基于pic16f887單片機的數(shù)字鐘課程設(shè)計

1、<p><b>　　《PIC單片機》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　二○一四年十二月二十七日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、課程設(shè)計目的………………………………………………………1

2、</p><p>　　2、課程設(shè)計題目描述和要求…………………………………………1</p><p>　　3、課程設(shè)計報告內(nèi)容…………………………………………………1</p><p>　　4、結(jié)論…………………………………………………………………9</p><p>　　5、參考目錄……………………………………………………………10</p&

3、gt;<p><b>　　1.課程設(shè)計目的</b></p><p>　　1、《PIC單片機課程設(shè)計》是電氣工程與自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)實踐課，通過課程設(shè)計能夠進一步熟悉PIC單片機原理與應(yīng)用，鞏固并提高對這學(xué)期PIC單片機知識的學(xué)習和應(yīng)用；</p><p>　　2、熟悉對PIC16F887各個模塊的編程與調(diào)試，最后綜合各個模塊，最后綜合各個模塊達到提高

4、綜合實踐水平的能力；</p><p>　　3、掌握實驗板上的操作和運用，學(xué)會使用PICKIT3下載器進行現(xiàn)場的實物的調(diào)試；</p><p>　　2.課程設(shè)計題目描述和要求</p><p>　　1、利用 DS1307 時鐘芯片，LCD液晶顯示屏，TC74 溫度傳感器，蜂鳴器，按鍵做一個實時時鐘，將時間和溫度實時的顯示在液晶上。編寫相應(yīng)的程序，最終可以在仿真軟件上正常運

5、行，可以在單片機開發(fā)板實物上也正常的運行，并且能脫機運行。</p><p>　　2、在時鐘和溫度實時顯示的過程中，允許外部的按鍵中斷，通過按鍵可以對時間進行修改，也可以設(shè)定鬧鐘時間，實現(xiàn)鬧鐘報警。</p><p>　　3、設(shè)計出硬件電路圖，設(shè)計出軟件編程方法，寫出源代碼，用PROTEUS進仿真在軟件仿真可行后，下載到實驗板上進行演示。</p><p>　　3.課程設(shè)

6、計報告內(nèi)容</p><p>　　運用PIC16F887芯片、DS1307時鐘芯片和TC74溫度傳感器，用C語言編程，通過ICD2燒寫進芯片，在LCD液晶顯示屏上實現(xiàn)時間顯示、運行的功能和溫度顯示功能。液晶顯示屏顯示著年、月、日、時、分、秒、星期。數(shù)字鐘有調(diào)整時間的功能，通過對按鍵的操作可以對時間進行調(diào)整以及設(shè)定鬧鐘。</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)功能說明</b&g

7、t;</p><p>　　顯示屏分兩行顯示，第一行顯示日期：年/月/日、星期，第二行顯示格式為時間（時：分：秒）、溫度。顯示秒由00一直加到59，分鐘由00加到59，小時采用24小時制，由00加到23，星期由1一直加到7，日由01一直加到31（或30、29、28），月由01一直加到12，年由2000一直加到2099，溫度為℃。</p><p>　　按鍵操作時，按鍵RB0按下選擇要修改的部分

8、；按鍵RB1按下時，數(shù)字加；按鍵RB2按下時，數(shù)字減；按鍵RB3可以進入鬧鐘設(shè)定模式。</p><p><b>　　3.2設(shè)計步驟</b></p><p>　　1、按照題目要求設(shè)計仿真圖；</p><p>　　2、對數(shù)字鐘各個模塊進行編程；</p><p>　　3、將程序?qū)懭胄酒?，用仿真圖仿真；</p>&

9、lt;p>　　4、若仿真圖可實現(xiàn)，則把程序下載到實驗板上運行；</p><p>　　5、根據(jù)實驗板情況進行調(diào)試。</p><p>　　3.3 硬件電路的設(shè)計</p><p>　　3.3.1 總電路圖</p><p>　　根據(jù)所要實現(xiàn)的預(yù)期功能，硬件必須要有最小系統(tǒng)模塊、LCD顯示模塊、時鐘模塊、鬧鈴模塊、溫度模塊、按鍵模塊等。根據(jù)所提供

10、的實驗板資料，可以設(shè)計如下電路(proteus圖):</p><p>　　3.3.2 單片機最小系統(tǒng)模塊</p><p>　　本次課程設(shè)計的最小系統(tǒng)包括16F887單片機、復(fù)位模塊、4M外部晶振等部件組成如上最基本電路，其中芯片供電的引腳略去。本課設(shè)板所用的單片機為PIC16F887，是877A 的升級，其主要參數(shù)與887A類似，但使用更為靈活、有的參數(shù)更為細化（如異步通信的波特率為雙字節(jié)

11、），而價格比887A更低，887引腳與877A兼容。</p><p>　　3.3.3 時鐘和溫度模塊的設(shè)計</p><p>　　DS1307芯片通過SCL連接RC3，SDA連接RC4，跟887進行通信。通信過程中，先判斷時鐘芯片是否工作，若“秒”的最高位“CH”為1，說明時鐘還未運行，則通過寫程序，對時鐘芯片賦初值同時使“秒”的最高位“CH”為0。時鐘芯片DS1307工作后，在引腳7發(fā)出1

12、Hz脈沖，引腳7連接一個LED燈。脈沖的輸出，會使LED燈一亮一滅，可通過LED燈的亮暗可判斷時鐘芯片DS1307是否運行。</p><p>　　時鐘芯片 DS1307：</p><p>　　DS1307 是實時時鐘芯片，它提供秒、分、時、日、月、年和星期等數(shù)據(jù)。通常時鐘芯片是要接備用電池，當主電源掉電時，備用電源為DS1307 提供維持電源此電源只供DS1307 使用，此時時鐘仍正常運行

13、，時鐘晶振是典型的32.768kHz。</p><p><b>　　溫度模塊：</b></p><p>　　TC74也是IIC器件，它一出廠就配有一個固定的地址，單片機通過尋址來實現(xiàn)對不同IIC器件的訪問和操作。單片機只要有一個IIC接口，就可以實現(xiàn)對外圍不同地址的IIC器件進行操作。TC74溫度范圍為－40℃～＋125℃， 在＋25℃～＋85℃范圍的精度為±

14、;2℃（最大值），在0℃～＋25℃ 的范圍精度為±3℃（最大值）。TC74的默認的7位地址為0b1001101。TC74的讀溫度命令是0b00000000，在溫度數(shù)據(jù)寄存器中，每單位值代表1℃ ，數(shù)據(jù)用二進制補碼格式。</p><p>　　3.3.4 LCD液晶顯示模塊</p><p>　　本課設(shè)所使用的字符型LCD型號為YB1602，1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，

15、顯示內(nèi)容豐富等特點，采用4位接線法，RD口的低四位和LCD的高4位連接，RD4、RD5、RD6用于讀寫和使能控制.上電后要延時15ms 后，才能進行初始。</p><p>　　3.3.5 鬧鐘模塊的設(shè)計</p><p>　　通過設(shè)定鬧鐘時間將鬧鐘時間存儲在CCCC[]數(shù)組中，當時鐘時間與鬧鐘時間相等時啟動蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出聲響。</p><p>　　3.3.6 按鍵

16、模塊</p><p>　　按鍵采用普通按鍵，按鍵另一端接B口，由于B口可通過程序編寫為弱上拉，所以仿真圖中按鍵不需畫出上拉電阻。RB0代表時間設(shè)置，RB1代表加，RB2代表減，RB3代表鬧鐘設(shè)置。</p><p>　　3.4軟件編程的設(shè)計及其說明</p><p>　　3.4.1 軟件設(shè)計執(zhí)行的總體流程</p><p><b>　　程

17、序流程圖：</b></p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>

18、;　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p>　　是 是</p><p>　　否

19、 否</p><p>　　3.4.2 溫度傳感器 TC74 程序操作</p><p>　　//溫度傳感器模塊宏定義</p><p>　　#define TC74_ADD 0b1001000 //TC74的7位地址</p><p>　　#define RTR 0b00000000 //TC74的讀溫

20、度命令</p><p>　　signed char READ_T(void)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　signed char R2;</p><p>　　SEN=1; //開始條件</p><p>　　wh

21、ile (SEN==1); //檢測開始條件是否完成？</p><p>　　IIC_SEND(TC74_ADD<<1); //送TC74地址（寫）</p><p>　　IIC_SEND(RTR); //寫RTR命令(寫)</p><p>　　RSEN=1;

22、 //重新開始條件</p><p>　　while (RSEN==1); //等待重新開始條件結(jié)束</p><p>　　IIC_SEND((TC74_ADD<<1)+1); //發(fā)送TC74地址（讀）</p><p>　　RCEN=1;

23、 //接收使能</p><p>　　while (RCEN==1); //等待接收完成</p><p>　　R2=SSPBUF; //接收數(shù)據(jù)存入R2</p><p>　　PEN=1; //停止位</p><p>　　wh

24、ile(PEN==0);</p><p>　　return(R2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　TC74的讀溫度的步驟如下：</p><p><b>　　1) 發(fā)送啟始位；</b></p><p>　　2) 發(fā)送TC74的7位地址+0（寫）；

25、</p><p>　　3) 發(fā)送TC74的寫命令（RTR）；</p><p>　　4) 重新開始條件；</p><p>　　5) 發(fā)送TC74的7位地址+1（讀）；</p><p>　　6) 接收使能，接收TC74的溫度；</p><p>　　7) 發(fā)送停止條件；</p><p>　　3.4.3

26、 鬧鐘模塊的程序操作</p><p>　　#define FMQ RC1</p><p>　　//=====蜂鳴器的初始化</p><p>　　void SPEAKER_CSH(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TRISC1=0;</b

27、></p><p><b>　　FMQ=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((CCCC[2]==AAAA[2])&&(CCCC[1]==AAAA[1])&&(c==2)) </p><p>　　{ FMQ=1; }

28、 //當設(shè)定的時間到時，蜂鳴器響</p><p><b>　　else</b></p><p>　　{ FMQ=0; } </p><p>　　3.4.4時鐘芯片 DS1307 的程序操作</p><p>　　//========對DS1307進行初始化</p>&

29、lt;p>　　void DS1307_CSH() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　READ_DS1307(0,1);; //讀秒寄存器</p><p>　　WRITE_DS1307(0x07,0x10); //SOUT輸出1HZ的方波頻率</

30、p><p>　　if((AAAA[0]&0x80)==0x80) //判斷位秒寄存器最高位是否為1</p><p>　　{ LCD_WRITE(0b00000001,COM); //清屏</p><p>　　WRITE_DS1307(0x07,0x10);//寫控制字到LCD</p><p>　　

31、WRITE_DS1307(0x00,0x00);//00秒</p><p>　　WRITE_DS1307(0x01,0x00);//00分</p><p>　　WRITE_DS1307(0x02,0x08); //08時</p><p>　　WRITE_DS1307(0x03,0x06);//星期6</p><

32、p>　　WRITE_DS1307(0x04,0x01);//01日</p><p>　　WRITE_DS1307(0x05,0x11);//11月</p><p>　　WRITE_DS1307(0x06,0x14);//14年}</p><p><b>　　3.5 設(shè)計成果</b></p><p>　　LCD

33、顯示屏第一行前面的字符顯示顯示日期，第一行后面的字符顯示星期幾；第二行前面的字符顯示時間，后面的字符當前溫度值。當按下RB3按鍵時，屏幕靜止進入鬧鐘設(shè)定模式，通過設(shè)定時間可實現(xiàn)鬧鐘提醒功能。</p><p><b>　　目標達成情況：</b></p><p>　　1、單片機液晶顯示屏可以實時的顯示時間和溫度（達到）；</p><p>　　2、當

34、時間達到某個鬧鐘設(shè)定值時蜂鳴器響（達到）；</p><p>　　3、能夠?qū)崿F(xiàn)脫機運行（達到）；</p><p>　　4、可區(qū)分閏年、閏月（達到）；</p><p><b>　　4.結(jié)論</b></p><p>　　4.1 調(diào)試問題分析</p><p>　　用PIC16F887實驗板，通過PIC3連

35、接，進行在線調(diào)試和脫機運行，出現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過獨立思考以及和老師同學(xué)的交流后得以解決。</p><p>　　問題一：不能掉電保護，每次脫機或者復(fù)位都會進行時鐘初始化；</p><p>　　解決辦法：DS1307初始化前用(AAAA[0]&0x80)==0x80先進行判斷秒的最高位是否為1，為1則進行初始化；</p><p>　　問題二：閏年、閏月識別錯誤；

36、</p><p>　　解決辦法：用數(shù)組DDDD[]先儲存閏年年份，當時鐘時間AAAA[]=DDDD[]時為閏年；</p><p>　　4.2 實驗所得和體會</p><p>　　這次的數(shù)字鐘是我第一次完成的課程設(shè)計，讓我懂得了實踐是驗證理論的最好途徑。通過該課程設(shè)計，進一步掌握了PIC單片機的應(yīng)用，熟練PIC單片機的C程序的編寫與調(diào)試，讓我對于理論課上一些疑惑的地方

37、豁然開朗，加深了對于理論課程的理解。整個課程設(shè)計下來，認識了LCD 液晶顯示、TC74溫度、實時時鐘顯示等模塊的應(yīng)用，懂得了對時鐘芯片、溫度傳感器的操作方法及原理，懂得了對相應(yīng)模塊的簡單編程。實物仿真時，學(xué)會了怎么使用PICKIT3下載器進行程序的燒寫，更懂得了遇到問題是要耐心查找錯誤，先自己獨立思考解決，如果自己不能解決要積極與同學(xué)討論、向老師請教。</p><p>　　數(shù)字鐘的成功設(shè)計也激發(fā)了我對單片機的濃厚

38、興趣，積累了一定的設(shè)計經(jīng)驗。讓我感受到了單片機的偉大之處，可以依據(jù)人的思維進行各種運算和工作，學(xué)好單片機對我們以后的工作以及日常應(yīng)用都有很大的作用。</p><p>　　這次的課程設(shè)計接近尾聲，感謝**老師的耐心指導(dǎo)，讓我的第一次課程設(shè)計得以成功完成，讓我知道如何發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，為我以后更多的實踐乃至工作奠定了良好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　五：參考書目：</b