51单片机C语言实现时钟设计与 LCD1602 显示

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"这份资源是关于使用51单片机设计简易时钟的教程,包含C语言编程代码和原理图。51单片机通过内部定时器构建时钟,并使用LCD1602显示屏进行时间显示。用户可以通过按键1、2、3进行时间的调整,按键1用于切换调整的时、分、秒,按键2作为加键,按键3作为减键。" 51单片机时钟设计的关键知识点包括: 1. **51单片机**:51系列单片机是由Intel公司推出的8位微处理器,因其简单易用和广泛的兼容性而广泛应用于教学和小型电子项目。它具有一个8位CPU、4KB的ROM、128B的RAM以及一些内置的定时器和串行通信接口。 2. **内部定时器**:51单片机内置了定时器/计数器,可以用来产生定时或计数脉冲。在这个时钟设计中,定时器被配置为工作在方式0或方式1,以周期性地触发中断,从而更新时间显示。 3. **LCD1602显示模块**:这是一个16字符x2行的液晶显示器,常用于嵌入式系统的数据显示。它有RS、RW、EN三个控制信号线,通过它们来发送指令和数据到LCD模块。 4. **C语言编程**:51单片机的程序通常使用C语言编写,这使得代码更易读、可移植。在这个例子中,C语言用于控制单片机的I/O端口,处理定时器中断,以及与LCD1602的通信。 5. **I/O端口操作**:P0、P1、P3等是51单片机的I/O端口,如`sbitrs=P3^5;`定义了RS引脚。这里的RS、RW、EN分别用于控制LCD的寄存器选择、读写操作和使能信号。 6. **中断服务程序**:定时器中断被用来更新时间,中断服务程序会在特定的时间间隔执行,以实现时钟的连续运行。 7. **按键输入**:通过P1端口的sbits1、sbits2、sbits3定义的按键,用户可以交互式地调整时间。按键1用于选择调整的时、分、秒,按键2增加数值,按键3减少数值。 8. **液晶显示函数**:如`write_com()`和`write_date()`函数用于向LCD发送指令和数据,`write_sj()`函数用于在指定位置显示两位数字。 9. **初始化程序**:`init()`函数初始化LCD,设置显示模式,清除屏幕,并关闭光标。 10. **延时函数**:`delay()`函数用于提供必要的延时,确保信号的正确同步,通常使用循环计数的方式实现。 这个项目不仅涉及硬件设计,也涵盖了软件开发,对于学习51单片机和嵌入式系统开发的初学者来说,是一个很好的实践案例。通过此设计,读者可以深入理解单片机如何控制外部设备,以及如何编写实时系统来处理中断和用户交互。
2011-05-12 上传
源代码: #include<graphics.h> #include<stdio.h> #include<math.h> #include<dos.h> #define PI 3.1415926 /*定义常量*/ #define UP 0x4800 /*上移↑键:修改时间*/ #define DOWN 0x5000 /*下移↓键:修改时间*/ #define ESC 0x11b /*ESC键 : 退出系统*/ #define TAB 0xf09 /*TAB键 : 移动光标*/ /*函数声明*/ int keyhandle(int,int); /*键盘按键判断,并调用相关函数处理*/ int timeupchange(int); /*处理上移按键*/ int timedownchange(int); /*处理下移按键*/ int digithour(double); /*将double型的小时数转换成int型*/ int digitmin(double); /*将double型的分钟数转换成int型*/ int digitsec(double); /*将double型的秒钟数转换成int型*/ void digitclock(int,int,int ); /*在指定位置显示时钟或分钟或秒钟数*/ void drawcursor(int); /*绘制一个光标*/ void clearcursor(int);/*消除前一个光标*/ void clockhandle(); /*时钟处理*/ double h,m,s; /*全局变量:小时,分,秒*/ double x,x1,x2,y,y1,y2; /*全局变量:坐标值*/ struct time t[1];/*定义一个time结构类型的数组*/ main() { int driver, mode=0,i,j; driver=DETECT; /*自动检测显示设备*/ initgraph(&driver, &mode, "");/*初始化图形系统*/ setlinestyle(0,0,3); /*设置当前画线宽度和类型:设置三点宽实线*/ setbkcolor(0);/*用调色板设置当前背景颜色*/ setcolor(9); /*设置当前画线颜色*/ line(82,430,558,430); line(70,62,70,418); line(82,50,558,50); line(570,62,570,418); line(70,62,570,62); line(76,56,297,56); line(340,56,564,56); /*画主体框架的边直线*/ /*arc(int x, int y, int stangle, int endangle, int radius)*/ arc(82,62,90,180,12); arc(558,62,0,90,12); setlinestyle(0,0,3); arc(82,418,180,279,12); setlinestyle(0,0,3); arc(558,418,270,360,12); /*画主体框架的边角弧线*/ setcolor(15); outtextxy(300,53,"CLOCK"); /*显示标题*/ setcolor(7); rectangle(342,72,560,360); /*画一个矩形,作为时钟的框架*/ setwritemode(0); /*规定画线的方式。mode=0, 则表示画线时将所画位置的原来信息覆盖*/ setcolor(15); outtextxy(433,75,"CLOCK");/*时钟的标题*/ setcolor(7); line(392,310,510,310); line(392,330,510,330); arc(392,320,90,270,10); arc(510,320,270,90,10); /*绘制电子动画时钟下的数字时钟的边框架*/ /*绘制数字时钟的时分秒的分隔符*/ setcolor(5); for(i=431;i<=470;i+=39) for(j=317;j<=324;j+=7){ setlinestyle(0,0,3); circle(i,j,1); /*以(i, y)为圆心,1为半径画圆*/ } setcolor(15); line(424,315,424,325); /*在运行电子时钟前先画一个光标*/ /*绘制表示小时的圆点*/ for(i=0,m=0,h=0;i<=11;i++,h++){ x=100*sin((h*60+m)/360*PI)+451; y=200-100*cos((h*60+m)/360*PI); setlinestyle(0,0,3); circle(x,y,1); } /*绘制表示分钟或秒钟的圆点*/ for(i=0,m=0;i<=59;m++,i++){ x=100*sin(m/30*PI)+451; y=200-100*cos(m/30*PI); setlinestyle(0,0,1); circle(x,y,1); } /*在电子表的左边打印帮助提示信息*/ setcolor(4); outtextxy(184,125,"HELP"); setcolor(15); outtextxy(182,125,"HELP"); setcolor(5); outtextxy(140,185,"TAB : Cursor move"); outtextxy(140,225,"UP : Time ++"); outtextxy(140,265,"DOWN: Time --"); outtextxy(140,305,"ESC : Quit system!"); outtextxy(140,345,"Version : 2.0"); setcolor(12); outtextxy(150,400,"Nothing is more important than time!"); clockhandle();/*开始调用时钟处理程序*/ closegraph(); /*关闭图形系统*/ return 0; /*表示程序正常结束,向操作系统返回一个0值*/ } void clockhandle() { int k=0,count; setcolor(15); gettime(t);/*取得系统时间,保存在time结构类型的数组变量中*/ h=t[0].ti_hour; m=t[0].ti_min; x=50*sin((h*60+m)/360*PI)+451; /*时针的x坐标值*/ y=200-50*cos((h*60+m)/360*PI); /*时针的y坐标值*/ line(451,200,x,y);/*在电子表中绘制时针*/ x1=80*sin(m/30*PI)+451; /*分针的x坐标值*/ y1=200-80*cos(m/30*PI); /*分针的y坐标值*/ line(451,200,x1,y1); /*在电子表中绘制分针*/ digitclock(408,318,digithour(h)); /*在数字时钟中,显示当前的小时值*/ digitclock(446,318,digitmin(m)); /*在数字时钟中,显示当前的分钟值*/ setwritemode(1); /*规定画线的方式,如果mode=1,则表示画线时用现在特性的线 与所画之处原有的线进行异或(XOR)操作,实际上画出的线是原有线与现在规定 的线进行异或后的结果。因此, 当线的特性不变, 进行两次画线操作相当于没有 画线,即在当前位置处清除了原来的画线*/ for(count=2;k!=ESC;){ /*开始循环,直至用户按下ESC键结束循环*/ setcolor(12);/*淡红色*/ sound(500);/*以指定频率打开PC扬声器,这里频率为500Hz*/ delay(700);/*发一个频率为500Hz的音调,维持700毫秒*/ sound(200);/*以指定频率打开PC扬声器,这里频率为200Hz*/ delay(300); /*以上两种不同频率的音调,可仿真钟表转动时的嘀哒声*/ nosound(); /*关闭PC扬声器*/ s=t[0].ti_sec; m=t[0].ti_min; h=t[0].ti_hour; x2=98*sin(s/30*PI)+451; /*秒针的x坐标值*/ y2=200-98*cos(s/30*PI); /*秒针的y坐标值*/ line(451,200,x2,y2); /*绘制秒针*/ /*利用此循环,延时一秒*/ while(t[0].ti_sec==s&&t[0].ti_min==m&&t[0].ti_hour==h) { gettime(t);/*取得系统时间*/ if(bioskey(1)!=0){ k=bioskey(0); count=keyhandle(k,count); if(count==5) count=1; } } setcolor(15); digitclock(485,318,digitsec(s)+1);/*数字时钟增加1秒*/ setcolor(12); /*淡红色*/ x2=98*sin(s/30*PI)+451; y2=200-98*cos(s/30*PI); line(451,200,x2,y2); /*用原来的颜色在原来位置处再绘制秒针,以达到清除当前秒针的目的*/ /*分钟处理*/ if(t[0].ti_min!=m){ /*若分钟有变化*/ /*消除当前分针*/ setcolor(15); /*白色*/ x1=80*sin(m/30*PI)+451; y1=200-80*cos(m/30*PI); line(451,200,x1,y1); /*绘制新的分针*/ m=t[0].ti_min; digitclock(446,318,digitmin(m)); /*在数字时钟中显示新的分钟值*/ x1=80*sin(m/30*PI)+451; y1=200-80*cos(m/30*PI); line(451,200,x1,y1); } /*小时处理*/ if((t[0].ti_hour*60+t[0].ti_min)!=(h*60+m)){ /*若小时数有变化*/ /*消除当前时针*/ setcolor(15); /*白色*/ x=50*sin((h*60+m)/360*PI)+451;/*50:时钟的长度(单位:像素),451:圆心的x坐标值*/ y=200-50*cos((h*60+m)/360*PI); line(451,200,x,y); /*绘制新的时针*/ h=t[0].ti_hour; digitclock(408,318,digithour(h)); x=50*sin((h*60+m)/360*PI)+451; y=200-50*cos((h*60+m)/360*PI); line(451,200,x,y); } } } int keyhandle(int key,int count) /*键盘控制 */ { switch(key) {case UP: timeupchange(count-1); /*因为count的初始值为2,所以此处减1*/ break; case DOWN:timedownchange(count-1); /*因为count的初始值为2,所以此处减1*/ break; case TAB:setcolor(15); clearcursor(count); /*清除原来的光标*/ drawcursor(count); /*显示一个新的光标*/ count++; break; } return count; } int timeupchange(int count) /*处理光标上移的按键*/ { if(count==1){ t[0].ti_hour++; if(t[0].ti_hour==24) t[0].ti_hour=0; settime(t); /*设置新的系统时间*/ } if(count==2){ t[0].ti_min++; if(t[0].ti_min==60) t[0].ti_min=0; settime(t); /*设置新的系统时间*/ } if(count==3){ t[0].ti_sec++; if(t[0].ti_sec==60) t[0].ti_sec=0; settime(t); /*设置新的系统时间*/ } } int timedownchange(int count) /*处理光标下移的按键*/ { if(count==1) { t[0].ti_hour--; if(t[0].ti_hour==0) t[0].ti_hour=23; settime(t);/*设置新的系统时间*/ } if(count==2) { t[0].ti_min--; if(t[0].ti_min==0) t[0].ti_min=59; settime(t);/*设置新的系统时间*/ } if(count==3) { t[0].ti_sec--; if(t[0].ti_sec==0) t[0].ti_sec=59; settime(t);/*设置新的系统时间*/ } } int digithour(double h)/*将double型的小时数转换成int型*/ {int i; for(i=0;i<=23;i++) {if(h==i) return i;} } int digitmin(double m)/*将double型的分钟数转换成int型*/ {int i; for(i=0;i<=59;i++) {if(m==i) return i;} } int digitsec(double s) /*将double型的秒钟数转换成int型*/ {int i; for(i=0;i<=59;i++) {if(s==i) return i;} } void digitclock(int x,int y,int clock)/*在指定位置显示数字时钟:时\分\秒*/ {char buffer1[10]; setfillstyle(0,2); bar(x,y,x+15,328); if(clock==60) clock=0; sprintf(buffer1,"%d",clock); outtextxy(x,y,buffer1); } void drawcursor(int count) /*根据count的值,画一个光标*/ {switch(count) { case 1:line(424,315,424,325);break; case 2:line(465,315,465,325);break; case 3:line(505,315,505,325);break; } } void clearcursor(int count) /*根据count的值,清除前一个光标*/ {switch(count) { case 2:line(424,315,424,325);break; case 3:line(465,315,465,325);break; case 1:line(505,315,505,325);break; } }