C单片机LCD电子时钟专业课程设计.doc

中南大学

《自动化工程训练》

设计题目 LCD时钟程序设计
指导老师
设计者
专业班级 自动化 级 班号
设计日期 9月

目录

一、设计任务要求分析 1
1.1设计总体方案及其方案论证 1
二、 组成电路介绍 1
2.1 复位电路： 1
2.2晶振电路： 1
2.3键盘控制系统设计： 2
2.4闹钟部分： 3
2.5显示电路设计 3
2.5.1 LCD1602介绍 3
三 、软件设计 4
3.1程序主步骤图 5
3.2初始化步骤图 5
3.3延时中止子程序 6
3.4时间设置子程序 7
四、系统测试 7
4.1 测试方法 7
4.2 测试结果 7
4.3 结果分析 8
五、源程序 8

一、设计任务要求分析
本设计要实现功效是：实时显示目前时钟，而且能够设定闹铃，以蜂鸣器鸣响5秒方法作为闹铃。
1.1设计总体方案及其方案论证
根据系统设计功效所要求，液晶显示电子时钟原理图图所表示。

液晶显示电子时钟原理图
本系统以AT89C51单片机为关键，该单片机可把数据进行处理，从而把数据传输到显示模块LCD1602液晶显示器，实现时间及日期显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来数据显示出来，而且显示多样化，还能够对时间和日期进行设置，关键靠按键来实现。
二、 组成电路介绍
2.1 复位电路：

复位电路
复位电路有两种方法：上电复位和按钮复位，我们关键用按钮复位方法。图所表示：
2.2晶振电路：
晶振电路图所表示：

晶振模块原理图

选择标准：电容选择22pF，晶振为12MHz。
1） 电源：
AT89S51单片机供电电源是5V直流电。
2） EA非/Vpp脚：

我们没有用外部扩展ROM,所以EA非/Vpp为高电平，即接+5V电源。

2.3键盘控制系统设计：

按键需要4个，分别实现为时间调整、时间加、时间减、闹钟调整四个功效。用单片机4个I/O口接收控制信号，其电路图所表示：

按键调时电路

经过控制键来控制所要调整是时、分、还是秒。在控制键按下后LCD中会在对应位置出现光标，这时在经过加数键或减数键来控制时分秒加或减。在调闹钟键按下后LCD中也会在对应位置出现光标，这时也经过加数键或减数键来设置闹钟。

2.4闹钟部分：
闹钟部分关键由蜂鸣器，三极管，电阻组成。其电路图图所表示：

闹钟电路
当单片机P1^5接口输出为高电平时，蜂鸣器响，当输出为低电平时，蜂鸣器停止。

2.5显示电路设计

2.5.1 LCD1602介绍
LCD1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一个专门用来显示字母、数字、符号等点阵型液晶模块，它有若干个5X7或5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位全部能够显示一个字符。每位之间有一个点距间隔，每行之间也有也有间隔，起到了字符间距和行间距作用，正因为如此，所以她不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示内容为16X2，即能够显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。现在市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片，控制原理是完全相同，所以基于HD44780写控制程序能够很方便地应用于市面上大部分字符型液晶。
（1）LCD1602关键技术参数
显示容量：16×2个字符；
芯片工作电压：4.5—5.5V；
工作电流：2.0mA(5.0V)；
模块最好工作电压：5.0V；
字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm。
（2）LCD1602引脚功效说明
1602LCD采取标准14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明以下：
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”，使用时能够经过一个10K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，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时能够写入指令或显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时能够读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时能够写入数据；
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块实施命令；
第7～14脚：D0～D7，为8位双向数据线；
第15脚：背光源正极；
第16脚：背光源负极。
1602液晶模块读写操作，屏幕和光标操作全部是经过指令编程来实现。本显示电路将单片机P0口作为液晶数据口，因为P0口没有上拉电阻，所以需额外加一个排阻作为上拉电阻，利用P1口作为其读写控制端，具体电路图。

显示电路
三 、软件设计
软件设计是此次设计中不可缺乏步骤，是此次设计能够完成最关键步骤之一。在完成了硬件电路设计以后，依据系统设计要求和硬件电路开始系统软件部分设计。本系统软件设计包含：主程序、系统初始化子程序、延时中止子程序、时间设置子程序。首优异行模块设计，最终进行各模块整合以完成整个软件系统。
3.1程序主步骤图

主步骤图
3.2初始化步骤图
系统初始化模块关键功效是完成系统初始化和设定系统工作状态，初始化部分包含以下方面内容：
（1）单片机定时器0初始化和多种I/O口定义；
（2）1602液晶初始化清屏及设定工作方法；
（3）系统进入正常工作状态。

初始化步骤图

3.3延时中止子程序

延时中止子程序
3.4时间设置子程序
这里仅画出了秒设置步骤图，其它时间及日期设置类似。

秒设置步骤图

四、系统测试
4.1 测试方法
系统单片机代码采取C语言编写，proteus进行原理图设计，keil软件进行代码编译，经过keil和proteus软件充足利用，将编译好实施代码加载到原理图中单片机里面进行原理图仿真，经过仿真对系统代码程序和原理图进行测试，看是否达成系统设计要求。

4.2 测试结果
（1） 经过按调时健、加减键调整，我们能够设定出具体时间1：00：00，观察LCD液晶屏图所表示正确显示出我们所设定时间时间。

（2）经过按键调整调闹钟健，我们能够五秒听到清楚蜂鸣声。
4.3 结果分析
经过对系统原理图和程序仿真和调试基础实现了系统功效要求。能够经过按键（mode）来设定具体时间、闹钟。LCD液晶显示器能够正确而且清楚地显示出时间。

五、源程序

#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit beep=P1^5; //定义蜂鸣器io口
sbit rw=P2^1; //定义读写io口
sbit rs=P2^0; //定义接收和发送指令io口
sbit lcden=P2^2; //定义使能端io口
sbit k1=P3^0; //定义调时键io口
sbit k2=P3^1; //定义加数键io口
sbit k3=P3^2; //定义减数键io口
sbit k4=P3^3; //定义调闹钟键io口
uchar count,count1,num,num1,num2;
char h,min,sec,h1,min1,sec1;
uchar table[]={" 23:59:57"};
uchar table1[]={" 00:00:00"};
void delay(uint ms) //延时程序
{
int i;
while(ms--)
{
for(i = 0; i< 250; i++)
{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}
}
}
delay1(uchar z) //延时程序
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--); return 0;
}
bit write_busy() //判定是否为繁忙状态
{
bit result;
rs = 0;
rw = 1;
lcden = 1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
result = (bit)(P0&0x80);
lcden= 0;
return result;
}
void write_com(uchar com) //写指令函数
{
while(write_busy());
rs=0;
rw=0;
lcden=0;
P0=com;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
lcden=1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
lcden=0;
}
void write_data(uchar date) //写数据函数
{
while(write_busy());
rs=1;
rw=0;
lcden=0;
P0=date;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
lcden=1;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
lcden=0;
}
void write_pos(uchar pos) //设定地址
{
write_com(pos | 0x80); //数据指针=80+地址变量
}
void write_sfm(uchar add,uchar date) //设定时分秒及其显示和地址
{
uint shi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com(0x80+0x40+add);
write_data(0x30+shi);
write_data(0x30+ge);
}
void write_sfm1(uchar add,uchar date) //设置闹钟时分秒及其显示和地址
{
uint shi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com(0x80+add);
write_data(0x30+shi);
write_data(0x30+ge);
}

void keyscan() //键盘扫描
{
if(k1==0)
{
delay1(5);
if(k1==0)
{
while(!k1);
num++;
if(num==1)
{
TR0=0;
write_com(0x80+0x40+11);
write_com(0x0f);
}
if(num==2)
{
write_com(0x80+0x40+8);
}
if(num==3)
{
write_com(0x80+0x40+5);
}
if(num==4)
{
num=0;
write_com(0x0c);
TR0=1;
}
}
}
if(num!=0)
{
if(k2==0)
{
delay1(5);
if(k2==0)
{
while(!k2)
if(num==1)
{
sec++;
if(sec==60)
sec=0;
write_sfm(10,sec);
write_com(0x80+0x40+0x10);
}
if(num==2)
{
min++;
if(min==60)
min=0;
write_sfm(7,min);
write_com(0x80+0x40+8);
}
if(num==3)
{
h++;
if(h==24)
h=0;
write_sfm(4,h);
write_com(0x80+0x40+5);
}
}
}
if(k3==0)
{
delay1(5);
if(k3==0)
{
while(!k3);
if(num==1)
{
sec--;
if(sec==-1)
sec=59;
write_sfm(10,sec);
write_com(0x80+0x40+0x10);
}
if(num==2)
{
min--;
if(min==-1)
min=59;
write_sfm(7,min);
write_com(0x80+0x40+8);
}
if(num==3)
{
h--;
if(h==-1)
h=23;
write_sfm(4,h);
write_com(0x80+0x40+5);
}
}
}
}
if(k4==0)
{
delay1(5);
if(k4==0)
{
while(!k4);
num1++;
if(num1==1)
{
write_sfm1(10,sec1);
write_sfm1(7,min1);
write_sfm1(4,h1);
}
if(num1==2)
{
write_com(0x80+11);
write_com(0x0f);
}
if(num1==3)
{
write_com(0x80+8);
}
if(num1==4)
{
write_com(0x80+5);
}
if(num1==5)
{
num1=0;
write_com(0x0c);
write_sfm(10,sec);
write_sfm(7,min);
write_sfm(4,h);
}
}
}
if(num1!=0)
{
if(k2==0)
{
delay1(5);
if(k2==0)
{
while(!k2)
if(num1==2)
{
sec1++;
if(sec1==60)
sec1=0;
write_sfm1(10,sec1);
write_com(0x80+0x10);
}

if(num1==3)
{
min1++;
if(min1==60)
min1=0;
write_sfm1(7,min1);
write_com(0x80+8);
}
if(num1==4)
{
h1++;
if(h1==24)
h1=0;
write_sfm1(4,h1);
write_com(0x80+5);
}
}
}
if(k3==0)
{
delay1(5);
if(k3==0)
{
while(!k3);
if(num1==2)
{
sec1--;
if(sec1==-1)
sec1=59;
write_sfm1(10,sec1);
write_com(0x80+0x10);
}
if(num1==3)
{
min1--;
if(min1==-1)
min=59;
write_sfm1(7,min1);
write_com(0x80+8);
}
if(num1==4)
{
h1--;
if(h1==-1)
h1=23;
write_sfm1(4,h1);
write_com(0x80+5);
}
}
}
}
}
void init() //程序初始化函数
{
uint i;
h=23;
min=59;
sec=57;
h1=00;
min1=00;
sec1=00;
num=0;
lcden=0;
write_com(0x38);
delay(1);
write_com(0x0c); //显示开，关光标
delay(1);
write_com(0x06); //移动光标
delay(1);
write_com(0x01); //清除LCD显示内容
delay(1);
i=0;
while(table1[i] != '\0') //显示闹钟（静态）
{
write_data(table1[i]);
i++;
}
i=0;
write_pos(0x40);
while(table[i] != '\0') //显示时间（静态）
{
write_data(table[i]);
i++;
}
TMOD=0x01; //定时器
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1; //开启定时器
ET0=1;
TR0=1;
}
void main()
{
init();

while(1)
{
keyscan();
if(min==min1&&h==h1) //闹钟开启条件
{
while(sec<=5) //响五秒
{
beep = 1;
delay1(2);
beep = 0;
}
}
else
beep=0;
}
}
void timer0() interrupt 1 //定时器时间设定
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
count++;
if(count==20)
{
count=0;
sec++;
if(sec==60)
{
sec=0;
min++;
if(min==60)
{
min=0;
h++;
if(h==24)
{
h=0;
}
write_sfm(4,h);
}
write_sfm(7,min);
}
write_sfm(10,sec);
}}