基于51单片机的数字电子钟设计

基于51单片机的数字电子钟设计内容摘要：

BCD 码； DM=1， 二进制数格式，此位不受复位信号影响。 12/24： 为 1,24 小时制；为 0,12 小时制。 DSE： 夏令时允许标志位。 在四月的第一个周日的 1︰ 59︰ 59 AM，时钟调到 3︰ 00︰ 00 AM； 在十月的最后一个周日的 1︰ 59︰ 59 AM， 时钟调到 1︰ 00︰00 AM。 (3)状态控制寄存器 C（只读） 表 24 寄存器 C 地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0CH IRQF PF AF UF 0 0 0 0 IRQF ： 中断请求标志。 当 PF=PIE=1 ， AF=AIE=1 ， UF=UIE=1 ，IRQF=PFPIE+AFAIE+UFUIE 有一种或几种发生时， IRQF 置高 IRQ 脚输出为低电平；为低时，无中断请求发生。 所有标志位在读寄存器 C 或复位后清 0。 其中 PF： 周期中断标志； AF：闹钟中断标志； UF： 更新中断标志。 (4)状态控制寄存器 C（只读） 表 25 寄存器 C 地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0DH VRT 0 0 0 0 0 0 0 VRT： VRT=0，表示芯片内的锂电池能量耗尽，此时 RAM 中的数据的正确性就无法保证了； VRT=1，信息有效。 时序图分析 鉴于本设计 MOT 引脚接 GND，总线选用 Intel 模式，故此系统只分析 Intel模式。 Intel模式总线写时序图如图 27 所示，读时序图如图 28 所示： 基于 51 单片机的数字电子钟设计 10 图 27 Intel 模式总线写时序图 tC Y CP WA S HtA S DtA S DP WE LtA S LtA S E DtC StA H LtD S WP WE H tC HtD H WA SD SR / WC SA D 0 A D 7 写 图 28 Intel 模式总线读时序图 硬件电路设计 根据芯片的特性和引脚功能来设计外围电路。 DS12C887 时钟芯片电路如图29 所示： 图 29 时钟电路 A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7D S C SD S A SD S R WD S D SV C C 5 VV C C 5 VDSIRQR31 0 KC21 0 u FM O T1NC2NC3A D 04A D 15A D 26A D 37A D 48A D 59A D 610A D 711G N D12CS13AS14R /W15NC16DS17R E S E T18I R Q19NC20NC21NC22S Q W23V C C24DS12C887U3D S 1 2 C 8 8 7巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 11 引脚 1 这里接地（或悬空）来选取 Intel模式， 4～ 11 引脚接单片机的 P1 口 ，18 引脚 接 VCC， 19 引脚外接一个上拉电阻 然后接到单片机 口，其他的引脚各自接到相应端口。 蜂鸣器声响模块 此模块在闹钟设定时间到时发出声响。 本模块通过 PNP 三极管为蜂鸣器放大电流，基极通过 33 欧的电阻与单片机 16（ ） 引脚相连。 其电路图如图 210所示： 图 210 蜂鸣器声响电路 按键模块 按键模块的作用是调节时间及设置闹钟时间。 电路图如图 211 所示： 图 211 按键电路 LCD1602 显示模块 1602 液晶概述 本设计使用的 1602 液晶为 5V 驱动，带背光，可显示两行，每行 16 个字符，V C C 5 VB E E PR53312B U Z Z 1123Q18550S1S2S3S2S3S4基于 51 单片机的数字电子钟设计 12 不能显示汉字，内置 128 个字符的 ASCII 字符集库。 1602 液晶的引脚及实物图如图 21 213 所示： 图 212 LCD1602 引脚 图 213 LCD1602 实物图 1. 引脚说明 1602 液晶引脚说明如表 26所示： 表 26 液晶引脚说明 编号 符号 引脚功能说明 编号 符号 引脚功能说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据接口 3 2 VCC 电源正极 10 D3 数据接口 4 3 VO 液晶显示对比度调节端 11 D4 数据接口 5 4 RS 数据 /命令选择端 12 D5 数据接口 6 5 R/W 读写选择端 13 D6 数据接口 7 6 E 使能端 14 D7 数据接口 8 7 D0 数据接口 1 15 BLA 背光电源正极 8 D1 数据接口 2 16 BLK 背光电源负极 基本操作时序： 读状态：输入， RS=L,R/W=H,E=H； 输出， D0～ D7=状态字。 读数据：输入， RS=H,R/W=H,E=H；输出，无。 写指令：输入， RS=L,R/W=L,D0～ D7=指令码， E=高脉冲；输出， D0～ D7=VSS1VCC2V03RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 13 数据。 写数据：输入， RS=H， R/W=L, D0～ D7=数据， E=高脉冲；输出，无。 根据分析时序图（图 214）可知操作 1602 液晶的流程如下： （ 1）通过 RS 来确定是写数据还是写命令。 写命令包括使液晶的光标显示还是不显示、光标闪烁或者不闪烁、需不需要移屏，在液晶何处位置显示等等；写数据是指显示什么内容。 （ 2）读 /写控制端设置为写模式，即低电平。 （ 3）要将数据或命令送到数据线上。 （ 4）给使能端（ E）一个高脉冲将数 据送入液晶控制器，完成写操作。 时序图如下： T s p 2T s p 1tH D 1tP WtH D 1tH D 2tRtFtC有 效 数 据R SR / WED B 0 D B 7Y N 如图 214 1602 液晶写操作时序图 表 27 状态字说明 STA7 D7 STA6 D6 STA5 D5 STA4 D4 STA3 D3 STA2 D2 STA1 D1 STA0 D0 STA0～ STA6 当前地址指针的数值 STA7 读 /写操作使能 1— 禁止； 0— 允许 理论上每次对控制器进行读 /写操作之前，都必须进行读 /写检测，确保 STA7为 0。 实际上，由于液晶控制器的反应速度快于单片机的操作速度，因此可以不进行读 /写检测，或许可以只进行简短延时也行。 地址映射图 控制器的内部带有 80B 的 RAM 缓冲区，对应关系如图 215 所示： 基于 51 单片机的数字电子钟设计 14 0 0 0 1 0 2 0 30 40 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 A 0 B 0 C 0 D 0 E 0 F 1 0„ „2 74 04 1 4 2 4 3 4 44 54 6 4 7 4 8 4 9 4 A 4 B4 C4 D 4 E 4 F 5 0„ „6 7L C D1 6 字 X 2 行 图 215 1602 内部 RAM 地址映射图 当向图中的 00～ 0F、 40～ 4F 地址中的任一处写入显示数据时，液晶都会立即显示出来，当写入到 10～ 27或 50～ 67 地址时，必须要通过移屏指令将它们移入可显示区域方可正常显示。 表 28 数据指针设置 指令码 功能 80H+地址码（ 0～ 27H， 40～ 67H） 设置数据地址指针 控制器内部设有一个数据地址指针，我们可以通过它们访问内部的全部 80B的 RAM。 表 29 其他设置 指令码 功能 01H 显示清屏： 0 0 02H 显示回车：数据指针清 0 （ 1）显示模式设置 表 210 显示模式设置 指令码 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 设置 162 显示， 57 点阵， 8 位数据口 （ 2）显示开 /关及光标设置 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 15 表 211 显示开 /关及光标设置 指令码 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1，开显示； D=0，关显示 C=1，光标显示 ； C=0， 光标 不显示 B=1，光标闪烁 ； B=0， 不显示光标 0 0 0 0 0 1 N S N=1， 读或写一个字符后地址指针加 1 且光标加 1； N=0， 读或写一个字符后地址指针减 1 且光标减 1 S=1，写一个字符时， 显示 整体 左移（ N=1）或右移（ N=0），来 得到光标不移动而屏幕移动的效果； S=0，写一个字符时，显示 整体 不移动 0 0 0 1 0 0 0 0 光标左移 0 0 0 1 0 1 0 0 光标右移 0 0 0 1 1 0 0 0 显示整体 左移，同时光标跟随移动 0 0 0 1 1 1 0 0 显示整体 右移，同时光标跟随移动 1602 液晶电路 为防止上电时烧坏背光灯，在 15 脚（ BLA）串接一个 10 欧姆的电阻来 限流；液晶 3（ VO）脚为对比度调节端，串接一个 10K 的电位器来调节对比度；液晶 4（ RS）脚为向液晶控制器写数据 /写命令选择端，接单片机 口；液晶 5（ R/W）脚为读 /写选择端 ，由于只向液晶写入命令和显示数据，不从液晶读取数据，所以此脚始终选择为写状态，即接地；液晶 6（ E）脚为使能端，是操作液晶 时必须的 ，接单片机 口； 1（ VSS） 、 2（ VCC）脚是电源端； 15（ BLA）、 16（ BLK）脚是背光电源端。 具体电路图如图 215 所示： 图 215 1602 液晶电路 RSLCDEND0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7V C C 5 VVSS1VCC2V03RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16U2L C D 1 6 0 2W11 0 KR410V C C 5 V基于 51 单片机的数字电子钟设计 16 3. 系统的软件设计 软件编译器及烧写工具 本设计采用 C 语言编程。 程序的编写和编译在 Keil uVisio4 软件上完成。 编译及烧写的步骤如下： 打开 Keil uVisio4 软件，新建工程→保存，选取芯片类型→ OK，新建文件→保存，添加文件到工程，在文件里完成程序的编写，保存并编译，在无错误的情况下，配置一些系统的设置，再编译一次，生成可以下载到 STC89C52 芯片上的以 .hex 为后缀名的二进制文件。 界面如图 31 所示： 图 31 Keil uVisio4 编译界面 编译完成后的二进制文件，通过专用的 STCISP 软件同时借助于开发板烧写到单片机里，对程序进行测试。 如图 32 所示： 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 17 图 32 烧写工具界面 软件总体设计思路 主程序流程图如图 33 所示： 开 始D S 1 2 C 8 8 7 初 始 化L C D 1 6 0 2 初 始 化W h i l e ( 1 )按 键 扫 描是 否 有 按 键 按 下。 执 行 相 应 程 序闹 铃 中 断。 执 行 相 应 程 序读 取 D S 1 2 C 8 8 7 数 据送 L C D 1 6 0 2 显 示YYNN 图 33 主程序流程图 基于 51 单片机的数字电子钟设计 18 首先，程序启动后对单片机内部资源初始化，然后对 DS12C887 时钟芯片初始化，写入控制字，读。