基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 PAGE32 / NUMPAGES37信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)設(shè)計(jì)(論文)題目: 基于單片機(jī)的_ 數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè):通信技術(shù) 班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:指導(dǎo)教師:二八年十二月三十日信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué) 生姓 名學(xué)號(hào)班級(jí)通技06-2專(zhuān)業(yè)通信技術(shù)設(shè)計(jì)（或論文）題目基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師職稱(chēng)工作單位與所從事專(zhuān)業(yè)聯(lián)系方式備 注助教高級(jí)工程師設(shè)計(jì)（論文）容：本設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)(AT89C51)為核心，設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的數(shù)字時(shí)鐘，功能如下：（1）時(shí)間（年、月、日、星期、時(shí)、分、秒）LCD顯示功能；（2）時(shí)間設(shè)置功能；（3）鬧鐘功能；（4）環(huán)境溫度顯示功能（可選項(xiàng)）。

2、學(xué)生需完成系統(tǒng)方案制定與工作原理分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真或?qū)嵨镏谱?、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)等工作。設(shè)計(jì)可按如下步驟進(jìn)行：1. 收集有關(guān)資料并消化吸收；2. 制定設(shè)計(jì)方案；3. 完成硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，仿真測(cè)試成功后可完成實(shí)物制作；4. 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告（不少于4000字）。進(jìn)度安排：1收集有關(guān)資料并消化吸收第67周；2制定設(shè)計(jì)方案第7周；3硬件設(shè)計(jì)第78周；4軟件設(shè)計(jì)第911周；5系統(tǒng)仿真測(cè)試與硬件制作第12周； 6撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告第1314周；7準(zhǔn)備畢業(yè)答辯第15周。主要參考文獻(xiàn)、資料(寫(xiě)清楚參考文獻(xiàn)名稱(chēng)、作者、出版單位)：1DS1307 datasheet ：/.maxim- TOC o 1-3

3、h z u HYPERLINK l _Toc210917445摘要 PAGEREF _Toc210917445 h 1HYPERLINK l _Toc210917446第1章設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc210917446 h 2HYPERLINK l _Toc2109174471.1方案論證與比較 PAGEREF _Toc210917447 h 2HYPERLINK l _Toc2109174481.2方案確定 PAGEREF _Toc210917448 h 3HYPERLINK l _Toc210917449第2章硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc210917449 h 4HYPERL

4、INK l _Toc2109174502.1單片機(jī)主控模塊 PAGEREF _Toc210917450 h 4HYPERLINK l _Toc2109174512.2時(shí)鐘模塊 PAGEREF _Toc210917451 h 5HYPERLINK l _Toc2109174522.2.1DS1307的引腳功能 PAGEREF _Toc210917452 h 5HYPERLINK l _Toc2109174532.2.2DS1307的部結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc210917453 h 5HYPERLINK l _Toc2109174542.2.3DS1307的讀寫(xiě)操作 PAGEREF _Toc

5、210917454 h 7HYPERLINK l _Toc2109174552.2.4DS1307硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc210917455 h 8HYPERLINK l _Toc2109174562.3鬧鈴模塊 PAGEREF _Toc210917456 h 9HYPERLINK l _Toc2109174572.4鍵盤(pán)模塊 PAGEREF _Toc210917457 h 9HYPERLINK l _Toc2109174582.5LCD顯示模塊 PAGEREF _Toc210917458 h 10HYPERLINK l _Toc2109174592.5.1LCD1602的引腳功

6、能 PAGEREF _Toc210917459 h 10HYPERLINK l _Toc2109174602.5.2LCD1602的顯示操作 PAGEREF _Toc210917460 h 10HYPERLINK l _Toc2109174612.6電源模塊 PAGEREF _Toc210917461 h 14HYPERLINK l _Toc210917462第3章軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc210917462 h 15HYPERLINK l _Toc2109174633.1系統(tǒng)流程圖 PAGEREF _Toc210917463 h 15HYPERLINK l _Toc210917464

7、3.2液晶顯示模塊流程圖 PAGEREF _Toc210917464 h 15HYPERLINK l _Toc2109174653.3鍵盤(pán)處理模塊流程圖 PAGEREF _Toc210917465 h 16HYPERLINK l _Toc210917466第4章系統(tǒng)測(cè)試 PAGEREF _Toc210917466 h 21HYPERLINK l _Toc210917467總結(jié) PAGEREF _Toc210917467 h 23HYPERLINK l _Toc210917468致 PAGEREF _Toc210917468 h 24HYPERLINK l _Toc210917469參考文獻(xiàn) P

8、AGEREF _Toc210917469 h 25HYPERLINK l _Toc210917470附錄1系統(tǒng)仿真電路圖 PAGEREF _Toc210917470 h 26HYPERLINK l _Toc210917471附錄2PCB板底圖 PAGEREF _Toc210917471 h 27HYPERLINK l _Toc210917472附錄3主要源程序 PAGEREF _Toc210917472 h 28摘要本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，以實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307和液晶顯示LCD1602為主體設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘。該時(shí)鐘系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、時(shí)鐘模塊、鬧鐘模塊、液晶顯示模塊

9、、鍵盤(pán)控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單清晰的操作界面，能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間（顯示格式為時(shí)時(shí)：分分：秒秒，24小時(shí)制），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，具有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開(kāi)/關(guān)。設(shè)計(jì)以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機(jī)功能，大部分功能通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時(shí)，該時(shí)鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。由于系統(tǒng)所用元器件較少，單片機(jī)所被占用的I/O口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。軟件程序采用均采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，便于移植與升級(jí)。報(bào)告詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞數(shù)字時(shí)鐘；單片機(jī)；DS1307；LCD1602第1章設(shè)計(jì)方案1.1方案論

10、證與比較方案一：基于FPGA的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方法。為了實(shí)現(xiàn):(1)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒、星期，并且可以進(jìn)行調(diào)整時(shí)間；(2)可以設(shè)定鬧鐘和整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能，數(shù)字時(shí)鐘在總體上主要分為三大部分：輸入人機(jī)界面部分、FPGA核心功能部分和輸出界面部分，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示。圖1-1基于FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖方案二：采用單片機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心控制器件，它除了具備微機(jī)CPU的數(shù)值計(jì)算功能外，還具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。與傳統(tǒng)機(jī)械表相比，它具有走時(shí)精確,顯示直觀等特點(diǎn)。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯滿(mǎn)刻度為

11、“23時(shí)59分59秒”，另外具有校時(shí)功能，斷電后有記憶功能，恢復(fù)供電時(shí)可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)同步等特點(diǎn)。外圍主要有串行通信器件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307等，使得系統(tǒng)線路簡(jiǎn)單可靠性高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。圖1-2基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)最小系統(tǒng)：其作用是和外圍的時(shí)鐘芯片通信，并控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程，采集時(shí)間信息并予以處理。鍵盤(pán)模塊：鍵盤(pán)模塊可以設(shè)置時(shí)間信息，通過(guò)單片機(jī)寫(xiě)入時(shí)鐘芯片，以更新時(shí)間；也可以設(shè)置鬧鐘，由單片機(jī)存入其部RAM中。時(shí)鐘模塊：此模塊由專(zhuān)用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片構(gòu)成，由它提供實(shí)時(shí)的日歷時(shí)鐘信息。液晶顯示模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)讀取時(shí)鐘芯片DS1307中的信息，通過(guò)液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示。采用L

12、CD作為顯示器，具有界面友好、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。鬧鐘模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控模塊讀取日歷芯片中的時(shí)間信息，與所設(shè)置的鬧鐘時(shí)間相比較，若一樣時(shí)，鬧鐘模塊工作鬧鐘模塊。電源模塊：用220V市電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的+5V的直流電為其供電。1.2方案確定綜合考慮以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)以與題目的基本要求和發(fā)揮要求，在本設(shè)計(jì)中，我采用了第二種方案，即采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘的功能為我此次設(shè)計(jì)的方案。第2章硬件設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成如圖2-1所示。主要負(fù)責(zé)各個(gè)模塊的初始化工作；讀取并處理時(shí)間；處理按鍵響應(yīng)；控制液晶實(shí)時(shí)顯示等。圖2

13、-1單片機(jī)最小系統(tǒng)主控制器AT89C51單片機(jī)與MCS51系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容，部自帶有4KB的Flash存儲(chǔ)器與256KBRAM單元，不需另外擴(kuò)展EEPROM與靜態(tài)RAM，可以在線下載程序，易于日后的升級(jí)。圖中，P2.0、P2.1、P2.2與P1口為單片機(jī)與液晶顯示器連接的控制和通信的數(shù)據(jù)端口；P2.6和P2.7為單片機(jī)與時(shí)鐘芯片DS1307通信的端口；P2.3為鬧鐘的控制端口；P0.0、P0.1、P0.2、P0.3為按鍵模塊的接口。時(shí)鐘電路是由XTAL1和XTAL2之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。時(shí)鐘電路中晶體振蕩器的頻率高則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率就高，所以該系統(tǒng)采用12M晶振；復(fù)位電路有兩種形

14、式：手動(dòng)按鍵復(fù)位和上電復(fù)位，在本系統(tǒng)中采用的是手動(dòng)按鍵復(fù)位。如圖2-1所示，R1、R2、C3和SW組成系統(tǒng)手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。2.2時(shí)鐘模塊系統(tǒng)采用DS1307時(shí)鐘芯片。DS1307是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的時(shí)鐘芯片，它是一款I(lǐng)2C總線接口的時(shí)鐘芯片，采用兩線與CPU進(jìn)行通信，片含有8個(gè)特殊功能寄存器和56bit的SRAM。DS1307的主要技術(shù)指標(biāo)：具有秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的計(jì)數(shù)功能；12小時(shí)制和24小時(shí)制兩種計(jì)數(shù)模式；可自動(dòng)調(diào)整每月的天數(shù)，具有閏年自動(dòng)修正、掉電保護(hù)和上電復(fù)位功能。2.2.1DS1307的引腳功能DS1307采用8引腳雙列直插DIP封裝形式，引腳

15、分布如圖2-2所示。相應(yīng)功能如下：Vcc：主電源；Vbat：備用電源。當(dāng)VbatVcc+0.2V時(shí)，由Vcc向DS1307供電，當(dāng)VbatVcc時(shí)，由Vcc向DS1307供電；GND：邏輯地；SCL：I2C總線時(shí)鐘線；SDA：I2C總線數(shù)據(jù)線；SQW/OUT：方波/輸出驅(qū)動(dòng)器。圖2-2DS1307引腳分布圖2.2.2DS1307的部結(jié)構(gòu)1.部結(jié)構(gòu)DS1307芯片由晶體振蕩器、電源控制器、I2C總線控制、分頻處理、邏輯控制、RAM存儲(chǔ)、多路選擇器、時(shí)鐘/日歷寄存器、緩沖器組成，部結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。VccSQW/OUTSDASCLGNDVbatX2X1電源控制器邏輯控制時(shí)鐘/日歷寄存器多路選擇器

16、RAM存儲(chǔ)分頻處理晶體振蕩器RAM存儲(chǔ)I2C控制總線1Hz圖2-3DS1307的部結(jié)構(gòu)2.寄存器DS1307有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有12個(gè)，其中有7個(gè)寄存器（讀時(shí)81H8DH，寫(xiě)時(shí)80H8CH），存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式，如表2-1所示。表2-1DS1307的日歷、時(shí)間寄存器地址D7D6D5D4D3D2D1D0功能取值圍81HCH十位個(gè)位秒00-5983H0十位個(gè)位分00-5985H012十位十位個(gè)位時(shí)AM：1-12PM：00-23248B00000星期星期01-0787H00十位個(gè)位日01-3189H000十位個(gè)位月01-128DH十位Year年00-998FHOUT00SOWE00R

17、S1RS0控制字-91HRAM56800H-FFH(1)小時(shí)寄存器（85H、84H）的位7用于定義DS1307是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。當(dāng)為高電平時(shí)，選擇12小時(shí)模式。在12小時(shí)模式時(shí)，位D5是，當(dāng)為1時(shí)，表示PM。在24小時(shí)模式時(shí)，位5是第二個(gè)10小時(shí)位。(2)秒寄存器（81H、80H）的位7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（CH）。當(dāng)該位置為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1307處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行。(3)控制寄存器（8FH、8EH）的位7是寫(xiě)保護(hù)位（WP），其它7位均置為0。在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫(xiě)操作之前，WP位必須為0。當(dāng)WP位為1時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)

18、操作。2.2.3DS1307的讀寫(xiě)操作DS1307是基于I2C總線接口的時(shí)鐘芯片，軟件上與I2C總線完全兼容。1.I2C總線的驅(qū)動(dòng)I2C總線在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，必須確認(rèn)傳送數(shù)據(jù)的開(kāi)始和結(jié)束。而且每傳送一個(gè)字節(jié)，要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位（0）；在一個(gè)周期發(fā)送結(jié)束后，要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位（1）。具體如圖2-4所示，三種信號(hào)的格式如下：(1)啟動(dòng)信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘總線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“啟動(dòng)”信號(hào)。(2)停止信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘總線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA由低電平跳變?yōu)楦唠娖蕉x為“結(jié)束”信號(hào)。(3)應(yīng)答位：當(dāng)主器件發(fā)送完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，后面必須跟一個(gè)應(yīng)答位（ACK）。在時(shí)鐘高電平期間，

19、如果數(shù)據(jù)線SDA為低電平代表一個(gè)字節(jié)的傳送結(jié)束，并準(zhǔn)備下一個(gè)要傳送的字節(jié)；在時(shí)鐘高電平期間，如果數(shù)據(jù)線SDA為低電平代表一個(gè)傳送周期結(jié)束，準(zhǔn)備下一個(gè)傳送周期。圖2-4I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式2.DS1307的寫(xiě)控制圖2-5是DS1307的寫(xiě)控制格式，首先發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，然后發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)是用來(lái)控制芯片的地址以與讀寫(xiě)控制位（D0：0寫(xiě)），之后是應(yīng)答位，然后發(fā)送其它字節(jié)數(shù)據(jù)，在最后發(fā)送一個(gè)結(jié)束標(biāo)志的應(yīng)答位，緊跟著是停止信號(hào)。S11010000AXXXXXXXXAXXXXXXXXAXXXXXXXXAXXXXXXXXAP圖2-5CPU寫(xiě)數(shù)據(jù)模式3.DS1307的讀控制圖2-6是DS1307的讀控制格式

20、，首先發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，然后發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)是用來(lái)控制芯片的地址以與讀寫(xiě)控制為（D0：1讀），之后是應(yīng)答位，然后發(fā)送其它字節(jié)數(shù)據(jù)，在最后發(fā)送一個(gè)結(jié)束標(biāo)志的應(yīng)答位，緊跟著是停止信號(hào)。S11010001AXXXXXXXXAXXXXXXXXAXXXXXXXXAXXXXXXXXAP圖2-6CPU讀數(shù)據(jù)模式2.2.4DS1307硬件電路設(shè)計(jì)DS1307采用與CPU進(jìn)行通信，電路連接簡(jiǎn)單。DS1307的部振蕩電路結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，在芯片部連接有兩個(gè)電容，目的是為了使晶振起振，所以在電路設(shè)計(jì)中就不需要另外再加電容了。圖2-7DS1307的部振蕩電路時(shí)鐘模塊電路如圖2-8所示，其中晶振采用的是32.768kHz

21、，經(jīng)部電路分頻后可獲得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖信號(hào)；電阻R3、R4是I2C總線的上拉電阻。圖2-8DS1307的電路連接2.3鬧鈴模塊系統(tǒng)采用蜂鳴器作為鬧鈴輸出，電路連接如圖2-9所示。電路中采用PNP管Q1來(lái)控制蜂鳴器的開(kāi)關(guān)，由圖可以看出：當(dāng)P2.3引腳為高電平時(shí)，PNP管截止，蜂鳴器不工作；當(dāng)P2.3引腳為低電平時(shí)，PNP管導(dǎo)通，蜂鳴器工作。其中R9為限流電阻。圖2-9鬧鈴電路2.4鍵盤(pán)模塊鍵盤(pán)模塊設(shè)置了四個(gè)按鍵：KEY1、KEY2、KEY3、KEY4。其中KEY1為模式切換鍵，KEY2為設(shè)定值上升鍵，用KEY3為設(shè)定值減小鍵，KEY4是返回鍵。電路連接如圖2-10所示。4個(gè)上拉電阻可以保證在沒(méi)有

22、按鍵輸入時(shí)，進(jìn)入單片機(jī)四個(gè)I/O口的按鍵狀態(tài)均為高電平，防止干擾產(chǎn)生；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的端口線狀態(tài)轉(zhuǎn)為低電平。圖2-10鍵盤(pán)電路2.5LCD顯示模塊LCD顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。其中字段顯示與LED顯示相似，只要送對(duì)應(yīng)的信號(hào)到相應(yīng)的管腳就能顯示。字符顯示是根據(jù)需要顯示基本字符。本設(shè)計(jì)采用的是字符型顯示。系統(tǒng)中采用LCD1602作為顯示器件輸出信息，可以顯示2行16個(gè)漢字。與傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示容豐富、不需要外加驅(qū)動(dòng)電路等優(yōu)點(diǎn)，是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件。2.5.1LCD1602的引腳功能LCD1602模塊的引腳如圖2-11所

23、示。圖2-11LCD1602模塊其引腳功能如下：RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端，RS=0命令狀態(tài)；RS=1數(shù)據(jù)；R/W：讀寫(xiě)控制線，R/W=0寫(xiě)操作；R/W=1讀操作；A：背光控制正電源；K：背光控制地；E：數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作控制位，E線向LCD模塊發(fā)送一個(gè)脈沖，LCD模塊與單片機(jī)間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換；DB0DB7：數(shù)據(jù)線，可用8位連接，也可只用高4位連接，節(jié)約單片機(jī)資源；VDD：電源端；VEE：亮度控制端（1-5V）；VSS：接地端。2.5.2LCD1602的顯示操作1.四種基本操作LCD有四種基本操作，具體如表2-2所示。表2-2LCD與單片機(jī)之間有四種基本操作RSR/W操作00寫(xiě)命令操作(初始化，

24、光標(biāo)定位等)01讀狀態(tài)操作(讀忙標(biāo)志位)10寫(xiě)數(shù)據(jù)操作(要顯示容)11讀數(shù)據(jù)操作(可以把顯示存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來(lái))(1)讀狀態(tài)操作執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表2-2所示須滿(mǎn)足RS=0、R/W=1。根據(jù)管腳功能，當(dāng)為有效電平時(shí)，狀態(tài)命令字可從LCD模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。同時(shí)可以保持一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。如圖2-12所示為讀入狀態(tài)字流程圖。RS清0，等待RW置1，等待E置1，等待讀入狀態(tài)字，等待E清0，等待RW清0，等待結(jié)束圖2-12讀入狀態(tài)字流程圖(2)寫(xiě)命令操作由表2-2可知當(dāng)RS=0，R/W=0時(shí)，才可以通過(guò)單片機(jī)或用戶(hù)指令把數(shù)據(jù)即命令，寫(xiě)到LCD模塊，此時(shí)就對(duì)LCD進(jìn)行調(diào)制。可采用查

25、詢(xún)方式：先讀入狀態(tài)字，再判斷忙標(biāo)志，最后寫(xiě)命令字。1)命令字表2-3所示為命令字，其主要介紹了指令名稱(chēng)、控制信號(hào)與控制代碼。其指令名稱(chēng)是指要實(shí)現(xiàn)的功能，控制代號(hào)是采用的十六進(jìn)制的數(shù)值表示的。a.清零操作是指輸入某命令字后即能將整個(gè)屏幕顯示的容全部清除；b.歸home位：將光標(biāo)送到初始位；其中的*號(hào)為任意，高低電平均可；c.輸入方式：設(shè)光標(biāo)移動(dòng)方向并指定整體顯示，是否移動(dòng)。I/D=0：減量方式，S=1：移位，S=0：不移位；d.顯示狀態(tài)：D指設(shè)置整體顯示開(kāi)關(guān)；C指設(shè)置光標(biāo)顯示開(kāi)關(guān)；B指設(shè)置光標(biāo)的字符閃耀；e.光標(biāo)畫(huà)面滾動(dòng)：R/L指右移或左移；S/C指移動(dòng)總體或光標(biāo)；f.功能設(shè)置：DL接口數(shù)位，L

26、指顯示行數(shù)，F(xiàn)顯示字型；g.CGRAM地址設(shè)制：相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以在其中選擇所需要的符號(hào)；h.DDRAM地址設(shè)制：顯示定位；i.讀BF和AC：B為最高位忙的標(biāo)志，F(xiàn)為標(biāo)志位；j.寫(xiě)數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)按要求寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的單元；k.讀數(shù)據(jù)：讀相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)。表2-3命令字指令名稱(chēng)控制信號(hào)控制代碼RSRWD7D6D5D4D3D2D1D0清屏0000000001歸HOME位000000001*輸入方式設(shè)制00000001I/DS顯示狀態(tài)設(shè)制0000001DCB無(wú)標(biāo)畫(huà)面滾動(dòng)000001S/CRL*功能設(shè)置00001DLNF*CGRAM地址設(shè)制0001A5A4A3A2A1A0DDRAM地址設(shè)制001A6A5A

27、4A3A2A1A0讀BF和AC01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0寫(xiě)數(shù)據(jù)10數(shù) 據(jù)讀數(shù)據(jù)11數(shù) 據(jù)2)如圖2-13為寫(xiě)命令字的流程圖。寫(xiě)命令字讀入狀態(tài)字AAC.7=0?不忙嗎？延時(shí)R/W=0RS=0E=1命令字A,AP1E=0RS=0返回圖2-13寫(xiě)命令字流程圖3)定義光標(biāo)位置把顯示數(shù)據(jù)要某個(gè)位置，就是把顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)在相應(yīng)的DDRAM地址中，DDRAM地址占7位。SetDDRAMaddress命令如表2-3所示。光標(biāo)定位，寫(xiě)入一個(gè)顯示字符后，DDRAM地址會(huì)自動(dòng)加1或減1，加或減由輸入方式設(shè)置。表2-4SetDDRAMaddress命令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2

28、DB1DB0001AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0第1行DDRAM地址與第2行DDRAM地址并不連續(xù)。如表2-4所示。表2-5DDRAM地址row12345141516line180H81H82H83H84H8dH8eH8fHline20c0H0c1H0c2H0c3H0c4H0cdH0ceH0cfH4)LCD初始化從通電開(kāi)始通過(guò)延時(shí)，先經(jīng)過(guò)判忙后再進(jìn)行功能設(shè)置，過(guò)一段時(shí)間后可以設(shè)制顯示狀態(tài)（如設(shè)置行、位或陣列）再經(jīng)過(guò)延時(shí)后清屏后再可以設(shè)置輸入方式，具體如圖2-14所示。上電延時(shí)20ms功能設(shè)置延時(shí)37us顯示狀態(tài)設(shè)置清屏延時(shí)1.52ms輸入方式設(shè)置返回圖2-14LCD初始化流程圖2.

29、LCD顯示程序設(shè)計(jì)LCD顯示程序的設(shè)計(jì)一般先要確定LCD的初始化、光標(biāo)定位、確定顯示字符后，LCD就可以按如圖2-15顯示。開(kāi)始LCD初始化光標(biāo)定位顯示字符返回圖2-15LCD顯示程序流程圖2.6電源模塊用220V市電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的+5V的直流電為其供電。+5V穩(wěn)壓器采用CW7805，其應(yīng)用電路如圖2-16所示。圖中，濾波電容C6和C8的值為1000uF，C7和C9為0.33uF。發(fā)光二極管D6的作用是顯示讀寫(xiě)器的電源是否接通，若接通則D6燈亮，無(wú)接通則D6燈滅。圖2-16電源電路圖第3章軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可以分為幾個(gè)部分，首先編寫(xiě)各個(gè)模塊的底層驅(qū)動(dòng)程序，而后是系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)

30、試，編寫(xiě)上層系統(tǒng)程序。本系統(tǒng)軟件程序主要包括：液晶LCD1602的底層驅(qū)動(dòng)模塊、時(shí)鐘芯片DS1307的底層驅(qū)動(dòng)模塊、鍵盤(pán)掃描與鍵值處理模塊、鬧鐘模塊等。3.1系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)的軟件主流程圖如圖3-1所示。開(kāi)始初始化讀取時(shí)間信息液晶實(shí)時(shí)顯示是否有按鍵鍵值處理啟動(dòng)鬧鈴鬧鈴工作NNY圖3-1主程序流程圖3.2液晶顯示模塊流程圖液晶顯示模塊包括了LCD初始化、光標(biāo)的設(shè)定、確定顯示字符、具體流程圖如圖2-15所示。3.3鍵盤(pán)處理模塊流程圖系統(tǒng)設(shè)制了四個(gè)按鍵，分別是功能設(shè)置、定值上升、定值下降和返回鍵。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)均采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，采用查詢(xún)的方式對(duì)按鍵狀態(tài)進(jìn)行掃描，確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。因此這些器件的底層

31、程序均可以移植到其它系統(tǒng)中，這就是采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的最大的優(yōu)點(diǎn)。鍵盤(pán)處理流程圖分別如圖3-2、3-3、3-4、3-5所示。設(shè)置日狀態(tài):+、不變實(shí)時(shí)顯示鍵掃描KEY4-ON計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完畢計(jì)數(shù)完畢KEY2-ONKEY1-ONKEY1-ONKEY3-ON重裝初值實(shí)時(shí)顯示鍵掃描KEY2-ONKEY3-ONKEY4-ON計(jì)數(shù)值減1重裝初值調(diào)用設(shè)置小時(shí)函數(shù)YYYNNNNNNNNNYYYYYYY返回YNYY鍵掃描KEY1-ONKEY4-ONKEY1-ONKEY2-ONKEY3-ON計(jì)數(shù)完畢計(jì)數(shù)值減1返回實(shí)時(shí)顯示鍵掃描KEY1-ONKEY4-ONKEY2-ONKEY3-ON計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完畢重裝初值返回鍵掃

32、描顯示設(shè)置日期返回YYYNNNNNNNN顯示設(shè)置時(shí)間鍵盤(pán)掃描/處理開(kāi)始YYYYYN設(shè)置時(shí)狀態(tài):+、不變?cè)O(shè)置分狀態(tài):+、不變圖3-2時(shí)間設(shè)置模塊設(shè)置日態(tài):+、不變實(shí)時(shí)顯示鍵掃描KEY4-ON計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完畢計(jì)數(shù)完畢KEY2-ONKEY1-ONKEY1-ONKEY3-ON重裝初值實(shí)時(shí)顯示鍵掃描KEY2-ONKEY3-ONKEY4-ON計(jì)數(shù)值減1重裝初值調(diào)用設(shè)置年函數(shù)YYYNNNNNNNNNYYYYYYY返回YNYY鍵掃描KEY1-ONKEY4-ONKEY1-ONKEY2-ONKEY3-ON計(jì)數(shù)完畢計(jì)數(shù)值減1返回實(shí)時(shí)顯示鍵掃描KEY1-ONKEY4-ONKEY2-ONKEY3-ON計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完

33、畢重裝初值返回鍵掃描顯示設(shè)置星期返回YYYNNNNNNNN顯示設(shè)置時(shí)間上接顯示日期YYYYYN設(shè)置年態(tài):+、不變?cè)O(shè)置月態(tài):+、不變圖3-3日期設(shè)置流程圖鍵掃描KEY4-ONKEY1-ONKEY2-ONKEY3-ON計(jì)數(shù)完畢計(jì)數(shù)值減1返回實(shí)時(shí)顯示鍵掃描KEY1-ONKEY4-ONKEY2-ONKEY3-ON計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完畢重裝初值設(shè)置星期YYYYNNNNNNNNNY上接顯示星期YYY重裝初值NNY返回Y設(shè)置星期狀態(tài):+、不變圖3-4星期設(shè)置流程圖Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N

34、 N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N

35、 N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N

36、 N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y 鍵掃描返回鍵掃描計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完畢KEY4-ON返回計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完畢KEY4-ON重載初值計(jì)

37、數(shù)值減1計(jì)數(shù)值減1計(jì)數(shù)完畢KEY4-ON計(jì)數(shù)完畢KEY4-ON重載初值重載初值返回KEY2-ONKEY3-ONKEY2-ONKEY3-ONKEY2-ONKEY2-ONKEY3-ONKEY3-ONKEY4-ONKEY1-ONKEY4-ONKEY1-ONKEY4-ONKEY4-ONKEY1-ONKEY1-ON上接顯示鬧鐘鍵掃描設(shè)置時(shí)間狀態(tài)：+、-、不變實(shí)時(shí)顯示設(shè)置時(shí)間狀態(tài)：+、-、不變實(shí)時(shí)顯示實(shí)時(shí)顯示鍵掃描設(shè)置時(shí)間狀態(tài)：+、-、不變N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N

38、N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N

39、N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N

40、N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y N A Y Y Y Y Y N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y Y Y 圖3-5鬧鐘設(shè)置流程圖第4章系統(tǒng)測(cè)試本設(shè)計(jì)的核心采用是AT89C51單片機(jī)，以時(shí)鐘芯片DS1307和液晶LCD1602作為外圍元件，構(gòu)成了一個(gè)多功能的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。本系統(tǒng)的仿真采用PROTEUS軟件，在PROTEUS庫(kù)中選取的元

41、件，如表4-1所示。表4-1仿真元件表序號(hào)名稱(chēng)屬性1AT89C51單片機(jī)2BUTTON按鍵3CAP電容4DS1307時(shí)鐘芯片5LM016L液晶顯示器6PNP晶體三極管7RES電阻8SPEAKER蜂鳴器9SW-SPST開(kāi)關(guān)10CRYSTAL晶體振蕩器仿真結(jié)果如圖4-1所示。分別可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示、設(shè)置時(shí)間、設(shè)置日期、設(shè)置星期和設(shè)置鬧鐘。a）實(shí)時(shí)顯示b）設(shè)置時(shí)間與相應(yīng)的增減設(shè)置c）設(shè)置日期與相應(yīng)的增減設(shè)置d）設(shè)置星期與相應(yīng)的增減設(shè)置e）設(shè)置鬧鐘圖4-1仿真結(jié)果系統(tǒng)通過(guò)仿真調(diào)試后，可以穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)可以對(duì)時(shí)間、日期、星期和鬧鐘進(jìn)行設(shè)置。設(shè)計(jì)采用串行器件具有線路簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該系統(tǒng)稍加

42、改造，就可以作為工業(yè)實(shí)時(shí)采集中的一個(gè)模塊。總結(jié)本設(shè)計(jì)以功能齊全適用于大眾為指導(dǎo)思想，選取AT89C51單片機(jī)為控制核心。通過(guò)外圍元件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307構(gòu)成了一個(gè)具有實(shí)時(shí)時(shí)間與日歷顯示、按鍵調(diào)時(shí)、鬧鈴定時(shí)功能的數(shù)字時(shí)鐘。系統(tǒng)采用液晶LCD1602作為顯示器，軟件程序采用均采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，便于移植與升級(jí)。系統(tǒng)經(jīng)組裝、調(diào)試后，可以穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)可以對(duì)時(shí)間、日期、星期和鬧鐘進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)采用串行器件具有線路簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。報(bào)告詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。致在這三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我真誠(chéng)地感曾老師和同學(xué)們的幫助，在他們的幫助下我順利的完成了此次畢業(yè)

43、設(shè)計(jì)。首先我要衷心地感我的輔導(dǎo)老師曾寶國(guó)，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中他始終給予了我無(wú)私的熱情和幫助。開(kāi)始他細(xì)心指導(dǎo)我的選題工作，在做開(kāi)題報(bào)告的過(guò)程中，又反復(fù)而耐心地給我指出問(wèn)題的所在，并幫助我糾正了許多不妥之處。在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一過(guò)程中，也給我提出了許多意見(jiàn)和建議，并交給我許多解決問(wèn)題的技巧和方法。在寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的過(guò)程中，我也遇到了許多的困難，之所以能堅(jiān)持完成，這都離不開(kāi)我的導(dǎo)師和同學(xué)們的幫助。通過(guò)短暫的畢業(yè)設(shè)計(jì)，從而提高了我的理論水平，真正做到學(xué)有所用，雖然在其過(guò)程中我也遇到一些困難，但是從中我也得到了很多的幫助，沒(méi)有半途而廢，沒(méi)有灰心喪氣，在老師的嚴(yán)格指導(dǎo)下，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以改正，這些都是一種收獲。特

44、別感曾老師的幫助，他對(duì)我的系統(tǒng)提出了很多改進(jìn)的意見(jiàn)，對(duì)我的論文中的一些不足的地方也一一地指出。沒(méi)有他的幫助，我也不可能很好的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我再次衷心地對(duì)曾老師表示感。參考文獻(xiàn)1DS1307 datasheet ：/.maxim- #include #include #include /*義頭文件結(jié)束*/*預(yù)定義變量*/*0.LCD1602模塊開(kāi)始*/*0.1 輸入方式控制*/#define LCD_AC_AUTO_INCREMENT 0 x06 /數(shù)據(jù)讀、寫(xiě)操作后，AC自動(dòng)增一，不移位#define LCD_AC_AUTO_DECREASE 0 x04 /數(shù)據(jù)讀、寫(xiě)操作后，AC自動(dòng)減一，不

45、移位#define LCD_MOVE_ENABLE 0 x05 /數(shù)據(jù)讀、寫(xiě)操作，畫(huà)面平移#define LCD_MOVE_DISENABLE 0 x04 /數(shù)據(jù)讀、寫(xiě)操作，畫(huà)面不動(dòng)/*0.2 光標(biāo)畫(huà)面歸位*/#define LCD_GO_HOME 0 x02 /AC=0，光標(biāo)、畫(huà)面回HOME位/*0.3 顯示狀態(tài)設(shè)置*/#define LCD_DISPLAY_ON 0 x0C /顯示開(kāi)：整體顯示，光標(biāo)顯示關(guān)，光標(biāo)位的字符無(wú)閃耀#define LCD_DISPLAY_OFF 0 x08 /顯示關(guān)#define LCD_CURSOR_ON 0 x0A /光標(biāo)顯示#define LCD_CURSO

46、R_OFF 0 x08 /光標(biāo)不顯示#define LCD_CURSOR_BLINK_ON 0 x09 /光標(biāo)閃爍#define LCD_CURSOR_BLINK_OFF 0 x08 /光標(biāo)不閃爍/*0.4 光標(biāo)畫(huà)面滾動(dòng)*/光標(biāo)、畫(huà)面移動(dòng)，不影響DDRAM#define LCD_LEFT_MOVE 0 x18 /LCD顯示左移一位#define LCD_RIGHT_MOVE 0 x1C /LCD顯示右移一位#define LCD_CURSOR_LEFT_MOVE 0 x10 /光標(biāo)左移一位#define LCD_CURSOR_RIGHT_MOVE 0 x14 /光標(biāo)右移一位/*0.5 功能設(shè)置

47、*/#define LCD_DISPLAY_DOUBLE_LINE 0 x38 /兩行顯示#define LCD_DISPLAY_SINGLE_LINE 0 x30 /單行顯示/*0.6 清屏*/#define LCD_CLEAR_SCREEN 0X01 /清屏/*0.7 LCD1602地址相關(guān)*/#define LINE1_HEAD 0 x80 / 第一行DDRAM起始地址 #define LINE2_HEAD 0 xc0 / 第二行DDRAM起始地址#define LINE_LENGTH 16 /每行的最大字符長(zhǎng)度/*0.8 LCD1602接線引腳定義*/#define LCDIO P1

48、/定義P2口與LCD1602的數(shù)據(jù)口相接sbit LCD_RS=P20; sbit LCD_RW=P21; sbit LCD_EN=P22;sbit LCD_BUSY=LCDIO7;/*0.9函數(shù)申明與相關(guān)定義*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoiddelay_ms(uint m，uint n);/*0.10 顯示字符串編碼定義*/unsigned char code str=0 x30，0 x31，0 x32，0 x33，0 x34，0 x35，0 x36，0 x37，0 x38，0 x39，0 x03a，0;/*0.LCD1602模塊結(jié)束*/*1.DS1307模塊開(kāi)始*/*1.1 引腳定義*/sbit SCLK=P26; /DS1307串行時(shí)鐘信號(hào)輸入端口 pin 6sbit SDA=P27 ; /DS1307串行數(shù)據(jù)輸入端口 pin 5 /*1.2 變量定義*/code unsigned char rtc_address7=0 x00，0 x01，0 x02，0 x03，0 x04，0 x05，0 x06;unsigned char read_rtc_co