毕业设计(论文)-基于AT89C52单片机的液晶显示的数字钟的设计与实现.doc
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1、湖南人文科技学院毕业论文(设计)目 录 摘 要1 关键词1 Abstract1 Key words.11. 引言22. 系统总体设计方案42.1 系统可实现的功能42.2 数字时钟的硬件系统框图52.3各元器件的选用62.3.1 单片机AT89C5262.3.2 时钟芯片DS130292.3.3 显示器的结103. 系统硬件设计113.1单片机复位电路的设计113.1.1 设计原理113.1.2 方案的比较与选择113.1.3 复位电路与单片机的连接113.2单片机时钟电路的设计123.2.1振荡器电路原理123.2.2 DS1302时钟电路133.3 显示器和单片机的接口电路143.3.1
2、显示电路143.3.2 显示器的接入154. 系统软件设计164.1软件系统中的主模块设计164.1.1 主模块的C语言实现165. 系统的实现185.1 电路的仿真186. 总结18参考文献19致 谢:201湖南人文科技学院毕业论文(设计)液晶显示的数字钟的设计与实现(湖南人文科技学院 湖南 娄底)摘 要: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,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。本文介绍了一款基于AT89C52单片机数字钟的设计,通过多功能数字钟的设计思路,详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程。软件采用简单流通性强
3、的C语言编写实现。本设计实现了年、月、日和时、分、秒的显示功能。并且运用Proteus软件进行仿真,通过对比实际的时钟,查找出了误差的来源,确定了调整误差的方法,尽可能的减少误差,使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。关键词:AT89C52单片机 数字钟 Proteus. The Design and Implementation of LCD Digital ClockFang He(Hunan Institute of Humanities Science and Technology,Loudi,Hunan)Abstract: A digital clock is a kind o
4、f device which is used by digital circuit technology to achieve the timing . It is higher than the mechanical clock in accuracy and intuitive . And it has no machinery and has more longer service life, so it has been widely used . The design of LCD digital clock based on SCM of AT89C52 was introduce
5、d in the paper , the specific process of how the system hardware and software achieved were detailed description through the design of multifunction digital clock. Software design used the C language to achieve because of its simple and strong negotiability. In this design, the functions of the year
6、, month, day , hour, minute and seconds display have been achieved.,andthe Proteus software has been used to simulate. By comparing the actual clock, we can find out the source of the error and determine the method of adjusting error, reduce errors as much as possibly, so this system can achieve a p
7、ractical digital clock with error within the permissible range. Key words :AT89C52 microcontroller; Digital clock; Proteus .1引言现今数字钟已成为人们日常生活必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便,由于数字集成技术的发展和采用先进的石英技术,使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等特点,它还应用于计时、自动报时及自动控制等各个领域,尽管目前的市场上已经有现成的数字钟集成电路芯片出售,价钱便宜、使用方便,但鉴
8、于数字钟集成电路的基本电路包含了数字电路的主要部分,因此进行数字的设计是必要的,研究数字钟及扩大其应用有着非常现实的意义。目前,高精度、多功能、小体积、低功耗,成为了现代时钟发展的趋势。在这种趋势下,时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。而在单片机技术日趋成熟的今天,单片机技术已经得到了广泛的运用。通过运用单片机的可编程控制的功效特点,在保障产品质量的同时,不断增加产品的内在功能,使硬件电路实现的功能逐渐被单片机内部的程序取代,减少了因元器件的故障给产品带来的困扰,同时使得产品的集成度也有新的提高。如今,单片机逐渐向智能化、微型化、低功耗化等有利方向转型,其应用几乎涵盖
9、了各个领域,在一些高性能和要求体积小的环境控制中,它的作用是任何产品无法取代的。基于现今数字钟的主导设计方向和单片机技术优越性,本课题将以单片机技术为控制核心,设计制作一个符合指标要求的液晶显示的数字钟。在日常生活和工作中,我们常常用到定时控制,如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的,其定时准确性和重复精度都不是很理想,现在基本上都是基于数字技术的新一代产品,随着单片机性能价格比的不断提高,新一代产品的应用也越来越广泛,大可构成复杂的工业过程控制系统,完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制,甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大,体积小,质量轻,灵活好用,
10、配以适当的接口芯片,可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。数字电子钟具有走时准确,一钟多用等特点,在生活中已经得到广泛的应用。虽然现在市场上已有现成的电子钟集成电路芯片,价格便宜、使用也方便,但是人们对电子产品的应用要求越来越高,数字钟不但可以显示当前的时间,而且可以显示日期、农历 、以及星期等,给人们的生活带来了方便。另外数字钟还具备秒表和闹钟的功能,且闹钟铃声可自选,使一款电子钟具备了多媒体的色彩。 数字电子时钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
11、通常使用石英晶体振荡器电路构成数字电子时钟。数字电子时钟的设计方法有多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟;也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟;还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点,其中,利用单片机实现的电子钟具有编程灵活,便于电子钟功能的扩充,即可用该电子钟发出各种控制信号,精确度高等特点。数字电子时钟既可以通过纯硬件实现,也可以通过软硬件结合实现,根据电子时钟中核心部件秒信号的产生原理,通常有以下三种形式:1.采用NE555时基电路或其他振荡电路产生秒脉冲信号,作为秒加法电路的时钟信号或微处理器的外部中断输入信号,可构成数字电子时钟。由
12、555构成的秒脉冲发生器电路见图1-1。输出的脉冲信号V的频率F1.443(RA2RB)C,可通过调节这3个参数,使输出V的频率为精确的1z。图1-1基于555的秒脉冲发生器2.采用石英钟专用计时芯片实现的数字电子时钟,具有实现简单、计时精度高的特点。石英计时芯片(简称“机芯”)比较多,常见型号的有STP5512F、SM5546A和D60400等。现结合康巴丝石英钟常用的5512F型为例作一简单介绍。利用5512F的2秒输出信号作为秒加法电路的计数脉冲,可实现电子时钟。5512F的引脚图如图1-2所示:图1-25512F的引脚图其中,引脚7、8为外接晶振及振荡电路,引脚接电源正极,电源为1.5
13、,引脚3、4原为指针用步进电机线圈的输出驱动,这里可用脚作为脉冲输出,频率决定于外接晶振的频率。3.利用微处理器的智能性,可方便实现具有智能的数字电子时钟。由于微处理器均具有时钟振荡系统,利用系统时钟借助微处理器的定时计数器可实现数字电子时钟功能。虽然,系统时钟的误差较大,数字电子时钟的累积误差也可能较大,但可以通过误差修正软件加以修正。本章讨论的数字电子时钟就是采用这种形式。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法,本设计由单片机AT89C52芯片和LCD显示器为核心,辅以必要的电路,构成了一个单片机电子时钟。2 系统总体设计方案2.1系统可实现的功能本系统通过LCD显示器
14、,实现日期和时间的显示,日期显示为:年-月-日;时间显示为:时-分-秒。图2-1系统硬件电路图2.2 数字时钟的硬件系统框图时钟电路复位电路单片机AT89C52振荡电路LCD显示 图2-2硬件系统框图2.3各元器件的选用2.3.1 单片机AT89C52AT89C521为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器,采用工业标准的C51内核,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同,其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有:XTAL1(19
15、脚)和XTAL2(18 脚)为振荡器输入输出端口,外接12MHz 晶振。RST/Vpd(9 脚)为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路。VCC(40 脚)和VSS(20 脚)为供电端口,分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚。(1) AT89C52的引脚排列如图2-3所示:图2-3AT89C52引脚图VCC:电源 GND:地P0 口:P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口, 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路,对端口P0 写“1”时,可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址
16、(低8 位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时,P0 口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。P1 口:P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口, P1 的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是,P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入(P1.0/T2)和输入(P1.1/T2EX),参见表1。Fla
17、sh 编程和程序校验期间,P1 接收低8 位地址。表1 P1.0和P1.1的第二功能2引脚号功能特性P1.0T2(定时/计数器2外部计数脉冲输入),时钟输出P1.1T2EX(定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制)P2 口:P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR 指令)时,P2
18、 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器(如执行MOVX RI 指令)时,P2 口输出P2 锁存器的内容。Flash 编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口:P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时,被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流(IIL)。P3 口除了作为一般的I/O 口线外,更重要的用途是它的第二功能。P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表2 AT89C52的P3
19、口的特殊功能3端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4T0(定时/ 计数器0)P3.5T1(定时/ 计数器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)RST:复位输入。RST引脚一旦保持两个机器以上的高电平,所有的I/O口都将复位到“1”(高电平)状态,当振荡器正在工作时,持续两个机器周期以上的高电平便可完成复位,每个机器周期为12个时钟振荡周期。XTAL1:振荡器反相放大器的输入端及内部时钟发生器的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。(2)主要性能参数4:
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