LCD顯示電子時鐘設(shè)計

1、LCD顯示電子時鐘設(shè)計Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020簡單控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)年設(shè)計任務(wù)書學(xué)院計算機與信息工程學(xué)院專業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程課程名稱簡單控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)年設(shè)計題目LCD顯示的電子時鐘設(shè) 計完成期限 自2015年6月25 口至2015年7月10日共2周一、項目的目的進一步鞏固已學(xué)習(xí)的理論知識，理論聯(lián)系實踐，增強動 協(xié)作能力，運用所學(xué)知識解決實際生活中遇到的問題，使學(xué) 生具有初步的單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用能力。內(nèi)容及任務(wù)(1) 綜合運用單片機原理與應(yīng)用、數(shù)字電路等 課程的內(nèi)容，為以后的工作奠定基礎(chǔ)。(2) 學(xué)會使用PRO

2、TEUS和KEIL等軟件。(3) 了解單片機開發(fā)全過程。二、項目任務(wù)的主要內(nèi)容和要求使用文字型LCD顯示器顯示當(dāng)前時間，顯示格式為“時 時：分分：秒秒”。用4個功能鍵操作來設(shè)置當(dāng)前時間。功 能鍵K1K4功能如下。K1進入設(shè)置現(xiàn)在的時間。K2 一設(shè)置小時。K3一一設(shè)置分鐘。K4一一確認完成設(shè)置。程序 執(zhí)行后工作指示燈LED閃爍，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示 “00： 00： 00”，然后開始計時。三、項目設(shè)計(研究)思路（1）查找與LCD顯示的電子時鐘設(shè)計設(shè)計相關(guān)的文獻資料。（2）根據(jù)所查閱的文獻資料，完成系統(tǒng)的總體設(shè)計方案， 并根據(jù)設(shè)計要求進行單片機等硬件芯片的選型。（3）根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計方

3、案，完成硬件電路接口連接和 軟件模塊的設(shè)計，硬件電路接口連接主要是電子時鐘接口電 路連接、單片機最小系統(tǒng)等，軟件主要包括顯示模塊、控制 模塊等。（5）在軟硬件設(shè)計好的基礎(chǔ)上，進行軟硬件的調(diào)試。并進 行實物連接。四、具體成果形式和要求基于單片機的LCD顯示的電子時鐘設(shè)計系統(tǒng)一份。學(xué)年設(shè)計報告一份。進起止口期工作內(nèi)容度搜集資料，構(gòu)建主體思路，繪制仿真電路安圖。排編寫代碼并調(diào)試。在單片機中寫入程序，準備文檔。主要參考資料1 .劉同法，陳忠平.單片機基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)M.北京航 空航天大學(xué)出版社，2007.2 .張毅剛.單片機原理與應(yīng)用M.高等教育出版社， 2009.3 .馬忠梅等.單片機的C語言應(yīng)用程序

4、設(shè)計M.北京航 空航天大學(xué)出版社，2003.4.李全利，遲榮強.單片機原理及接口技術(shù)M. 育出版社，2004.高等教指導(dǎo)教師（簽字）：年月意見II系（教研（簽字）：年月室）主任II意見簡單控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)年設(shè)計說明書學(xué)院名稱：計算機與信息工程學(xué)院班級名稱：學(xué)生姓名：學(xué) 號：題 目：LCD顯示的電子時鐘設(shè)計指導(dǎo)教師 姓 名：起止日期：第一部分：正文部分一、選題背景當(dāng)今時代是一個知識爆炸的時代，新科技、新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，電子技 術(shù)的發(fā)展尤為迅速，它充斥在我們的口常生活中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進 步，單片機已成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，人們對數(shù)字鐘的要求也越來 越高，傳統(tǒng)的時

5、鐘已經(jīng)不能滿足人們的需求。數(shù)字電子時鐘是釆用數(shù)字電路實現(xiàn)對 時，分，秒數(shù)字顯示的裝置，廣泛應(yīng)用于車站，碼頭和辦公室等公共場所，成為人 們生活中不可或缺的必需品，研究數(shù)字時鐘及擴大其應(yīng)用，對現(xiàn)實生活有極其重要 的意義。單片機的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計 方法。從前必須由模擬電路和數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在單片機通過軟件就 可以實現(xiàn)了，這種軟件代替硬件的控制技術(shù)又叫做微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的 一次革命。而單片機模塊中最常見的數(shù)字時鐘相對機械時鐘來說，有更高的準確性 和直觀性，且更方便更快捷，使用壽命也遠遠大于機械時鐘，所以得到廣泛的應(yīng) 用。二、設(shè)計理念本次

6、設(shè)計以AT89C51單片機為核心，通過編寫時鐘程序，實現(xiàn)在LCD上的顯 示。此編程的核心在于定時器中斷及循環(huán)往復(fù)判斷是否有按鍵操作，而且每個按鍵 的操作都會在LCD顯示器上做出相應(yīng)的反應(yīng)。本次設(shè)計采用的方案完全用軟件實現(xiàn)數(shù)字時鐘，原理：在單片機內(nèi)部存儲器設(shè) 三個字節(jié)分別時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結(jié)合實現(xiàn)1秒定時中斷， 每產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應(yīng)的秒值加1;若秒值達到60,則將其清零，并將相 應(yīng)的分字節(jié)加1;若分值達到60,則將其清零，并將相應(yīng)的時字節(jié)加1；若時值達 到24,則將其清零。該方案的特點是硬件電路簡單，缺點是在每次執(zhí)行程序時， 都要對定時器重新賦值，因此該時鐘精度不高。

7、并且程序的執(zhí)行與時鐘的顯示是同 步進行的，當(dāng)程序不執(zhí)行時，時鐘也會停止工作。三、電路硬件設(shè)計部分基于單片機的電子時鐘基本框圖基于單片機電子時鐘總體框圖，如下圖3-1所示，總體結(jié)構(gòu)包括單片機主控電 路，按鍵電路，LCD顯示電路，晶振與復(fù)位電路，蜂鳴器電路電路，還有電源。圖3-1電子時鐘基本框圖單片機AT89C51AT89C51有以下標準功能：32可編程I/O線，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路，可編程串行通道，5個中斷源，低功耗的閑置和掉電模式，4K字節(jié)可編程閃爍 存儲器，128*8位內(nèi)部RAM兩個16位定時器/計數(shù)器。AT89C5 1具有如下特性：全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz,具有128*8位內(nèi)部RAM,

8、數(shù) 據(jù)保留時間10年，具有4k自節(jié)可編程FLASH存儲器，可編程串行通道，具有5個 中斷源。AT89C5 1部分引腳功能：(1) P0 口( -)是一個8位漏極開路型雙向I/O 口，在訪問外部存儲器 時，它是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0 口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個 LSTTL負載。（2 ） P1 口（ -）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O 口。能驅(qū) 動（吸收或輸出電流）四個LSTTL負載。（3 ） P2 口（ -）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O 口，在訪 問外部存儲器時，它輸出高8位地址。P2 口可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）四個LSTTL 負載。（4 ） P3 口（

9、-）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O 口。能驅(qū) 動（吸收或輸出電流）四個LSTTL負載。LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等 的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符 位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了 字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM,顯示效果也不好）。1602LCD楓曲心汛是指顯示的內(nèi)錯誤!未找到引用源。容為16X2,即可以顯示兩 行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲

10、器（CGR0M）已經(jīng)存儲了 160個不同的點陣字 符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名 等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B （41H）,顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能 看到字母“A” o 3. 4晶振電路基于單片機的電子時鐘晶振電路，如圖3-2所示。圖3-2晶振電路晶體振蕩器電路*«!*°*-給數(shù)字鐘提供一個頻率穩(wěn)定在12Hz的方波信號，它 可以保證數(shù)字時鐘的走時準確及穩(wěn)定，無論什么樣式的電子時鐘都會使用晶體振蕩 器電路電路，是單片機最小系統(tǒng)的重要組成部分。按鍵

11、電路基于單片機的電子時鐘按鍵功能電路，如圖3-3所示。圖3-3按鍵電路按鍵電路跟顯示電路一樣，釆用掃描方式，并巧妙利用顯示時的數(shù)碼管驅(qū)動的 位置信號，也就是在顯示的同時，判斷相應(yīng)按鍵的狀態(tài)。判斷的方法是在顯示某一 數(shù)碼管時，判斷U1的的狀態(tài)，如果為高電平，說明沒有按鍵按下，如果為低電 平，則說明相應(yīng)的按鍵按下，這時，通過讀回U1的P3 口中一的值，就可判斷是那 個按鍵按下，然后調(diào)用相應(yīng)的處理程序進行處理。按鍵需要四個，它們分別實現(xiàn)的功能是K1一一進入設(shè)置現(xiàn)在的時間。K2一一設(shè) 置小時。K3一一設(shè)置分鐘。K4一一確認完成設(shè)置。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃 動，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示“00：

12、 00： 00” ,然后開始計時，時間的調(diào)整按 遞增的方式增加，且調(diào)整時不對其他時間的顯示產(chǎn)生干擾，用單片機的4個I/O接 收控制信號。顯示電路電子時鐘顯示電路，如圖3-4所示。圖34顯示電路單片機的一與LCD的D0-D7相連，通過單片機的將要顯示的字符輸入譯碼器， 經(jīng)譯碼器編譯后在LCD輸出相應(yīng)的字符，LCD的顯示釆用掃描方式。蜂鳴器電路其硬件原理圖如下圖3-5所示。此電路用于整時提示。SPEAKER與口相連，當(dāng)SPEAKER輸出高電平時蜂鳴器不響，而SPEAKER輸出低電平時蜂鳴器發(fā)出響聲。只 需控制SPEAKER輸出高低電平的時間和變化頻率，就可以讓蜂鳴器發(fā)出不同的聲 音。圖3-5蜂鳴器

13、電路四、軟件設(shè)計軟件需要完成的功能：（1）顯示時間，通過對程序的調(diào)節(jié)，在LCD±顯示時間。（2）調(diào)節(jié)時間，通過對按鍵的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對時鐘的調(diào)節(jié)。具體為按下K1,進 入設(shè)置現(xiàn)在的時間：按下K2,調(diào)節(jié)小時；按下K3,設(shè)置分鐘；按下K4,確認完成 設(shè)置。系統(tǒng)總流程圖軟件程序從開始到執(zhí)行，先初始化各個寄存器，通過掃描按鍵來決定是否設(shè)定 參數(shù)來執(zhí)行相應(yīng)的功能程序楝!杯紳林，進而在LCD上顯示，如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)流程圖中斷程序時鐘的最小計時單位是秒，使用定時器的方式1,最大的定時時間也只能達到 131m s o在這里把定時器的定時時間定為50ms,這樣，計數(shù)溢出20次即可得 到時鐘的最小

14、計時單位一秒。計數(shù)20次可以用軟件實現(xiàn)，對定時器溢出次數(shù)進行 計數(shù)，計滿20次即為1秒。從秒到分，從分到時，以及從時到天都是通過軟件累 加并進行比較的方法實現(xiàn)的。void timerO(void) interrupt 1 ex”林曲則也文件導(dǎo)入到單片機中，點擊 仿真按鈕，程序開始運行，電路開始正常工作，LCD數(shù)字時鐘顯示如下圖5-1所 示。圖5-1數(shù)字時鐘程序執(zhí)行后工作指示燈LED楓!林紬處閃動，當(dāng)出現(xiàn)整點時，蜂鳴器開始整點 報時。開始進入設(shè)置時間，按下K1,工作指示燈LED 直亮，說明可以設(shè)置時 間；按下K2時，小時的個位數(shù)加1 ,當(dāng)加到9時，十位數(shù)加I ,當(dāng)十位數(shù)加到2 時，十位數(shù)清零；按

15、下K3時，分鐘的個位數(shù)加1,當(dāng)加到9時，十位數(shù)加1,當(dāng) 十位數(shù)加到6時，十位數(shù)清零；按下K4時，工作指示燈LED閃動，說明設(shè)置結(jié) 束，返回到正常顯示的狀態(tài)。仿真結(jié)果如下圖5-2所示。圖5-2總體仿真圖六、總結(jié)這次課程設(shè)計采用的是AT89C51單片機，而接口電路則是一個數(shù)字時鐘，經(jīng)過 反反復(fù)復(fù)的修改、調(diào)試，程序終于達到預(yù)期功能。通過PROTEUS仿真演示也達到預(yù) 期的功能。該設(shè)計采用了多種芯片，程序雖然不是很長但有很多接口需要定義，而 且實現(xiàn)起來也比較麻煩。雖然關(guān)于LCD的顯示實驗在之前做過，但只是在屏幕上顯 示時間并沒有按鍵調(diào)節(jié)，所以在做實驗的過程中遇到很多問題，通過上網(wǎng)查詢，請 教同學(xué)和老師都順利解決了通過本次單片機課程設(shè)計，系統(tǒng)的了解了電子時鐘的設(shè)計過程，尤其是軟、硬 件的設(shè)計方法，掌握了按鍵顯示電路的基本功能及編程方法，了解了按鍵電路和顯 示電路的一般原理，還掌握了有定時器的使用和中斷程仔的編程方法，提高了白身 的實踐能力。還積累了很多寶貴的經(jīng)驗，比如說，在I/O 口要保證標準的高電平， 不能用懸空來模擬，連