單片機課程設計LCD顯示萬年歷EPROM存儲

年4月19日單片機課程設計LCD顯示萬年歷EPROM存儲文檔僅供參考，不當之處，請聯(lián)系改正。單片機課程設計報告題目: 基于單片機的LCM1602液晶控制——萬年歷顯示設計所在系部：信息與電氣工程所在專業(yè)：通信本所在班級：1001姓名：曹懷寶學號：3615276指導教師：陳勇完成時間：7月3日基于單片機的LCM1602液晶控制——萬年歷顯示設計1.設計目的該設計是基于AT89C52單片機的電子萬年歷系統(tǒng)，采用LCD1602液晶屏實現(xiàn)顯示。顯示年月日星期溫度等，雙行顯示，。顯示年、月、日、星期、時間，可設置，設置功能。綜上所述此時鐘具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、等優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。 2.設計原理及相關說明設計原理：利用DS1302讀取系統(tǒng)中的日期以及時間信息，并分別利用P1.1端口和P3.3端口將相關信息傳送至STC12C5A60S2主芯片之中，利用P0端口使之顯示于LCD1602液晶顯示屏上，四個按鍵分別置于P1口的5、6、7端口能夠?qū)r間進行控制修改。詳細請參閱第三節(jié)的芯片介紹。2.2總體設計框圖日歷時鐘系統(tǒng)設計框圖如圖1所示：DS1302DS1302At89C52鍵掃描電路LCD1602DS18B20蜂鳴器圖1電子萬年歷系統(tǒng)設計框圖3各芯片的設計及其調(diào)用3.1STC12C5A60S2單片機主控模塊STC12C5A60S2簡介STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換增強型8051CPU，1T（1024G），單時鐘機器周期工作電壓5.5-3.5V3、1280字節(jié)RAM4、通用I/O口，復位后為：準雙向口/弱上拉可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，強推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA有EEPROM功能6、看門狗7、內(nèi)部集成MAX810專用復位電路8、外部掉電檢測電路9、時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機為：11~17MHz3.3V單片機為：8~12MHz針對電機控制，強干擾場合。對應電路圖中的單片機的周圍電路，圖為89C51用protus軟件的仿真圖使用的是89c513.2LCD1602液晶顯示模塊液晶顯示模塊3.2.1引腳及接口說明1602采用標準的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VDD接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時能夠經(jīng)過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。2LCD1602特性+5V電壓，對比度可調(diào)內(nèi)含復位電路提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM3.2.2LCD1602模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)LCM1602內(nèi)部主要寄存器有：輸入/輸出緩沖器，指令寄存器（InstuctionRegister，即IR），指令譯碼器，數(shù)據(jù)寄存器（DataRegister，即DR），地址計數(shù)器（AddressCounter，即AC），忙標識（BusyFlag，即BF）以及顯示數(shù)據(jù)存儲器（DisplayDataRAM，即DDRAM），字符發(fā)生器（CharacterGenerateROM，即CGROM）。其各個單元的功能作用如下：輸入/輸出緩沖器，用于緩存輸入/輸出的數(shù)據(jù)與控制信號。指令寄存器（IR），為八位寄存器。用于存放LCD指令、DDRAM或CGROM地址。數(shù)據(jù)輸入流程：數(shù)據(jù)存入DR，然后將該數(shù)據(jù)地址與指令存入IR，最后將該數(shù)據(jù)輸入到DDRAM或CGROM。讀取數(shù)據(jù)流程：將該數(shù)據(jù)地址與指令存入IR，DR取得該地址數(shù)據(jù)。指令譯碼器，將IR里的指令進行譯碼，以獲取DDRAM或CGROM地址。數(shù)據(jù)寄存器（DR），連接LCM內(nèi)部數(shù)據(jù)總線以及緩存DDRAM或CGROM的存取數(shù)據(jù)。當CPU讀取DR內(nèi)容后，DR能自動加載下一個地址的內(nèi)容。地址計數(shù)器（AC），連接LCM內(nèi)部數(shù)據(jù)總線以及緩存DDRAM或CGROM的存取數(shù)據(jù)地址。當存取DDRAM或CGROM的數(shù)據(jù)地址，AC能自動加載下一個存儲地址。忙標識（BF），表示LCM的當前狀態(tài)。若BF=1，則表示LCM處于忙綠狀態(tài)，無法接收外部數(shù)據(jù)或指令。顯示數(shù)據(jù)存儲器（DDRAM），存儲所要顯示數(shù)據(jù)的ASCII碼，根據(jù)該ASCII碼地址，即可到CGROM里找到該字符的顯示編碼。字符發(fā)生器（CGROM），是一個只讀存儲器，預制所有數(shù)據(jù)的ASCII碼。其存儲的編碼表如下（表3-5）： 另外，還有自定義字符發(fā)生器，串行/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，光標閃爍控制電路，時序產(chǎn)生電路，偏壓產(chǎn)生電路，共同端驅(qū)動電路以及段驅(qū)動電路等。3.5蜂鳴器本設計采用的是無源蜂鳴器如下圖：圖13無源蜂鳴器3.6鍵盤接口鍵盤接口電路如圖，本次設計中，按鍵有3個，每個按鍵各占用一根I/O線，各按鍵相互獨立，彼此的工作狀態(tài)互不影響，用查詢法完成按鍵功能。圖1鍵盤接口電路5EPROMEPROM是一種具有可擦除功能，擦除后即可進行再編程的ROM內(nèi)存，寫入前必須先把里面的內(nèi)容用紫外線照射它的IC卡上的透明視窗的方式來清除掉。這一類芯片比較容易識別，其封裝中包含有“石英玻璃窗”，一個編程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干膠紙蓋住，以防止遭到陽光直射。EPROM芯片可重復擦除和寫入，解決了PROM芯片只能寫入一次的弊端。EPROM芯片有一個很明顯的特征，在其正面的陶瓷封裝上，開有一個玻璃窗口，透過該窗口，能夠看到其內(nèi)部的集成電路，紫外線透過該孔照射內(nèi)部芯片就能夠擦除其內(nèi)的數(shù)據(jù)，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM內(nèi)資料的寫入要用專用的編程器，而且往芯片中寫內(nèi)容時必須要加一定的編程電壓（VPP=12—24V，隨不同的芯片型號而定）。EPROM的型號是以27開頭的，如27C020(8*256K)是一片2MBits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在寫入資料后，還要以不透光的貼紙或膠布把窗口封住，以免受到周圍的紫外線照射而使資料受損。EPROM芯片在空白狀態(tài)時（用紫外光線擦除后），內(nèi)部的每一個存儲單元的數(shù)據(jù)都為1（高電平）。4.系統(tǒng)軟件設計4.1時間程序使用中斷并定時器T0的方式1，時分秒計數(shù)，采用24的時鐘表示法，時計滿23則回0，分秒計滿59則回0，鍵盤輸入可調(diào)，為4*4對地獨立鍵盤中的某三個鍵，其中一個為功能鍵，用于調(diào)整時分秒，另外兩個鍵用于調(diào)節(jié)數(shù)字使之上調(diào)和下調(diào)，其中日期可顯示初始化程序，不可調(diào)，另外能夠顯示星期。初始化時，只需經(jīng)過P1口中的低兩位讀取5.調(diào)試5.1調(diào)試步驟調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試主要是檢查硬件電路是否有短路、斷路和虛焊等，首先接上電源，電源的指示燈亮了之后，檢測一下單片機的電源腳有沒有電源輸入，如果有這說明焊接無誤，然后能夠用萬用表檢查各個元器件的管腳之間的焊接，檢查過程中需要細心和耐心。硬件調(diào)試無誤后，進行軟件調(diào)試。5.2性能分析將程序燒入單片機后，在proteus軟件中進行仿真。。經(jīng)過測試制作完成后的電子萬年歷，只有部分功能實現(xiàn)，它能顯示年、月、日等，但顯示不穩(wěn)定，設計中硬件或軟件有待修正。6.心得首先拿到板子，依據(jù)電路圖和板子，畫電路圖，并生成PCB圖。然后將板子焊接，注意焊接的方法，避免虛焊和過度焊接。在對芯片的管腳功能和用法有充分的了解后，根據(jù)設計要求設計硬件電路，包括單片機控制電路、存儲電路、鍵盤掃描電路、顯示電路。然后經(jīng)過軟件編程，實現(xiàn)了對年、月、日、時、分、秒、星期的自動調(diào)整，用按鍵進行控制，用液晶模塊進行顯示。用PROTUS仿真實現(xiàn)相關的軟件仿真，芯片采用最普遍的89C51，用KEIL軟件編寫程序，編寫程序前，能夠先查閱網(wǎng)上的相關資料，比如LCD芯片的原理圖，有關能夠借鑒的程序等。自己編寫，然后生成hex文件，仿真實現(xiàn)。用焊接好的板子，將文件燒錄進去，調(diào)試，查錯?？赡軙霈F(xiàn)LCD屏幕不顯示，或者出現(xiàn)一行黑一行白的現(xiàn)象，可能是插反了，或者驅(qū)動程序有問題，這時候需要根據(jù)實際的板子的需要，調(diào)整延遲時間，等等。調(diào)試成功。電子萬年歷能夠正常顯示時間并進行時間調(diào)整，基本完成了預期要實現(xiàn)的目標。附錄1系統(tǒng)電路原理圖SCH文件——選擇自上而下的文件畫法，可能有些器件的擺放有點亂單片機級復位電路數(shù)碼管和4*4矩陣ISP和電源接口LED燈蜂鳴器和lcd屏頂層文件附錄2，PCB圖附錄四：PCB3D圖附錄3實物圖附錄4系統(tǒng)程序清單/*******************************************************************************************#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#include"24c02.h"/***********LCM1602IO口位定義***********/sbitRS=P2^2;sbitRW=P2^1;sbitEN=P2^0;/*************獨立控制按鍵位定義*****************************************************/sbitkey1=P1^5;//功能sbitkey2=P1^6;//加sbitkey3=P1^7;//減/*************蜂鳴器IO口定義*****************************************************/sbitSpeaker=P2^6;//接蜂鳴器接口sbitRedLed=P2^7;ucharkey1n,count;uinthour,minute,second;ucharcodetab[]="-7-2THU";//定義初始上電時液晶默認顯示狀態(tài)/*************延時子函數(shù)，延時z毫秒*****************************************************/voiddelay(uintz){ uinti,j; for(i=0;i<z;i++) for(j=0;j<110;j++);}voiddi(){ Speaker=0; delay(400); Speaker=1; }/////////////////////////////////////////////////////////*******************LCD1602有關子函數(shù)******************/////////////////////////////////////////////////////////*************函數(shù)功能：LCD1602寫命令函數(shù)入口參數(shù)：com出口參數(shù):*****************************************************/voidwrite_com(ucharcom){ RS=0; RW=0; EN=0; P0=com; delay(5); EN=1; delay(5); EN=0;}/*************函數(shù)功能：LCD1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)入口參數(shù)：dat出口參數(shù):*****************************************************/voidwrite_data(uchardat){ RS=1; RW=0; EN=0; P0=dat; delay(5); EN=1; delay(5); EN=0;}/*************函數(shù)功能：時分秒顯示函數(shù)入口參數(shù)：出口參數(shù):*****************************************************/voidDisplayTime(ucharadd,uchardat){ uinti,j; i=dat/10; j=dat%10; write_com(0x80+0x40+add); write_data(0x30+i); write_data(0x30+j); }/*************函數(shù)功能：LCM1602初始化入口參數(shù)：出口參數(shù):*****************************************************/voidinit_LCD1602(){ uchari; EN=0; minute=0; hour=0; second=0; key1n=0; count=0; init_24c02(); write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80);//日歷顯示固定符號從第一行第1個位置之后開始顯示 for(i=0;i<15;i++) { write_data(tab[i]);//向液晶屏寫日歷顯示的固定符號部分 delay(5); } write_com(0x80+0x40+6);//寫出時間顯示部分的兩個冒號 write_data(':'); delay(5); write_com(0x80+0x40+9); write_data(':'); delay(5); second=read_add(1);//首次上電從AT24C02中讀取出存儲的數(shù)據(jù) minute=read_add(2); hour=read_add(3); DisplayTime(10,second);//分別送去液晶顯示 DisplayTime(7,minute); DisplayTime(4,hour); TMOD=0x01;//設置定時器0工作模式1 TH0=(65536-50000)/256;//定時器裝初值 TL0=(65536-50000)%256; EA=1; //開總中斷 ET0=1; //開定時器0中斷 TR0=1; //啟動定時器0}//////////////////////////////////////////////////////////////////**************按鍵掃描4*4獨立對地矩陣**************************///////////////////////////////////////////////////////////////////*************函數(shù)功能：獨立對地鍵盤掃描入口參數(shù)：出口參數(shù):;*****************************************************/voidKeyScan(){ if(key1==0) { delay(5); if(key1==0)//第一次被按下時 { key1n++; while(!key1); di(); RedLed=0; di(); RedLed=1; if(key1n==1)//第一次被按下時 { TR0=0;//關閉定時器 write_com(0x80+0x40+10);//光標定位到秒位置 write_com(0x0f);//光標開始閃爍 } if(key1n==2)//第二次按下光標閃爍定位到分鐘位置 { write_com(0x80+0x40+7); } if(key1n==3)//第三次按下光標閃爍定位到小時位置 { write_com(0x80+0x40+4); } if(key1n==4)//第四次按下 { key1n=0;//記錄按鍵數(shù)清零 write_com(0x0c);//取消光標閃爍 TR0=1; //啟動定時器使時鐘開始走 } } } if(key1n!=0)//只有功能鍵被按下后，增加和減小鍵才有效 { if(key2==0) { delay(5); if(key2==0)//增加鍵確認被按下 { while(!key2);//按鍵釋放 di();//每當有按鍵釋放蜂鳴器發(fā)出滴聲 RedLed=0; delay(10); RedLed=1; if(key1n==1)//若功能鍵第一次按下 { second++;//則調(diào)整秒加1 if(second==60)//若滿60后將清零 second=0; DisplayTime(10,second);//每調(diào)節(jié)一次送液晶顯示一下 write_com(0x80+0x40+10);//顯示位置重新回到調(diào)節(jié)處 write_add(1,second); //數(shù)據(jù)改變立即存入24C02 } if(key1n==2)//若功能鍵第二次按下 { minute++;//則調(diào)整分鐘加1 if(minute==60)//若滿60后將清零 minute=0; DisplayTime(7,minute);//每調(diào)節(jié)一次送液晶顯示一下 write_com(0x80+0x40+7);//顯示位置重新回到調(diào)節(jié)處 write_add(2,minute);//數(shù)據(jù)改變立即存入24C02 } if(key1n==3)//若功能鍵第三次按下 { hour++;//則調(diào)整小時加1 if(hour==24)//若滿24后將清零 hour=0; DisplayTime(4,hour);;//每調(diào)節(jié)一次送液晶顯示一下 write_com(0x80+0x40+4);//顯示位置重新回到調(diào)節(jié)處 write_add(3,hour);//數(shù)據(jù)改變立即存入24C02 } } } if(key3==0) { delay(5); if(key3==0)//確認減小鍵被按下 { while(!key3);//按鍵釋放 di();//每當有按鍵釋放蜂鳴器發(fā)出滴聲 RedLed=0; delay(10); RedLed=1; if(key1n==1)//若功能鍵第一次按下 { second--;//則調(diào)整秒減1 if(second==-1)//若減到負數(shù)則將其重新設置為59 second=59; DisplayTime(10,second);//每調(diào)節(jié)一次送液晶顯示一下 write_com(0x80+0x40+10);//顯示位置重新回到調(diào)節(jié)處 write_add(1,second);//數(shù)據(jù)改變立即存入24C02 } if(key1n==2)//若功能鍵第二次按下 { minute--;//則調(diào)整分鐘減1 if(minute==-1)//若減到負數(shù)則將其重新設置為59 minute=59; DisplayTime(7,minute);//每調(diào)節(jié)一次送液晶顯示一下 write_com(0x80+0x40+7);//顯示位置重新回到調(diào)節(jié)處 write_add(2,minute);//數(shù)據(jù)改變立即存入24C02 } if(key1n==3)//若功能鍵第二次按下 { hour--;//則調(diào)整小時減1 if(hour==-1)//若減到負數(shù)則將其重新設置為23 hour=23;