LCD电子时钟的制作模板.docx

课程设计说明书课程设计说明书课程名称 单片机原理及接口技术设计题目 LCD 电子钟的制作专业 机械班级 1105 学生姓名 雷阳 李杨 何延福学号 20116397完成日期 2014.6.13 课程设计任务书姓 名： 院 （系）： 制造科学与工程专 业：机械 班 号： 1105任务起至日期： 2014 年 5 月 15 日至 2014 年 6 月 13 日课程设计题目： 《LCD 电子钟的制作》 已知技术参数和设计要求：（1）AT89C51 单片机（2）DS1302 定时器（3）DS1232 看门狗（4）LCD1602 液晶显示（5）8*10K 上拉电阻预期设计效果：设计一个基于单片机的电子时钟，要求能够实现时、分、秒　　 工作计划安排：2014 年 5 月 15 日-18 日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求2014 年 5 月 18 日-20 日：总体方案设计204 年 6 月 11 日-14 日：硬件电路设计2014 年 6 月 10 日：软件设计2014 年 6 月 13 日：整理书写设计说明书2014 年 6 月 15 日：答辩同组设计者及分工：独立完成！成绩评定： 指导教师签字： 　2014 年 6 月 13 日 LCD 电子时钟的制作摘要： 本设计采用 LCD 液晶屏幕显示系统，以 ATC89C51 单片机为核心，由键盘、定时闹铃、日期提醒、温度显示等功能模块组成。

基于题目基本要求，本系统对时间显示、闹铃方式进系统行了重点设计本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高本系统不仅成功的实现了要求的基本功能，多数发挥部分也得到了实现，而且还具有一定的创新功能 关键字： AT89SC51 单片机、LCD 液晶显示、双电源供电、定时闹铃 第一章：绪论 第二章：总体设计要求 第三章：总体设计方案 3.1 方案的选择与论证 3.2 总体方案 第四章：系统主要硬件简介 4.1 AT89SC514.2 LCD16024.3 DS1302 第五章：系统硬件设计 5.1 AT89SC51 单片机最小系统 5.2 温度测量模块 5.3 时钟模块 5.4 LCD 液晶显示模块5.5 键盘模块 5.6 系统电源 5.7 整体电路 第六章：系统软件设计 6.1 主程序流程图 6.2 时间设定程序流程图 6.3 温度测量流程图 6.4 闹铃设定流程图 第七章：备注 7.1 参考文献 7.2 程序 第一章：绪论 在新的世纪我们已经步入了第二个十年，随着全球经济的复苏和发展，由于在世界范围内人类需求的巨大释放，以及消费结构的升级，同时传统能源的稀缺以及带来的环境的破坏，都将带来新一轮的科技革命的巨变。

因此，更适合人类社会协调、健康、可持续发展的新能源、新材料等便应运而生LCD 作为一种新的材料，LCD 的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域 然而随着人们生活节奏的加快，时间对人们的重要性也越来越重要，因此，拥有一个不错的时钟对人们的生活将带来很大的方便时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟第二章：总体设计要求 2.1 设计要求 （1）使用集成数字电路或单片机作为主控制芯片； （2）使用 LCD 来显示现在的时间，显示格式为： 上行显示：年-月- 日； 下行显示：时时：分分：秒秒； （3）使用时钟芯片 DS1302 实现时钟定时； （4）具有闹铃功能，一旦时间到则发出警报声； （5）具有调整日期与时间的功能2.2 设计内容 （1）查阅相关资料，整体构思， （2）进行调研和总体设计，并绘制系统方框图和主程序流程图等；（3）详细设计： 1）LCD 显示电路的设计及功能实现 2）实时时钟电路的设计及其功能实现3）按键设置电路的设计及其功能实现第三章：总体设计方案 3.1 方案的选择与论证3.1.1 显示部分 : 显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案： 方案一：采用 LED 显示，分静态显示和动态显示。

对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题 方案二：采用 LCD 显示 LCD 液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的 鉴于上述原因，我们采用方案二3.1.2 数字时钟 数字时钟是本设计的核心的部分根据需要可采用以下两种方案实现： 方案一：方案完全用软件实现数字时钟原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息利用定时器与软件结合实现 1 秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加 1；若秒值达到 60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到 60，则清零分字节，并将时字节值加 1；若时值达到24，则将时字节清零该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高 方案二：方案采用 Dallas 公司的专用时钟芯片 DS1302该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于 10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。

为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间 基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能3.1.3 温度采集 由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化 方案一：采用热敏电阻，可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的 方案二：采用温度传感器 DS18B20DS18B20 可以满足从-55摄氏度到+125 摄氏度测量范围，且 DS18B20 测量精度高，增值量为0.5 摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的 RAM 中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便 基于 DS18B20 的以上优点，我们决定选取 DS18B20 来测量温度3.1.4 闹铃部分 一般的时钟都带有闹铃，实现闹铃方式可采用以下两种: 方案 一：将闹钟信息存放在非易失储存器中。

该方案即使在完全的掉电的情况下也不会造成闹钟信息的丢失，但该方案成本较高且难于实现 方案二：将闹钟信息存放在单片机自带的存储器中该方案成本低而且易于实现，但是一但掉电会造成之前信息的丢失 基于成本及易于实现的角度，我们选择方案二3.1.5 电源模块 方案一：采用干电池作为系统电源但需经常换电池，不符合节约型社会的要求方案二：采用直流稳压电源作为系统主电源，干电池作为辅助电源不仅不需要经常更换电源，并且当市电停止时能够采用干电池做为系统电源，使用更加安全可靠 基于以上分析，我们决定采用方案二 3.2 总体方案 3.2.1 工作原理 : 本设计采用 AT89SC51 单片机作为本系统的控制模块单片机可把由 DS18B20、DS1302 、AT24C02 中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示以LCD 液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换如图 1 第四章：系统主要硬件简介4.1 AT89C51 单片机简介 AT89C51 是美国ATMEL 公司生产的8 位Flash ROM 单片机。

其最突出的优点是片内ROM 为Flash ROM，可擦写1000 次以上，应用并不复杂的通用ROM 写入器就能方便的擦写，读取也很方便，价格低廉，具有片程序ROM 二级保密系统因此可灵活应用于各种控制领域AT89C51 包含以下一些功能部件：（1）一个 8 位 CPU ；（2）一个片内振荡器和时钟电路；（3）4KB Flash ROM ；（4）128B 内 RAM；（5）可寻址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制电路；（6）两个 16 位定时/计数器；（7）21 个特殊功能寄存器；（8）4 个 8 位并行 I/O 口；（9）一个可编程全双工串行口；（10）5 个中断源，可设置成 2 个优先级AT89C51 单片机一般采用双列直插 DIP 封装，共 40 个引脚，图 2-1 为其引脚排列图40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制各 I/O 引脚图 2-1 AT89C51 引脚图2.1.1 电源Vcc—— 芯片电源，接 +5V；GND——接地端2.1.2 时钟XTAL1、 XTAL2——晶体振荡电路反相输入端和输出端2.1.3 控制线控制线共有 4 根，其中 3 根是复用线。

所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能1、ALE/ PROG ——地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲1）ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低八位地址AT89C51 在并行扩展外存储器时， P0 口用于分时传送低 8 位地址和数据信号，且均为二进制数当 ALE 信号有效时，P0 口传送的是低 8 位地址信号；ALE 信号无效时，P0 口传送的是低 8 位地址信号在 ALE 信号的下降沿，锁定 P0 口传送的内容，即低 8 位地址信号需要指出的是，当 CPU 不执行访问外 RAM 指令，ALE 以时钟振荡频率 1/6 的固定频率输出，因此 ALE 信号也可作为外部芯片 CLK 时钟或其他需要但是，当 CPU 执行 MOVX 指令时，ALE 将跳过一个 ALE 脉冲2） 　　PROG 功能：片内 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲2、　　PSEN ——外 ROM 读选通信号89C51 读外 ROM 时，每个机器周期内 PSEN 两次有效输出PSEN 可作为外 ROM 芯片输出允许 OE 的选通信号在读内 ROM 或读外 RAM 时， PSEN 无效。

3、RST/VPD——复位/备用电源1）正常工作时，RST 端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，AT89C51 芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU 从 0000H 开始执行指令2）VPD 功能：在 VCC 掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由 VPD 向片内 RAM 供电，以保持片内 RAM 中的数据不丢失4、EA /VPP——内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源1） EA 功能：正常工作时， EA 为内外 ROM 选择端AT89C51 单片机 ROM 寻址范围为 64KB，其中 4KB 在片内，60KB 在片外当 EA 保持高。