按键s3按下时,所对应要设置的位置值减1。当miao减到0,s2再按下一次时,miao就变为59;当fen减到0,s2再按下一次时,fen就变为59;当时shi减到0,s2再按下一次时,时就变
18、为23;当nian减到2000,s2再按下一次时,nian就变为2099;当yue减到1,s2再按下一次时,秒就变为12;当ri减到1时,s2再按下一次时,ri就变为等于当月天数的值;当week减到1,s2再按下一次时,week就变为7;在时间显示过程中,如果多设置闹铃的nshi,nfen都等于液晶所显示的shi,fen时,蜂鸣器鸣叫约10s,然后停止鸣叫。在“Monthdays.h”文件里,定义了一个MonthDays函数,用来设置每个月的天数,当所在月为1、3、5、7、8、10或者12月时返回31;当所在月为2、4、6、9或者11月时返回30;当所在的年为闰年时,2月的天数为29;当所在的
19、年为平年时,2月的天数为28。在”1602.h”文件中,初始化了液晶,用write_sfm和write_sfm2函数给液晶写数据,把数据送给液晶显示。第五章 Proteus仿真 Proteus ISIS是英国Labcenter electronics公司出版的一款强大的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件,从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。本次采用Protues ISIS 7.12对程序进行仿真,以提高硬件成品的可用率。Proteus ISIS仿真步骤如下:(1) 绘制仿真原理图
20、。(2) 由Keil C51编译生成HEX文件。(3) 下载HEX文件到仿真单片机。(4) 运行仿真,仿真元件工作。(5) 观察效果,判定程序及硬件连接的合理性,完成仿真。以下是由Protues ISIS绘制的仿真原理图:由Keil C51生成的HEX文件,下载到单片机并进行仿真,可以观察到,本次设计的硬件及程序能实现预想效果及功能,仿真效果如下:第六章 心得与体会本次课程设计. 此处省略8000字.的帮助!注:组员 vico(程序设计及Protues ISIS仿真) 林*(硬件电路设计及焊接) 江*(原理图制作)任何问题请联系:参考文献:1 杨家国.清华大学出版社 20112 孙春亮. 人民
21、邮电出版社 20103 陈涛.机械工业出版社 20104 孔维功.电子工业出版社 2007 教师评语:年 月 日签名:评分: 薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇莃薇蚆羆膂荿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肆蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅蒃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆肆节蕿螂膅莄莂蚈膄肄薇薃膄膆莀羂膃荿薆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄艿蒃薃袃蒂芆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇莃薇蚆羆膂荿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肆蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅蒃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆肆节蕿螂膅莄莂蚈膄肄薇薃膄膆莀羂膃荿薆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄艿蒃薃
22、袃蒂芆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇莃薇蚆羆膂荿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肆蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅蒃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆肆节蕿螂膅莄莂蚈膄肄薇薃膄膆莀羂膃荿薆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄艿蒃薃袃蒂芆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇莃薇蚆羆膂荿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肆蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅蒃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆肆节蕿螂膅莄莂蚈膄肄薇薃膄膆莀羂膃荿薆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄艿蒃薃袃蒂芆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇莃薇蚆羆膂荿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆
23、羄肆蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅蒃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆肆节蕿螂膅莄莂蚈膄肄薇薃膄膆莀羂膃荿薆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄艿蒃薃袃蒂芆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇莃薇蚆羆膂荿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肆蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅蒃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆肆节蕿螂膅莄莂蚈膄肄薇薃膄膆莀羂膃荿薆袈膂蒁葿螄膁膀蚄蚀螈芃蒇薆螇莅蚂袅袆肅蒅螁袅膇蚁蚇袄艿蒃薃袃蒂芆羁袂膁薂袇袂芄莅螃袁莆薀虿袀肆莃薅罿膈薈袄羈芀莁螀羇莃薇蚆羆膂荿蚂羆芅蚅薈羅莇蒈袆羄肆蚃螂羃腿蒆蚈肂芁蚁薄肁莃蒄袃肀肃芇衿肀芅蒃螅聿莈莅蚁肈肇薁薇肇膀莄袆肆节蕿螂膅莄莂蚈
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