1、電子信息技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐課程設(shè)計(jì)說明書（論文）題 目： 基于protues平臺下LCD電子鐘的仿真 設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 班 級： 201X級電子信息工程X班 學(xué)生姓名： XXX 學(xué)號： XXXXXXXXXXXX指導(dǎo)教師： XXX 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2017年 5月26日-2017年 6月20日成 績： （百分制） 黃山學(xué)院教務(wù)處制黃山學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目基于protues平臺下LCD電子鐘的仿真設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)（創(chuàng)作）的內(nèi)容和任務(wù)要求制作1個(gè)LCD顯示的電子鐘，在LCD顯示器上顯示當(dāng)前的時(shí)間。1、 使用字符型LCD顯示器顯示時(shí)間。2、 顯示格式為“時(shí)時(shí)：分分：秒秒”3、 使用4個(gè)功能鍵操作設(shè)置

2、當(dāng)前時(shí)間。功能鍵K1K4功能如下： K1： 進(jìn)入設(shè)置現(xiàn)在的時(shí)間；K2：修改小時(shí)，并顯示修改結(jié)果 K3：修改分鐘，并顯示修改結(jié)果；K4：確定完成設(shè)置二、進(jìn)度安排（起止時(shí)間：2017 年 5月 26 日 2017 年 6月 20日）1、2017年5月26日-2017年6月3日：熟悉課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，提出初步設(shè)計(jì)方案2、2017年6月4日-2017年6月10日：確定設(shè)計(jì)方案，并完成硬件、軟件設(shè)計(jì)3、2017年6月11日-2017年6月15日：系統(tǒng)調(diào)試，完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告4、2017年6月16日-2017年6月20日：課程設(shè)計(jì)答辯3、 主要參考資料1張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京：高等教育出版社，201

3、4.2張毅剛.基于Proteus的單片機(jī)課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M. 北京：人民郵電出版社，2016.3彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例M. 北京：人民郵電出版社，2010.院部審核意見： 年 月 日成績評定： 基于protues平臺下LCD電子鐘的仿真設(shè)計(jì)說明書信息工程學(xué)院 電子信息工程 XX（學(xué)號）指導(dǎo)老師： XXX（副教授）摘要：本設(shè)計(jì)是基于protues平臺下的LCD萬年歷仿真。設(shè)計(jì)中采用了LCD1602液晶作為顯示模塊，使用到實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302作為時(shí)間來源，51單片機(jī)通過獲取來的時(shí)間值來實(shí)現(xiàn)相關(guān)處理。同時(shí)，設(shè)計(jì)中設(shè)置了四個(gè)按鍵，用于控制萬年歷的相關(guān)時(shí)間參數(shù)。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)

4、；LCD1602；DS1302；萬年歷黃山學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書目 錄1引言42設(shè)計(jì)思路與方案選擇42.1 設(shè)計(jì)思路42.2 方案一52.3 方案二53 系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1 硬件電路設(shè)計(jì)63.1.1 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)63.1.2 電源電路設(shè)計(jì)63.1.3 DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)63.1.4 LCD1602液晶顯示模塊73.1.5 按鍵模塊93.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)93.2.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路93.2.2 按鍵檢測設(shè)計(jì)思路104系統(tǒng)調(diào)試114.1 系統(tǒng)調(diào)試過程114.2結(jié)論13參考文獻(xiàn)131引言在現(xiàn)代生活中，電子時(shí)鐘是作為不可缺少的存在。在不同的電子設(shè)備上，電子時(shí)鐘也以不同的方式出現(xiàn)。所以，本文就是以

5、基于LCD1602液晶的萬年歷仿真為例，向大家介紹一種實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方案。本方案以AT89C51單片機(jī)作為主控核心，與時(shí)鐘芯片DS1302、按鍵、LCD1602液晶顯示等模塊組成硬件系統(tǒng)。在硬件系統(tǒng)中設(shè)有獨(dú)立按鍵和LCD1602液晶，能顯示豐富的信息，根據(jù)使用者的需要可以隨時(shí)對時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)、選擇時(shí)間等。2設(shè)計(jì)思路與方案選擇2.1 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為主控模塊，與DS1302時(shí)鐘芯片、LCD1602液晶顯示模塊、按鍵等組建成整個(gè)硬件系統(tǒng)。時(shí)鐘芯片負(fù)責(zé)提供時(shí)間值，單片機(jī)在訪問并獲取DS1302的時(shí)間信息后，將時(shí)間值傳送給LCD1602液晶顯示。為了讓整個(gè)萬年歷系統(tǒng)變得豐富，增加

6、了四個(gè)獨(dú)立按鍵，分別承擔(dān)設(shè)置、修改分、修改時(shí)、確認(rèn)設(shè)置并顯示的功能。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。圖2-1 電子鐘系統(tǒng)框圖2.2 方案一在已經(jīng)搭建好的硬件系統(tǒng)下，由DS1302時(shí)鐘芯片來提供時(shí)間數(shù)據(jù)。單片機(jī)配置定時(shí)中斷，并實(shí)時(shí)掃面按鍵狀態(tài)，在沒有檢測到設(shè)置按鍵按下時(shí)，獲取由DS130時(shí)鐘芯片所提供的時(shí)間數(shù)據(jù)并寫入至LCD1602液晶進(jìn)行顯示。當(dāng)檢測到設(shè)置按鍵按下時(shí)，定時(shí)中斷關(guān)閉，按鍵修改時(shí)間信息，待確認(rèn)按鍵按下后，定時(shí)中斷打開，單片機(jī)獲取時(shí)間信息并寫入至1602液晶進(jìn)行顯示。2.3 方案二雖然有已搭建的硬件系統(tǒng)，但是可以選擇使用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器提供時(shí)間數(shù)據(jù)。單片機(jī)配置定時(shí)中斷，并實(shí)時(shí)掃面按鍵

7、狀態(tài)，在沒有檢測到設(shè)置按鍵按下時(shí)，獲取由定時(shí)器提供的時(shí)間數(shù)據(jù)并寫入至LCD1602液晶進(jìn)行顯示。當(dāng)檢測到設(shè)置按鍵按下時(shí)，定時(shí)中斷關(guān)閉，按鍵修改時(shí)間信息，待確認(rèn)按鍵按下后，定時(shí)中斷打開，單片機(jī)獲取時(shí)間信息并寫入至1602液晶進(jìn)行顯示。方案一與方案二都能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的功能需求。方案一由DS1302提供時(shí)間數(shù)據(jù)，節(jié)省了單片機(jī)內(nèi)部資源，并且DS1302的時(shí)間數(shù)據(jù)可以在掉電的時(shí)候由備用電源提供電源，使得時(shí)鐘數(shù)據(jù)能夠在硬件系統(tǒng)掉電的情況下數(shù)據(jù)不丟失。而方案二雖然實(shí)際電路比較簡單，但是比較占用單片機(jī)的內(nèi)部資源，且在斷電的情況下，時(shí)間數(shù)據(jù)丟失，不適合實(shí)際應(yīng)用，所以本設(shè)計(jì)最終選擇的是方案一。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 硬

8、件電路設(shè)計(jì)3.1.1 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)如圖3 -1所示分別是單片機(jī)的晶振電路與復(fù)位電路，與單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)，從而確保單片機(jī)與其他外設(shè)電路的正常運(yùn)行。圖3-1 單片機(jī)外圍電路3.1.2 電源電路設(shè)計(jì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)是基于protues平臺下的仿真，所以LCD電子鐘系統(tǒng)電源部分的設(shè)計(jì)使用的是軟件自帶的POWER與GROUND。3.1.3 DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)DS1302在該電子鐘系統(tǒng)中的連線表如表3-1所示。表3-1 DS1302連線表單片機(jī)IO口模塊接口功能P1.4SCK時(shí)鐘線P1.5I/O數(shù)據(jù)線P1.6RST復(fù)位線DS1302在該電子鐘系統(tǒng)中的接線圖如圖3-2所示。圖3-2 DS1302接線圖

9、DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS130

10、2由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.5V之前，RST

11、必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK始終是輸入端。3.1.4 LCD1602液晶顯示模塊LCD160液晶顯示模塊在電子鐘硬件系統(tǒng)的連線表如表3-2所示。表3-2 LCD1602液晶顯示模塊連線表單片機(jī)IO口模塊引腳口功能VSS電源地VDD電源正極（+5V）VEE液晶顯示偏壓P2.4RS數(shù)據(jù)/命令選擇，高為數(shù)據(jù)，低為指令P2.5R/W讀/寫選擇，高為讀，低為寫P2.6E使能信號，下降沿使能P0.0DB0低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線0位P0.1DB1低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線1位P0.2DB2低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線2位P0.3D

12、B3低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線3位P0.4DB4高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線4位P0.5DB5高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線5位P0.6DB6高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線6位P0.7DB7高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線7位BLA背光電源正極BLK背光電源負(fù)極LCD160液晶顯示模塊在電子鐘硬件系統(tǒng)的接線圖如圖3-3所示。圖3-3 LCD1602液晶顯示模塊接線圖3.1.5 按鍵模塊按鍵控制模塊在電子鐘硬件系統(tǒng)的連線表如表3-3所示。表3-3 按鍵模塊連線表單片機(jī)IO口模塊引腳口功能P1.0KEY1設(shè)置鍵P1.1KEY2修改分鍵P1.2KEY3修改時(shí)鍵P1.3KEY4確認(rèn)設(shè)置鍵按鍵控制模塊在電子鐘硬件系統(tǒng)的接線圖如圖

13、3-4所示。圖3-4 按鍵模塊接線圖3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.2.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路該設(shè)計(jì)方案的軟件系統(tǒng)主要包括三方面的內(nèi)容：一、DS1302在單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)數(shù)；二、單片機(jī)獲取按鍵狀態(tài)，并對時(shí)間值進(jìn)行相應(yīng)的修改；三、LCD1602顯示當(dāng)前時(shí)間以及當(dāng)前操作。軟件主要流程圖如圖3-5所示。圖3-5 軟件流程圖3.2.2 按鍵檢測設(shè)計(jì)思路在本設(shè)計(jì)中，按鍵函數(shù)是惟一在主循環(huán)中執(zhí)行的函數(shù)，在整個(gè)軟件設(shè)計(jì)流程中，按鍵操作起到了重要的作用，單片機(jī)根據(jù)檢測到按鍵狀態(tài)，來對時(shí)間變量進(jìn)行操作，進(jìn)而達(dá)到修改時(shí)間的作用。本方案采取是四個(gè)獨(dú)立按鍵分判別高低電平的方式來檢測按鍵的狀態(tài)。在只有設(shè)置鍵按下的之后，其他

14、按鍵的控制作用才是有效的，等確認(rèn)按鍵按下后，就表示時(shí)間修改完成，液晶顯示回到時(shí)間界面，中斷打開，定時(shí)刷新時(shí)間數(shù)據(jù)。4系統(tǒng)調(diào)試4.1 系統(tǒng)調(diào)試過程以下是仿真調(diào)試的具體內(nèi)容：如圖4-1所示，在接通電源之后，液晶顯示“Homework by FCHL”,開機(jī)界面維持約1S。圖4-1 開機(jī)界面如圖4-2所示，開機(jī)界面過后，顯示時(shí)間界面，內(nèi)容包括年、月、日、周、時(shí)、分、秒。圖4-2 時(shí)間顯示界面如圖4-3所示，按下KEY1鍵后，定時(shí)器關(guān)閉，時(shí)間更新停止，按下KEY2鍵修改分鐘。圖4-3 分鐘修改界面如圖4-4所示，按下KEY1鍵后，定時(shí)器關(guān)閉，時(shí)間更新停止，按下KEY3鍵修改小時(shí)。圖4-4 小時(shí)修改界面如圖4-5所示，修改時(shí)間值完成后，按下確認(rèn)鍵，恢復(fù)到時(shí)間顯示界面。圖4-5 確認(rèn)修改后時(shí)間顯示界面4.2結(jié)論萬年歷系統(tǒng)作為一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，它具有涉及知識面廣，軟硬件要求高，可擴(kuò)展性強(qiáng)等諸多特點(diǎn)。雖然本次設(shè)計(jì)所提供的方案功能比較單一，內(nèi)容簡單，但是這并不意味著它不值得學(xué)習(xí)。通過這次的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，我越發(fā)地發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的強(qiáng)大與廣闊。單于該設(shè)計(jì)系統(tǒng)上來講，雖然該設(shè)計(jì)方案只實(shí)現(xiàn)了