电子时钟设计及程序.doc

电子时钟设计 简介 该设计主要由单片机AT89C51和液晶显示器组成，实现常用的实时电子钟功能。利用 可编程芯片AT89C51强大的功能，我们了实现日历功能、时钟功能。该时钟使用液晶显示 器作为显示模块，使用3个弹性小按键作为输入模块，调节年、月、日、星期、时、分、 秒。 一．方案比较与论证 根据设计要求，该时钟系统可分输入部分、处理部分和显示数据部分。其中输入部分是 键盘输入数据调整要显示的内容，处理部分单片机接收并通过算法处理键盘输入的信息 变成显示模块所能接受的信息，显示部分是用来实时显示处理部分处理后的数据。 输入模块我们选用三个独立弹性小按键来实现，选用矩阵式键盘则太浪费资 处理模块我们选用了STC公司的STC89C52芯片来，与Atmel公司生产的AT89S52一样，也是 40脚双列直插式封装，这里芯片对刚学单片机的人来说容易入手，其功能也很强大，用 来实现一个电子钟完全足够了。 显示部分我们可有两种选择：数码管和1602液晶显示器。实现一个电子钟若用数码管则 需6个，所占空间相对大了些，而且我们还要实现日历的功能，需要更多的数码管，所点 空间翻倍，而且还会造成单片机I/O引脚滥用甚至不够用，用液晶显示器来实现则方便得 多，界面也相对友好，但液晶显示器有个缺点就是价格比较贵。因此我们最终选择了16 02液晶显示器。另处独立弹性小按键具有价格便宜、容易获得、容易控制等特点。 二．系统理论分析、计算与电路仿真 1、定时器与中断原理 电子钟主要是利用单片机的定时器/计数器和中断来实现。定时器实际是加1计数器，单 片机每运行一个机器周期定时器就自动加1，当计到所定的数N时，单片机就产生一次中 断，停下所做的工作，转而去执行中断服务程序。单片机每个机器周期等于外部晶振的 12个振荡周期，当外部晶振是12MHz时，则每个机器周期的时间是 Tcy = 12×1/12=1µm （2-1） 定数器设为N时，即每计到N时产生一次中断，而一次中断的时间为： t = N×Tcyµm (2-2) 当产生X（x根据N来设置，两者之积为1000000）次中断后我就知道过了1s，再通过液晶 显示出来，这样就达到了让液晶每隔一秒跳一下的目的了。 2、proteus仿真结果 3、液晶部分 图4-3 液晶1、2端口分别是工作电源的负、正极，15、16是液晶背光灯电源正负极，R4起限流 作用，避免电流过大烧坏背光灯。第3端口还可接一电位器，调节液晶显示对比度。无标 号的8个端口是数据端，通过一上拉电阻接到单片机的 P0口。 三．系统的软件设计（如必要，含有流程图） 1、程序流程图 流程图中的X表示液晶中秒、分、时、星期、年、月、日中的任一个。 图5-1 主程序流程图 图5-2 扫描键盘的子程序流程 四．系统测试及结果 测试结果总的来说很满意，比预计的还要好。但由于中断函数中代码较长，故存在 一定程度的误差，用秒表测试大约为每5分钟慢了一秒，这个问题是用单片机定时器来数 时所无法解决的，中断函数必定会较长，处理这一函数会花费一定的时间这就无法做到 让时钟走得很精确。解决方法是用一时钟芯片来实现，由于时钟芯片不好买又比较贵（ 新的20几块一片），暂时就不考虑了，有机会再尝试。 1. 源程序 //主函数放在最后面 #include <reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit rs=P2^4;//定义液晶数据命令选择端 sbit lcden=P2^5;//液晶使能端 sbit s1=P2^0;//按键1 sbit s2=P2^1;//按键2 sbit s3=P2^2;//按键3 uchar count,s1num; char shi,fen,miao;//时、分、秒 char year,month,day,week;//年月日星期 void delay(uint x)//延时子程序 { uint j,k; for(j=x;j>0;j--) for(k=110;k>0;k--); } //----液晶写命令功能--- void write_com(uchar com) { rs=0; lcden=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; } //---液晶写数据功能----- void write_date(uchar date) { rs=1; lcden=0; P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; } //----------写入时、分、秒--------? void write_sfm(uchar add,uchar date) { uchar shi,g 在嵌入式系统领域，电子时钟的设计与实现是一个十分经典且基础的项目。它不仅涉及到硬件的选择与设计，还需要考虑到软件编程以及系统整体的交互逻辑。在本文中，我们将探讨如何基于单片机AT89C51和液晶显示器来设计一个简易的电子时钟，并展示其设计思路、实现步骤、软件编写以及测试结果。 电子时钟的设计主要由三部分构成：输入部分、处理部分和显示数据部分。输入部分负责接收用户的时间设置指令，处理部分用于处理时间计算以及响应输入命令，而显示部分则负责将处理结果以用户可读的方式展现出来。在输入模块的设计中，设计者选择了三个独立弹性小按键，相较于矩阵键盘，这种方式在成本上更为经济，且对于使用者来说也更容易操作。 在处理部分，设计者选用了STC公司的STC89C52芯片。这款芯片与ATMEL公司的AT89S52芯片类似，均提供40脚双列直插式封装，兼容性强，对于学习单片机的初学者来说更为友好。此外，其强大的功能足以满足电子时钟的运行需求。 而在显示数据部分，设计者面临了数码管与液晶显示器的选择问题。虽然数码管在成本上具有优势，但对于需要显示更多信息（如日期和星期）的电子时钟来说，数码管的数目会相应增多，占据更大空间，并且可能导致单片机的I/O引脚资源紧张。因此，设计者最终选择了1602液晶显示器，它不仅空间占用小，还能提供更加友好的用户界面。此外，独立弹性小按键以其成本低廉、易于获取和控制的优点，被用作输入模块。 系统理论分析部分主要涉及定时器与中断原理。定时器在单片机中通常作为加1计数器使用，每当单片机运行一个机器周期，定时器就会自动加1。当计数器达到预设值N时，就会产生一次中断，单片机转而执行中断服务程序。通过设置合适的计数器值N和中断次数X，可以控制每秒更新一次显示内容。在中断处理程序中，通过计算得出的中断时间来实现时间的更新，再通过液晶显示器进行显示。此外，还使用了Proteus仿真软件对设计进行了仿真测试，以确保方案的可行性。 软件设计是电子时钟项目的核心部分。设计者首先绘制了主程序流程图，明确主程序中各种功能模块的逻辑关系，如初始化、按键扫描、时间调整、时间显示等。同时，还涉及了如延时子程序、液晶写命令和数据子程序等基本函数的编写，这些都是为了控制液晶显示器正常工作所必需的。 在系统测试及结果分析中，测试显示电子时钟在整体性能上是令人满意的，但存在每5分钟慢1秒的微小误差。这部分误差主要是由于中断处理程序中代码较长，处理函数耗时所造成的。在理论上，可以通过使用更精准的时钟芯片来解决这个问题，但由于成本及购买难度，设计者暂时未采纳此方案。未来，如果条件允许，设计者计划尝试使用时钟芯片来实现更加精确的时间计算。 总体来说，本文所介绍的电子时钟项目，不仅是一个具有实用价值的电子设备，同时也是一次深入浅出的嵌入式系统设计学习过程。在项目开发过程中，设计者需要理解单片机的中断机制和定时器工作原理，了解如何与外部设备如液晶显示器进行通信，并且还要考虑到硬件成本、性能和易用性之间的平衡。通过这样的实践，学习者可以加深对嵌入式系统设计的理解，为以后更复杂的系统开发打下坚实的基础。