单片机课程设计--基于stc15f2k60s的电子万年历--大学毕业设计论文.doc

湖南科技大学
信息与电气工程学院

单片机微机原理课程设计报告
课 程： 单片机微机原理及接口技术
题 目： 基于STC15F2K60S的电子万年历
专 业： 通信工程
班 级： 通信一班
姓 名： 孟 焱
学 号： 1204040101
指导教师： 宋 芳

目 录

任务书 3
一、引言 4
二、设计任务和要求 4
三、设计方案 4
三、程序设计 5
1、 显示时钟函数 6
2、 RTC演示函数 7
3、 外部中断0子程序 7
4、 外部中断1子程序 8
5、 主函数 9
6、 向HC595发送一个字节函数 11
7、 显示扫描函数 11
8、 Timer0 1ms中断函数 11
9、 修改模式下显示函数 12
10、闹钟设定模式函数 13
四、原理图设计 15
1、矩阵键盘模块 15
2、单片机及电源模块 15
3、数码管显示模块 16
4、外部中断0，1脉冲输入模块 16
5、led7模拟蜂鸣器模块 16
五、心得体会 16

任务书
题 目
基于STC15F2K60S单片机的电子万年历
时间安排
2015年6月6——6月19日（第15、16周）
目 的：
通过《单片机原理与应用》这门课的课程设计，学生应能对STC15F2K60S单片机有一个全面的认识，掌握以STC15F2K60S单片机为核心的电子电路的设计方法和应用技术。
1.进一步掌握矩阵键盘电路的编程方法。
2.进一步掌握定时器的使用和编程方法。
3.进一步掌握中断处理程序的编程方法。
总体方案实现：
1、利用STC15F2K60S作为主控器组成一个电子日历和电子钟。
2、利用LED分别显示当前时间和日历。
3、利用开发板上自带的24个按键作为输入按钮（实际用到13个），实现手动输入时间信息。
4、利用开关k1，k2作为两个外部中断触发装置，利用两个中断子程序分别实现被修改位的选择和进入修改模式。
5利用扫描法实现对键盘矩阵的扫描，确定被按下的按键。
要求：
1、利用STC15F2K60S作为主控器组成一个电子日历和电子钟
2、利用开发板上提供的矩阵键盘电路，数码显示电路，设计一个电子钟（日历），用矩阵键盘控制电子钟（日历）的模式转换及修改时间。
指导教师评语：

评分等级：【 】
指导教师签名：
一、 引言
单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中 央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等部件集成在一个芯片上。基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。数字钟是采用数字电路实现对日期、时、分、秒，数字显示的计时装置，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的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、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。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

二、 设计任务和要求
1、利用STC15F2K60S作为主控器组成一个电子日历和电子钟
2、利用开发板上提供的矩阵键盘电路，数码显示电路，设计一个电子钟（日历），用矩阵键盘控制电子钟（日历）的模式转换及修改时间。

三、 设计方案
1、利用STC15F2K60S作为主控器组成一个电子日历和电子钟。
2、利用LED分别显示当前时间和日历。
3、利用开发板上自带的24个按键作为输入按钮（实际用到13个），实现手动输入时间信息。
4、利用开关k1，k2作为两个外部中断触发装置，利用两个中断子程序分别实现被修改位的选择和进入修改模式。
5利用扫描法实现对键盘矩阵的扫描，确定被按下的按键。
注：
电子钟做成如下两种格式（按B键两种格式可以切换）:
XX -XX-XX 由左向右分别为: 时、分、秒
XX -XX-XX 由左向右分别为: 年、月、日
（1） 矩阵键盘上0~9键分别对应数字0~9用于时间的输入
（2） 矩阵键盘上A键用于两种模式之间转换，两种模式下分别显示年月日和时分秒
（3） 矩阵键盘上B键用于对输入数字进行确认
（4） 矩阵键盘上C键用于进入闹钟时间设定模式
（5） 独立按键k1用于对被修改位的选择
（6） 独立按键k2用于进入日历修改模式

三、 程序设计
#define MAIN_Fosc 22118400L //定义主时钟
#include "STC15Fxxxx.H"

/****************************** 用户定义宏 ***********************************/
#define Timer0_Reload (65536UL -(MAIN_Fosc / 1000)) //Timer 0 中断频率, 1000次/秒
#define DIS_DOT 0x20
#define DIS_BLACK 0x10
#define DIS_ 0x11

/************* 本地常量声明 **************/
u8 code t_display[]={ //标准字库
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,
//black - H J K L N o P U t G Q r M y
0x00,0x40,0x76,0x1E,0x70,0x38,0x37,0x5C,0x73,0x3E,0x78,0x3d,0x67,0x50,0x37,0x6e,
0xBF,0x86,0xDB,0xCF,0xE6,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xEF,0x46}; //0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. -1

u8 code T_COM[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; //位码

/************* IO口定义 **************/
sbit P_HC595_SER = P4^0; //pin 14 SER data input
sbit P_HC595_RCLK = P5^4; //pin 12 RCLk store (latch) clock
sbit P_HC595_SRCLK = P4^3; //pin 11 SRCLK Shift data clock
sbit led7 = p1^7;

/************* 本地变量声明 **************/
u8 LED8[8]; //显示缓冲
u8 display_index; //显示位索引
bit B_1ms; //1ms标志
u8 ch;
u8 mod;
u8 hour,minute,second,day,month,year,one,two,three;//时间变量
u16 msecond;
u8 ahour,aminute,aa,ab,ach,atem;//闹钟时间变量

//----键盘相关变量------
u8 IO_KeyState, IO_KeyState1, IO_KeyHoldCnt; //行列键盘变量
u8 KeyHoldCnt; //键按下计时
u8 KeyCode; //给用户使用的键码, 1~16有效
u8 cnt50ms;
u8 a;
u8 b;
u8 tem;
u8 code T_KeyTable[16] = {0,1,2,0,3,0,0,0,4,0,0,0,0,0,0,0};
/************* 本地函数声明 **************/

void IO_KeyScan(void); //50ms call
void IO_KeyDelay(void);
void play(u8 ch,u8 a,u8 b);
void alarm();

//-----延时子程序-----
void delay(unsigned int t )
{
unsigned int k,j;
for(k=0;k<t;k++)
{
for(j=0;j<10000;j++);
if(0==0)
{
for(j=0;j<10000;j++);
for(j=0;j<10000;j++);
}
}
}
/******************************************
1、显示时钟函数 ************************/
void DisplayRTC(void)
{
if(minute >= 60)
{
minute = 0;
}
if(hour >=24)
{
hour = 0;
}
if(day >= 30)
{
day = 0;
}
if(month >= 12)
{
month = 0;
}
if(year >= 99)
{
year = 0;
}
if(mod == 0)
{
one = hour;
two = minute;
three = second;
}
else
{
one = year;
two = month;
three = day;
}
LED8[0] = one / 10;
LED8[1] = one % 10;
LED8[2] = DIS_;
LED8[3] = two / 10;
LED8[4] = two % 10;
LED8[5] = DIS_;
LED8[6] = three / 10;
LED8[7] = three % 10;
}

/**********************
2、RTC演示函数 ************************/
void RTC(void)
{

if(++second >= 60)
{
second = 0;
if(++minute >= 60)
{
minute = 0;
if(++hour >= 24)
{
hour = 0;
if(++day > 30)
{
day = 0;
if(++month > 12)
{
month = 0;
if(++year >= 99)
{
year = 0;
}
}
}
}
}
}
}

/*****************
3、外部中断0子程序**************/
void int0() interrupt 0
{
ch++;
if(ch >=6)
{
ch = 0;
}
delay(8);
IE0 = 0;
}

/****************
4、外部中断1子程序******************/
void int1() interrupt 2
{
a = 0;
b = 0;
KeyCode = 0;
while(KeyCode != 28) //输入被修改位的高位，按下B键确认
{

if(++cnt50ms >= 50) //50ms扫描一次行列键盘
{
cnt50ms = 0;
IO_KeyScan();
}
if(KeyCode !=28)
{
a = KeyCode-17;
play(ch, a, 0);
}
}
RTC();
DisplayRTC();
KeyCode = 0;
delay(8);
while(KeyCode != 28) //输入被修改位的低位，按下B键确认
{

if(++cnt50ms >= 50) //50ms扫描一次行列键盘
{
cnt50ms = 0;
IO_KeyScan();

}
if(KeyCode !=28)
{
b = KeyCode-17;
play(ch, a, b);
}
}
tem = a*10+b; //被修改后数据寄存在tem变量中

if(ch == 0) //判断被修改的是哪一位，并赋予修改后值
{
hour = tem;
}
else if(ch == 1)
{
minute = tem;
}
else if(ch == 2)
{
second = tem;
}
else if(ch == 3)
{
year = tem;
}
else if(ch == 4)
{
month = tem;
}
else if(ch == 5)
{
day = tem;
}
else
{
alarm();
}
KeyCode = 0;
DisplayRTC();
delay(8);
IE1 = 0;
}

/**********************
5、主函数 ************************/
void main(void)
{
u8 i,k;
ch = 0;
IP = 0x03; //将定时器0中断赋予高优先级，使修改模式下能够正常显示修改结果

P0M1 = 0; P0M0 = 0; //设置为准双向口
P1M1 = 0; P1M0 = 0; //设置为准双向口
P2M1 = 0; P2M0 = 0; //设置为准双向口
P3M1 = 0; P3M0 = 0; //设置为准双向口
P4M1 = 0; P4M0 = 0; //设置为准双向口
P5M1 = 0; P5M0 = 0; //设置为准双向口
P6M1 = 0; P6M0 = 0; //设置为准双向口
P7M1 = 0; P7M0 = 0; //设置为准双向口

AUXR = 0x80; //Timer0 set as 1T, 16 bits timer auto-reload,
TH0 = (u8)(Timer0_Reload / 256);
TL0 = (u8)(Timer0_Reload % 256);
ET0 = 1; //Timer0 interrupt enable
TR0 = 1; //Tiner0 run
EA = 1; //打开总中断

EA = 1;
EX0 = 1;
IT0 = 1;
EX1 = 1;
IT1 = 1;

display_index = 0;
year = 90;
month = 01;
day = 01;
hour = 11; //初始化时间值
minute = 59;
second = 59;
KeyCode = 0;
a = 0;
b = 0;
mod = 0;
// for(i=0; i<8; i++) LED8[i] = DIS_BLACK; //上电消隐
for(i=0; i<8; i++) LED8[i] = i; //显示01234567
k = 0;

while(1)
{
if(++cnt50ms >= 50) //50ms扫描一次行列键盘
{
cnt50ms = 0;
IO_KeyScan();
}
if(KeyCode == 27) //改变显示模式
{
if(mod == 0)
{
mod = 1;
}
else
{
mod = 0;
}
RTC();
DisplayRTC();
delay(8);
KeyCode = 0;
}
if(ahour == hour||aminute == minute) //判断是否到闹钟时间决定是否响铃
{
led7 = 0; //使用led7代替蜂鸣器，灯亮表示蜂鸣器响
}
else
{
led7 = 1;
}
if(KeyCode == 29)
{
alarm();
KeyCode = 0;
}
if(B_1ms) //1ms到
{
B_1ms = 0;
if(++msecond >= 500) //1秒到
{
msecond = 0;
RTC();
DisplayRTC();
}
}
}
}

/****************
6、向HC595发送一个字节函数 ******************/
void Send_595(u8 dat)
{
u8 i;
for(i=0; i<8; i++)
{
dat <<= 1;
P_HC595_SER = CY;
P_HC595_SRCLK = 1;
P_HC595_SRCLK = 0;
}
}

/**********************
7、 显示扫描函数 ************************/
void DisplayScan(void)
{
Send_595(~T_COM[display_index]); //输出位码
Send_595(t_display[LED8[display_index]]); //输出段码

P_HC595_RCLK = 1;
P_HC595_RCLK = 0; //锁存输出数据
if(++display_index >= 8) display_index = 0; //8位结束回0
}
/**********************
8、 Timer0 1ms中断函数 ************************/
void timer0 (void) interrupt TIMER0_VECTOR
{
DisplayScan(); //1ms扫描显示一位
B_1ms = 1; //1ms标志

}
void IO_KeyDelay(void)
{
u8 i;
i = 60;
while(--i) ;
}
void IO_KeyScan(void) //50ms call
{
u8 j;
j = IO_KeyState1; //保存上一次状态
P0 = 0xf0; //X低，读Y
IO_KeyDelay();
IO_KeyState1 = P0 & 0xf0;
P0 = 0x0f; //Y低，读X
IO_KeyDelay();
IO_KeyState1 |= (P0 & 0x0f);
IO_KeyState1 ^= 0xff; //取反
if(j == IO_KeyState1) //连续两次读相等
{
j = IO_KeyState;
IO_KeyState = IO_KeyState1;
if(IO_KeyState != 0) //有键按下
{
F0 = 0;
if(j == 0) F0 = 1; //第一次按下
else if(j == IO_KeyState)
{
if(++IO_KeyHoldCnt >= 20) //1秒后重键
{
IO_KeyHoldCnt = 18;
F0 = 1;
}
}
if(F0)
{
j = T_KeyTable[IO_KeyState >> 4];
if((j != 0) && (T_KeyTable[IO_KeyState& 0x0f] != 0))
KeyCode = (j - 1) * 4 + T_KeyTable[IO_KeyState & 0x0f] + 16; //计算键码
}
}
else IO_KeyHoldCnt = 0;
}
P0 = 0xff;
}

/*************
9、修改模式下显示函数********************/
void play(u8 ch,u8 a,u8 b)
{
u8 tea,teb;
tea = a;
teb = b;
if(a > 9)
{
tea = 0;
}
if(b > 9)
{
teb = 0;
}
if(ch == 0||ch == 3)
{
LED8[0] = tea;
LED8[1] = teb;
if(ch == 0)
{
LED8[2] = DIS_;
}
else
{
LED8[2] = DIS_BLACK;
}
LED8[3] = DIS_BLACK;
LED8[4] = DIS_BLACK;
if(ch == 0)
{
LED8[5] = DIS_;
}
else
{
LED8[5] = DIS_BLACK;
}
LED8[6] = DIS_BLACK;
LED8[7] = DIS_BLACK;
}
else if(ch == 1||ch == 4)
{
LED8[0] = DIS_BLACK;
LED8[1] = DIS_BLACK;
if(ch == 1)
{
LED8[2] = DIS_;
}
else
{
LED8[2] = DIS_BLACK;
}
LED8[3] = tea;
LED8[4] = teb;
if(ch == 1)
{
LED8[5] = DIS_;
}
else
{
LED8[5] = DIS_BLACK;
}
LED8[6] = DIS_BLACK;
LED8[7] = DIS_BLACK;
}
else
{
LED8[0] = DIS_BLACK;
LED8[1] = DIS_BLACK;
if(ch == 2)
{
LED8[2] = DIS_;
}
else
{
LED8[2] = DIS_BLACK;
}
LED8[3] = DIS_BLACK;
LED8[4] = DIS_BLACK;
if(ch == 2)
{
LED8[5] = DIS_;
}
else
{
LED8[5] = DIS_BLACK;
}
LED8[6] = tea;
LED8[7] = teb;
}
}

/********************
10、闹钟设定模式函数****************/
void alarm()
{
for(ach = 0; ach< 2; ach++)
{
play(ach, 0, 0);
while(KeyCode != 28)
{

if(++cnt50ms >= 50) //50ms扫描一次行列键盘
{
cnt50ms = 0;
IO_KeyScan();
}
if(KeyCode !=28)
{
aa = KeyCode-17;
play(ach, aa, 0);
}
}
RTC();
DisplayRTC();
KeyCode = 0;
delay(8);
while(KeyCode != 28)
{

if(++cnt50ms >= 50) //50ms扫描一次行列键盘
{
cnt50ms = 0;
IO_KeyScan();
}
if(KeyCode !=28)
{
ab = KeyCode-17;
play(ach, aa, ab);
}
}
atem = aa*10+ab;
if(ach == 0)
{
ahour = atem;
}
else if(ach == 1)
{
aminute = atem;
}

}

}
四、 原理图设计
1、矩阵键盘模块

2、单片机及电源模块

3、数码管显示模块

4、外部中断0，1脉冲输入模块

5、led7模拟蜂鸣器模块

五、 心得体会
通过这次单片机电子日历的课程设计，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新可以是在原有的基础上进行改进，使之功能不断完善，成为真己的东西。
这个设计过程中，我们通过在原有的系统进行了改进，使之增添了年、日等的三个显示功能，使之成为一个更加适用，功能更加完备的属于自己的一个日历系统。设计结果能够符合题意，成功完成了此次实习要求，我们不只在乎这一结果，更加在乎的，是这个过程。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。收获颇多，达到了实验的目的。