LCD1602单片机数字钟设计(含附件)

基于单片机89C52的液晶数字钟设计 摘要 设计采用定时计数器工作方式1进行数值上的累加，经过延时程序，lcd1602驱动程序和时间格式转换程序，实现了数字钟的正常运转以及显示。添加整点报时，用1个if 语句设置整点条件调用蜂鸣器程序实现功能；添加闹钟功能，通过当前时间与闹钟时间的对比促使蜂鸣器发声。

关键词 定时计数器 LCD1602 闹钟 单片机89C52

1. 电路设计

1.1主体设计

1.1.1设计原理

P0端，使用P0端要外接上拉电阻，这里放置10k 阻值的排阻。蜂鸣器需要三极管放大后方可使用。开关用四脚独立按键，接P1端。使用12MHz 的晶振。

1.2各部分设计

1.2.1时钟设计

单片机的时钟有两种方式产生，分别是内部方式和外部方式。设计采用内部方式。产生时钟的是振荡电路。由一个12MHz的晶振和两个30pF的串联着的电容并联在一起，形成谐振电路。晶振和电容大小涉及电路振荡频率的稳定性和大小，以及起振响应速度。

1.2.2复位设计

复位有两种，区别在于是否有开关。按一次开关，电位变化形成一次脉冲，使单片机复位。采用10k电阻和10uF的电解电容。

1.2.3按键设计

有三种模式，分别是工作模式，当前时间设置模式，闹铃时间设置模式。

（1）工作模式。就是正常数字钟功能，有整点报时功能。

（2）当前时间设置模式。1键进入该模式，之后，1键调时，2键调分，3键确认。

（3）闹铃时间设置模式。3键进入该模式，之后，1键调时，2键调分，3键确认，4键打开闹铃。工作模式2键可以查看闹铃时间。

1.2.4lcd1602设计

Lcd1602的DB端接单片机的P0端，2和15脚接5v，其他的接地。加10k排阻，程序正确，电路无差错，可正常使用。

1.2.5蜂鸣器设计

蜂鸣器通过三极管放大后使用，作用有闹铃和整点报时的发声。三极管采用pnp型规格。

图1.3

仿真图

图1.4PCB 设计

1.3软件仿真Proteus 7.5

设计仿真用到的器件在此版本软件上都能找到。仿真实现了，证明程序无错，可以使用。开关BUTTON ，单片机AT89C51，晶振CRVSTAL ，电容CAP ，电解电容CAP-POL ，电阻RES ，排阻RES-PACK-8，液晶LMD16L ，pnp 三极管，蜂鸣器用扬声器代替 SPEAKER 。连接好线路，调好器件电压5v ，就可以下载程序，仿真成功实现了。

1.4 硬件Altium Designer 10

硬件需要此软件绘制电路印制图。器件封装有自带的，也需要自己绘制，建议封装均检查一遍。

3.硬件分析

3.1硬件的使用

按键采用的是四脚独立按键，实质上用到的是两个引脚两个距离比较窄的脚。复位电路中电解电容的使用，不是限制电流的大小,而是控制复位时间，晶振要靠近51芯片

3.2调试

先仿真后做实物，遇到的问题较少。调试过程，先检查最小系统，包括晶振电路，复位电路。复位时发现，若用瓷片电容，则调换为电容接地，电阻接5V。注意1602接排阻。

实物检测

1.上电后，正常液晶显示，并报时。

2.设置时间，按1键进入，按1键调时，2键调分，3键完成。

3.设置闹钟，按1键进入，按1键调时，2键调分，3键完成，4键打开。

4.到整点响铃，闹钟时间到响铃。2键可查看闹钟时间。

功能全部实现，除复位键，每个键两个功能。

5.结论

设计主要是程序上的运用，辅以相应的器件。用到的器件都是常见，所以操作上并不难。仿真用来查看程序缺漏，减少实物制作过程的失败率，以及防止设计偏离方向。硬件设计上，分部好地线和火线，火线内部，地线外部，两根主线的设计方便器件正确插入。焊接是最后的工序，容易出错，先前工序无错，也容易找出错的地方。

论文讲了项目的程序思想，电路原理，器件的选择以及需要注意的事项。

6.程序

#include

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

#define LCD1602_DB P0 //定义1602的DB口为P0口

uchar code table[]="CurrentTime"; //当前时间uchar code table1[]="00:00:00";

uchar key1Flag = 0;//定义按键关闭符

uchar key2Flag = 0;

uchar key3Flag = 0;

uchar key4Flag = 0;

uchar temp = 0;

uchar sec = 0;//秒

uchar min = 0;//分

uchar hour = 0;//小时

uchar clkHour = 0;//闹钟小时

uchar clkMin = 0;//分

uchar clkFlag = 0;// 定义闹钟关闭符

uchar beepNum = 0;//声音

sbit LCD1602_RS = P2^0; //指令1/数据0选择端sbit LCD1602_RW = P2^1; //读1写0选择端

sbit LCD1602_E = P2^2; //读1写0使能端

sbit Key1 = P1^0;//定义键位符

sbit Key2 = P1^1;

sbit Key3 = P1^2;

sbit Key4 = P1^3;

sbit Speaker = P2^5;//定义蜂鸣器

void Delay1ms() //@12.000MHz {

uchar i, j;

i = 12;

j = 169;

do

{

while (--j);

} while (--i);

}

void Delay20ms() //@12.000MHz {

uchar i, j, k;

_nop_();

_nop_();

i = 1;

j = 234;

k = 113;

do

{

do

{

while (--k);

} while (--j);

} while (--i);

}

void Beep() //蜂鸣器警报{

Speaker = 0;

Delay20ms();

Speaker = 1;

}

void LcdWaitReady()

{

uchar sta;

LCD1602_DB = 0xFF;

LCD1602_RS = 0;

LCD1602_RW = 1;

do {

LCD1602_E = 1;

sta = LCD1602_DB;

LCD1602_E = 0;

}while(sta & 0x80);

}

void LcdWriteCmd(uchar cmd) {

LcdWaitReady();

LCD1602_RS = 0;

LCD1602_RW = 0;

LCD1602_DB = cmd;

LCD1602_E = 1;

LCD1602_E = 0;

}

void LcdWriteDat(uchar dat) {

LcdWaitReady();

LCD1602_RS = 1;

LCD1602_RW = 0;

LCD1602_DB = dat;

LCD1602_E = 1;

LCD1602_E = 0;

}

void LcdSetCursor(uchar x, uchar y)//时间设置{

uchar addr;

if(y == 0)

addr = 0x00 + x;

else

addr = 0x40 + x;

LcdWriteCmd(addr | 0x80);

}

void LcdShowStr(uchar x, uchar y, uchar *str) {

LcdSetCursor(x, y);

while(*str != '\0')

{

LcdWriteDat(*str++);

}

}

void InitLcd1602()

{

LcdWriteCmd(0x38);

LcdWriteCmd(0x0C);

LcdWriteCmd(0x06);

LcdWriteCmd(0x01);

}

void WriteAddress(uchar x)

{

LcdWriteCmd(0x80 + x);

}

void DisplayMinTens() //显示分十位{

WriteAddress(0x49);

LcdWriteDat((min / 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayMinUnits() //显示分个位{

WriteAddress(0x4A);

LcdWriteDat((min % 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayHourTens() //显示时十位

{

WriteAddress(0x46);

LcdWriteDat((hour / 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayHourUnits()//显示时个位

{

WriteAddress(0x47);

LcdWriteDat((hour % 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayClkMinTens() //显示闹钟分十位{

WriteAddress(0x49);

LcdWriteDat((clkMin / 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayClkMinUnits() //显示闹钟分个位{

WriteAddress(0x4A);

LcdWriteDat((clkMin % 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayClkHourTens() //显示闹钟时十位{

WriteAddress(0x46);

LcdWriteDat((clkHour / 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayClkHourUnits() //显示闹钟时个位{

WriteAddress(0x47);

LcdWriteDat((clkHour % 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayClkSecTens() //显示秒十位

{

WriteAddress(0x4C);

LcdWriteDat((sec / 10) + '0');

Delay1ms();

}

void DisplayClkSecUnits() //显示秒个位{

WriteAddress(0x4D);

LcdWriteDat((sec % 10) + '0');

Delay1ms();

}

void ScanKey4()

{

if((Key4 == 0)&(clkFlag ==1)) {

Delay20ms();

if((Key4 == 0)&(clkFlag ==1)) {

clkFlag = 0;

beepNum = 0;

key4Flag = 0;

}

}

}

void InitTimer0()//初始化定时器0

{

TMOD = 0x01;

TH0 = (65536 - 50000) / 256;

TL0 = (65536 - 50000) % 256;

EA = 1;

ET0 = 1;

TR0 = 1;

}

void main()

{

InitLcd1602();

LcdShowStr(0,0,table);

LcdShowStr(6,1,table1);

InitTimer0();

while(1) {

if(sec == 60) {

sec = 0;

min++;

}

if(min == 60) {

min = 0;

hour++;

}

if(hour == 24) {

hour = 0;

}

LcdShowStr(0,0,table);

DisplayHourTens();

DisplayHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayMinTens();

DisplayMinUnits();

LcdShowStr(11,1,":");

DisplayClkSecUnits();

DisplayClkSecTens();

//============================================================== if((Key1 == 0)&(key1Flag == 0)) { //设置当前时间

Delay20ms();

if((Key1 == 0)&(key1Flag == 0)) {

TR0 = 0;

InitLcd1602();

LcdShowStr(0,0,"SetCurrentTime");

DisplayHourTens();

DisplayHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayMinTens();

DisplayMinUnits();

key1Flag = 1;

}

}

while(key1Flag == 1) {

if(Key1 == 0) {

Delay20ms();

if(Key1 == 0) {

hour++;

if(hour == 24) {

hour = 0;

}

DisplayHourTens();

DisplayHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayMinTens();

DisplayMinUnits();

}

}

if(Key2 == 0) {

Delay20ms();

if(Key2 == 0) {

min++;

if(min == 60) {

min = 0;

hour++;

}

DisplayHourTens();

DisplayHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayMinTens();

DisplayMinUnits();

}

}

if((Key3 == 0)&(key1Flag == 1)) { //退出设置当前时间Delay20ms();

if((Key3 == 0)&(key1Flag == 1)) {

InitLcd1602();

LcdShowStr(0,0,table);

DisplayHourTens();

DisplayHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayMinTens();

DisplayMinUnits();

LcdShowStr(11,1,":");

DisplayClkSecUnits();

DisplayClkSecTens();

key1Flag = 0;

TR0 = 1;

}

}

}

//============================================================== if((min==0)&(sec<3)) //时间到整点

{

Beep();

Delay20ms();

}

//============================================================== if((Key2 == 0)&(key2Flag == 0)) { //显示闹钟时间

Delay20ms();

if((Key2 == 0)&(key2Flag == 0)) {

key2Flag = 1;

InitLcd1602();

while(key2Flag == 1) {

LcdShowStr(0,0,"Clock Time");

DisplayClkHourTens();

DisplayClkHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayClkMinTens();

DisplayClkMinUnits();

if(Key2 == 0) {

Delay20ms();

if(Key2 == 0) {

key2Flag = 0;

InitLcd1602();

DisplayHourTens();

DisplayHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayMinTens();

DisplayMinUnits();

LcdShowStr(11,1,":");

DisplayClkSecUnits();

DisplayClkSecTens();

}

}

}

}

}

//============================================================== if((Key3 == 0)&(key3Flag == 0)) { //设置闹钟时间

Delay20ms();

if((Key3 == 0)&(key3Flag == 0)) {

TR0 = 0;

InitLcd1602();

LcdShowStr(0,0,"SetClockTime");

DisplayClkHourTens();

DisplayClkHourUnits();

LcdShowStr(8,1,":");

DisplayClkMinTens();

DisplayClkMinUnits();

key3Flag = 1;

}

}

while(key3Flag == 1) {

if(Key1 == 0) {

Delay20ms();