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单片机原理与应用
课程名称： 单片机原理与应用
设计题目： ＬＣＤ电子钟
院 系： 电子信息工程学院
班 级： 自动化０７０６
设 计 者： 全宏宇
指导教师：
一，设计目标
LCD显示电子钟的基本功能
1，实现时钟功能；
2，实现闹铃功能；
3，实现秒表功能；
4，具有一定的计时精度。
LCD显示电子钟的基本要求
1，掌握单片机开发编程设计的基本流程；
2，了解Keil及Proteus软件的基本使用；
3，了解LCD的基本使用；
4，学习单片机硬件制作。
二，具体实现
1，软件平台
1）Keil编程
Keil 的开发工具的使用的基本过程：
○1创建 C 或汇编语言的源程序；
○2编译或汇编源文件；
○3纠正源文件中的错误；
○4从编译器和汇编器连接目标文件；
○5测试连接的应用程序。
2）Proteus仿真
Proteus软件不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。在编译方面，它也支持IAR，Keil，PLAB等多种编译器。
2，硬件开发平台
JD51开发板的基本资料
○1 LED 电路，8 只独立LED 发光管，可做指示或各种闪烁效果用。
○2 数码管电路，4只共阳一体8 段数码显示管，可实现各种数据显示，如计数、时钟等。
○3蜂鸣器电路，可用于设计各种提示音、演奏音乐等。
○4键盘电路，学习按键控制相关编程。
○5 LCD 显示电路，编程控制LCD 显示。
○6串口电路，学习编程实现JD51 和PC 或其他符合该通信协议的电路之间的通信。
○7红外电路，通过选配的红外遥控器，学习红外解码并可实现红外遥控JD51。
○8 温度模块电路，采用一线式温度传感器实现温度的采集并可显示在数码管或者LCD 上，通过温度数据处理便可实现温度控制器功能。
○9除了以上提到的可编程电路本学习板还有一些常用的不可编程电路，包括电源电路、复位电路、晶振电路等。
本次LCD电子钟实验用到其中的蜂鸣器，按键，LCD显示接口。
3，总体设计
1） 基本资源的使用
本次实验采用了８９Ｃ５２型单片机，１６０２ＬＣＤ液晶显示屏，蜂鸣器。为了实现时钟，定时，闹钟，秒表的功能，用到了单片机的外部中断，计时器中断，及
Ｉ／Ｏ端口．
资源 功能
外部中断 外部中断INT1 模式选择(时钟,调时,秒表,闹钟)
外部中断INT0 秒表的暂停,清零
定时器 定时器T0 秒表，时钟定时基准
定时器T1 音乐闹铃的音符产生
I/O端口 P1，P2 LCD接口，蜂鸣器
2）软件仿真
（1）程序设计的一些关键问题（具体参照后面的程序清单）
○1建立Keil工程时，注意对程序编译环境进行设置；
设置内容包括器件，频率，产生ｈｅｘ文件等。
○2LCD管脚及控制字；
LCD管脚的定义
控制字
1602液晶模块的读写操作，屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
指令1：清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置
指令2：光标复位，光标返回到地址00H
指令3：光标和显示位置设置I/D，光标移动方向，高电平右移，低电平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高电平表示有效，低电平表示无效。
指令4：显示开关控制。D：控制整体的显示开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。C:控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。
指令5：光标或显示移位 S/C ：高电平时显示移动的文字，低电平时移动光标
指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时为双行显示，F：低电平时显示5X7的点阵字符，高电平时显示5X10的显示字符。
指令7：字符发生器RAM地址设置。
指令8：DDRAM地址设置。
指令9：读忙信号和光标地址 BF：忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，如果为低电平表示不忙。
○3LCD实现滚动显示；
方法一：采用ＬＣＤ１６０２控制命令，显示后画面移动一个字符；
方法二：循环使用显示不同位置，形成滚动效果。
○5秒表
主要是产生计时基准０.０１秒，有了基准之后需要解决的问题是如何实现有效的暂停，清零（达到精准动作），采用中断是很不错的结果。
○6闹铃
主要是如何实现闹铃关闭的逻辑，if(f&&g)语句可以实现这一动作。
○7提高计时精度
本程序除了调时模式外，其他模式的时候时钟都在跑动，提高了因模式转换而导致的时间精度降低。
（2）Proteus仿真
在Proteus中画出如下电路图，添加ｈｅｘ文件，进行虚拟仿真。
2） 开发板运行调试
在ＪＤ５１板上烧制程序，根据实际的效果，对中断的反应时间，显示效果做出了调整，整体效果不错，只是音乐的效果不佳，主要是由于如果将蜂鸣器换成扬声器效果会好些，还可以在程序中增加节拍来增加音乐效果。
4，硬件制作
根据仿真电路图购买元件进行焊接，下载程序效果后，液晶显示器显示乱码，检查电路后已无连接错误，但功能依然没有实现，相关检查在进行中。
三，设计体会
本次课程设计系统地学习了单片编程开发及实际电路的制作。学习了Ｋｅｉｌ的Ｃ语言编程的基本知识，Proteus仿真软件的模拟仿真，ＪＤ５１开发实验板的使用，本次课设，时间了较多的其他案例，比较全面的掌握了单片机的运营，包括编程，电路，ＬＣＤ器件等，在知识上有了很多的长进。
本次课程设计还有很多其他收获，锻炼了自学的能力，特别是动手实践方面的东西，让我深深感受到理论与实际的差距，实际当中会有一些小的问题，这些问题是意想不到的，需要去思考，去解决，这是很锻炼人的。
四，程序
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define ulong unsigned long
#define uint unsigned int
uchar idata welcome[16]={" clock "}; //定义第一行显示数组
uchar idata lwelcome[16]={" clock "}; //定义第一行显示数组
uchar idata llwelcome[16]={" clock "}; //定义第一行显示数组
uchar idata lllwelcome[16]={" clock "}; //定义第一行显示数组
uchar idata sslcdtimer[16]={" 00:00:00 "};
uchar idata tsslcdtimer[16]={" 00:00:00 "};
uchar idata lcdtimer[16]={" 00:00:00 "}; //定义第二行显示数组
uchar idata mlcdtimer[16]={" 00: : "}; //定义第二行显示数组
uchar idata hlcdtimer[16]={" :00: "}; //定义第二行显示数组
uchar idata setlcdtimer[16]={" 00:01:00 "};
uchar timecount;
uchar temps;
bit timeflag;
bit sstimeflag;
sbit ring=P2^0;//蜂鸣闹铃
sbit e=P2^7;//ＬＣＤ显示器Ｅ
sbit rw=P2^6;//ＬＣＤ显示器ＲＷ
sbit rs=P2^5;//ＬＣＤ显示器ＲＳ
sbit P10=P1^0; //测试用闪灯
sbit Key=P3^2;//秒表暂停，清零
sbit Key0=P3^3;//调时，设定闹钟时间，秒表选择
sbit Key1=P3^4;//调时，设定闹钟时间改变
uchar th1_f; //在中断中装载的T0的值高8位
uchar tl1_f; //在中断中装载的T0的值低8位
uint m=0;
uint n=0;
ulong i;
uint f=0,g=1;
uint j,k;
uchar code freq[3][14]=
{
{0xF2,0x42,
0xF3,0xC1,
0xF5,0x17,
0xF5,0xB6,
0xF6,0xD0,
0xF7,0xD1,
0xF8,0xB6},
{0xF9,0x21,
0xF9,0xE0,
0xFA,0x8B,
0xFA,0xD7,
0xFB,0x68,
0xFB,0xE8,
0xFC,0x5B },
{0xFC,0x8D,
0xFC,0xEE,
0xFD,0x44,
0xFD,0x6D,
0xFD,0xB4,
0xFD,0xF4,
0xFE,0x2D},
}; //音乐频率表，低音，中音，高音，系统振荡频率11.0592MHz
uint code song1[]={26,25,23,25,31,26,25,26,23,25,26,25,23,22,21,16,25,23,22,22,23,23,23,26,23,22,21,25,23,22,21,16,21,15,26,25,23,25,31,26,25,26,23,25,26,25,23,22,21,16,25,23,22,22,23,23,23,26,23,22,21,25,23,22,21,16,21,15};
//编制音乐
//**************************************************
//软件延时函数（系统晶振为11.0592MHz），延时时间约为40μs
//入口条件：无符号整型变量del1，最终的延时时间为（del1*40）μs
//**************************************************
void delay(uint del1)
{
uchar del2;
for(;del1>0;del1--)
for(del2=10;del2>0;del2--);
}
//**************************************************
//液晶显示器判忙函数
//**************************************************
void busy()
{
uchar temp;
temp=0x00;
rs=0;
rw=1;
while((temp&0x80)==0x80)
{
P0=0xff;
e=1;
temp=P0;
e=0;
}
}
//**************************************************
//向液晶显示器写命令函数
//**************************************************
void WR_Com(uchar temp)
{
busy();
rs=0;
rw=0;
P0=temp;
e=1;
e=0;
}
//**************************************************
//向液晶显示器写数据函数
//**************************************************
void WR_Data(uchar num)
{
busy();
rs=1;
rw=0;
P0=num;
e=1;
e=0;
}
//**************************************************
//向液晶显示器写入显示数据函数
//入口条件：液晶显示器行首地址（指示第一行还是第二行）和待显示数组的首地址
//**************************************************
//void disp_lcdchar(uchar addr,uchar temp1)
//{
// WR_Com(addr);
// delay(100);
// WR_Data(temp1);
//}
void disp_lcd(uchar addr,uchar *temp1)
{
uchar i;
WR_Com(addr);
delay(100);
for(i=0;i<16;i++)
{
WR_Data(temp1[i]);
delay(100);
}
}
//**************************************************
//液晶显示器初始化函数
//**************************************************
void lcd_ini()
{
char i;
for(i=3;i>0;i--)
{
P0=0x30;
rs=0;
rw=0;
e=1;
e=0;
delay(100);
}
P0=0x38;
rs=0;
rw=0;
e=1;
e=0;
delay(100);
}
//**************************************************
//液晶显示器复位函数
//**************************************************
void lcd_Reset()
{
WR_Com(0x01);
delay(100);
WR_Com(0x06);
delay(100);
WR_Com(0x0c);
delay(100);
}
//**************************************************
//外部中断函数，秒表暂停，清零
//**************************************************
void modess() interrupt 0 using 0
{
delay(10000);
n++;
if(n==3)
n=0;
}
//**************************************************
//外部中断函数，模式选择
//**************************************************
void modepp() interrupt 2 using 1
{
delay(30000);
m++;
if(m==6)
n=0;
if(m==7)
m=0;
}
//**************************************************
//定时/计数器中断函数，1S及0.01S
//**************************************************
void timer0() interrupt 1 using 2
{
TH0=0xdc;
TL0=0x23;
sstimeflag=1;
if(--timecount==0)
{
timecount=100;
timeflag=1;
}
}
//**************************************************
//定时/计数器中断函数，装入音乐频率计数初值
//**************************************************
void timer1() interrupt 3 using 3
{
TL1=tl1_f;TH0=th1_f; //调入预定时值
ring=!ring; //取反音乐输出IO
}
//**************************************************
//主函数
//**************************************************
void main()
{
P10=1;
lcd_ini();
lcd_Reset();
/* for(i=0;i<10;i++)
{
temps=welcome[i];
disp_lcdchar(0x80+1,temps); //LCD 单字符从左到右显示
delay(10000);
}*/
disp_lcd(0x80,welcome);
delay(10000);
disp_lcd(0x80,lwelcome);
delay(10000);
disp_lcd(0x80,llwelcome);
delay(10000);
disp_lcd(0x80,lllwelcome);
delay(10000);
disp_lcd(0x80,llwelcome);
delay(10000);
disp_lcd(0x80,lwelcome);
delay(10000);
disp_lcd(0x80,welcome); //LCD滚动显示
delay(10000);
disp_lcd(0xc0,lcdtimer);
P10=0;
TMOD=0x11;
TH0=0xdc;
TL0=0x23;
TR0=1;
IE=0x86;
timeflag=0; //1秒计时标志
sstimeflag=0; //0.01秒计时标志
timecount=100;
while(1)
{
while(m==6)//秒表
{
IE=0x87;
if(n==0) //秒表跑动
{
if(sstimeflag==1)
{
sstimeflag=0;
sslcdtimer[11]+=1;
if(sslcdtimer[11]>=0x3a)
{
sslcdtimer[11]=0x30;
sslcdtimer[10]+=1;
if(sslcdtimer[10]>=0x3a)
{
sslcdtimer[10]=0x30;
sslcdtimer[8]+=1;
if(sslcdtimer[8]>=0x3a)
{
sslcdtimer[8]=0x30;
sslcdtimer[7]+=1;
if(sslcdtimer[7]>=0x36)
{
sslcdtimer[7]=0x30;
}
}
}
}
disp_lcd(0xc0,sslcdtimer);
}
if(n==1)//秒表暂停
{
disp_lcd(0xc0,sslcdtimer);
}
if(n>=2)//秒表清零
{
disp_lcd(0xc0,tsslcdtimer);
for(i=0;i<16;i++)
sslcdtimer[i]=tsslcdtimer[i];
}
}
}
while(m==0||m>=3) //时钟程序，只要不是调时，就一直运行
{
IE=0x86;
if(timeflag==1)
{
timeflag=0;
lcdtimer[11]+=1;
if(lcdtimer[11]>=0x3a)
{
lcdtimer[11]=0x30;
lcdtimer[10]+=1;
if(lcdtimer[10]>=0x36)
{
lcdtimer[10]=0x30;
lcdtimer[8]+=1;
if(lcdtimer[8]>=0x3a)
{
lcdtimer[8]=0x30;
lcdtimer[7]+=1;
if(lcdtimer[7]>=0x36)
{
lcdtimer[7]=0x30;
lcdtimer[5]+=1;
if(lcdtimer[5]>=0x3a)
{
lcdtimer[5]=0x30;
lcdtimer[4]+=1;
if(lcdtimer[4]>=0x33&&lcdtimer[5]>=0x35)
{
lcdtimer[5]=0x30;
lcdtimer[4]=0x30;
}
}
}
}
}
}
}
if(m==0)
{
disp_lcd(0xc0,lcdtimer);
if(!Key1)//关掉闹钟
{
g=0;
}
if(lcdtimer[8]==setlcdtimer[8]&&lcdtimer[7]==setlcdtimer[7]&&lcdtimer[5]==setlcdtimer[5]&&lcdtimer[4]==setlcdtimer[4])
f=1; //开启闹钟 ，播放音乐
if(f&&g)
{
/*ring=1;
delay(10000);
ring=0;
f=0; */
IE=0x8e;
j=song1[i]/10-1;
k=2*(song1[i]%10-1);
th1_f=freq[j][k]; //取出对应的定时值送给T0
tl1_f=freq[j][++k];
TR1=1;
for(n=0;n<50000;n++); //音符间延时
i++;
TR1=0;
f=0;
}
}
}
while(m==1) //调时分
{
if(!Key1)
{
delay(10000);
timeflag=0;
lcdtimer[8]+=1;
if(lcdtimer[8]>=0x3a)
{
lcdtimer[8]=0x30;
lcdtimer[7]+=1;
if(lcdtimer[7]>=0x36)
{
lcdtimer[7]=0x30;
}
}
}
disp_lcd(0xc0,lcdtimer);
delay(8000);
mlcdtimer[11]=lcdtimer[11];
mlcdtimer[10]=lcdtimer[10];
mlcdtimer[5]=lcdtimer[5];
mlcdtimer[4]=lcdtimer[4];
disp_lcd(0xc0,mlcdtimer);
}
while(m==2) //调时时
{
if(!Key1)
{
delay(10000);
lcdtimer[5]+=1;
if(lcdtimer[5]>=0x3a)
{
lcdtimer[5]=0x30;
lcdtimer[4]+=1;
}
if(lcdtimer[4]==0x32&&lcdtimer[5]>=0x34)
{
lcdtimer[5]=0x30;
lcdtimer[4]=0x30;
}
}
disp_lcd(0xc0,lcdtimer);
delay(8000);
hlcdtimer[11]=lcdtimer[11];
hlcdtimer[10]=lcdtimer[10];
hlcdtimer[8]=lcdtimer[8];
hlcdtimer[7]=lcdtimer[7];
disp_lcd(0xc0,hlcdtimer);
}
while(m==3)//显示闹铃时间
{
if(!Key1)
{
delay(10000);
}
disp_lcd(0xc0,setlcdtimer);
}
while(m==4) //调闹铃分
{
if(!Key1)
{
delay(10000);
setlcdtimer[8]+=1;
if(setlcdtimer[8]>=0x3a)
{
setlcdtimer[8]=0x30;
setlcdtimer[7]+=1;
if(setlcdtimer[7]>=0x36)
{
setlcdtimer[7]=0x30;
}
}
}
disp_lcd(0xc0,setlcdtimer);
delay(8000);
mlcdtimer[11]=setlcdtimer[11];
mlcdtimer[10]=setlcdtimer[10];
mlcdtimer[5]=setlcdtimer[5];
mlcdtimer[4]=setlcdtimer[4];
disp_lcd(0xc0,mlcdtimer);
}
while(m==5)//调闹铃时
{
if(!Key1)
{
delay(10000);
setlcdtimer[5]+=1;
if(setlcdtimer[5]>=0x3a)
{
setlcdtimer[5]=0x30;
setlcdtimer[4]+=1;
}
if(setlcdtimer[4]==0x32&&setlcdtimer[5]>=0x34)
{
setlcdtimer[5]=0x30;
setlcdtimer[4]=0x30;
}
}
disp_lcd(0xc0,setlcdtimer);
delay(8000);
hlcdtimer[11]=setlcdtimer[11];
hlcdtimer[10]=setlcdtimer[10];
hlcdtimer[8]=setlcdtimer[8];
hlcdtimer[7]=setlcdtimer[7];
disp_lcd(0xc0,hlcdtimer);
}
}
}
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