《Proteus仿真平臺單片機項目式教程》課件 項目12 液晶顯示萬年歷

主講：XXX單片機技術《Proteus平臺單片機項目式教程》西安電子科技大學出版社單片機技術江西農業(yè)大學南昌商學院項目12液晶顯示萬年歷課程引入

1應用效果仿真展示2基本原理（重點）3實物效果展示4思考題與課外拓展5一、課程引入第一步：復習舊課。

上節(jié)課我們綜合應用了單片機的定時器定時、動態(tài)數(shù)碼顯示和按鍵檢測等方法實現(xiàn)了數(shù)字鐘的設計。今天我們將應用傳感器演示綜合設計案例——液晶顯示萬年歷。一、課程引入第二步：啟發(fā)式引入新的問題：萬年歷是什么？萬年歷，并非真的指一萬年的日歷，而是泛指久遠的時間概念，在英語中常用"PerpetualCalendar"（永恒日歷）萬年歷是一種日歷工具，能夠展示特定日期下的農歷、公歷、節(jié)氣、節(jié)假日等信息。萬年歷是一種具有多種功能的日歷，其歷史可以追溯到古代中國。在現(xiàn)代，萬年歷不僅僅是一個時間記錄工具，更是一個融合了多種文化和傳統(tǒng)元素的日歷系統(tǒng)。一、課程引入萬年歷的由來？萬年歷，是中國最古老的一部太陽歷（中國文化）。來源于商朝一位名叫萬年的人，即這部歷法的編撰者，主要是為紀念他的功績便將這部歷法命名為“萬年歷”。（萬年經(jīng)長期觀察，精心推算，制定出準確的太陽歷，從青年到滿面銀須的老人。國君深為感動，為紀念萬年的功績，便將太陽歷命名為“萬年歷”，封萬年為日月壽星。）思政：毅力、科學探究的精神。日晷（guǐ）：古代利用日影測得時刻的一種計時儀器，又稱“日規(guī)”。一、課程引入萬年歷的由來？

萬年歷，是中國最古老的一部太陽歷（中國文化）。來源于商朝一位名叫萬年的人，即這部歷法的編撰者，主要是為紀念他的功績便將這部歷法命名為“萬年歷”。（萬年經(jīng)長期觀察，精心推算，制定出準確的太陽歷，從青年到滿面銀須的老人。國君深為感動，為紀念萬年的功績，便將太陽歷命名為“萬年歷”，封萬年為日月壽星。）思政：毅力、科學探究的精神。日晷（guǐ）：古代利用日影測得時刻的一種計時儀器，又稱“日規(guī)”。一、課程引入第三步：提出這節(jié)課中心問題：

怎樣編程實現(xiàn)液晶顯示萬年歷？提問：請大家一起討論一下：實現(xiàn)液晶顯示萬年歷的關鍵部分？（討論后，老師總結發(fā)言）

（1）如何實現(xiàn)年、月、日的計時？（2）液晶顯示屏的讀寫控制。（3）溫度傳感器的數(shù)據(jù)讀取。二、應用效果仿真展示打開Proteus仿真軟件展示仿真效果（激發(fā)學生學習興趣）

三、基本原理（重點）

1、項目任務

基于Proteus仿真平臺，采用時鐘芯片DS1302和字符液晶LCD1602設計一個數(shù)字萬年歷，要求能夠顯示年、月、日、星期和時、分、秒等。

任務分析后，確認具體方案為：

（1）開機時，顯示年月日“2024/01/01”、星期“Week1”、時間“12：01：02”、溫度“20℃”，并開始計時。（2）設置“模式”鍵：用于調整時鐘和日歷，每按一次鍵，光標選中調整對象并進行閃爍提示。（3）設置“加”、“減”鍵：控制調整對象進行年月日時間等進行加減調整。（4）設置“確認”鍵：調整完后，按“確認”鍵寫入數(shù)據(jù)，并返回正常狀態(tài)。三、基本原理（重點）2、設計原理

該設計主要由五個部分組成：DS1302、單片機最小系統(tǒng)、DS18B20、LCD1602和按鍵?？傮w設計框圖DS1302用于對年、月、日、周、時、分、秒的計時，單片機通過SPI總線協(xié)議向DS1302獲取實時時鐘數(shù)據(jù)，并通過LCD1602進行顯示。DS18B20用于對溫度的測量，按鍵輸入電路主要用于時鐘校準等。三、基本原理（重點）3、相關知識（1）字符液晶LCD1602

LCD1602可以顯示2行各16個字符，專門顯示字母、數(shù)字與符號。它有16個引腳。主要由8位數(shù)據(jù)總線D0-D7和三個控制端口RS、R/W、EN構成，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{節(jié)和背光控制功能。

LCD1602實物圖三、基本原理（重點）1）HD44780顯示位與DDRAM地址的對應關系如表12-4所示：DDRAM的每行設計有40個地址，但LCD1602只用到前16個，兩行共32個地址。DDRAM地址即為地址計數(shù)器AC6~AC0的值，第一行16列分別對應地址00~0FH，第二行16列分別對應地址：40H~4FH。再加上DB7位的“1”，即80H(0010000000)，地址數(shù)據(jù)為：第一行80H~8FH，第二行C0H~CFH。顯示位123456789…3940DDRAM地址（H）00H01H02H03H04H05H06H07H08H…26H27H40H41H42H43H44H45H46H47H48H…66H67H三、基本原理（重點）2）讀寫工作時序：寫時序

LCD1602寫操作時序圖使能信號（E）有效時間的脈沖寬度PWEH不小于230ns。三、基本原理（重點）2）讀寫工作時序：讀時序

使能信號（E）有效時間的脈沖寬度PWEH不小于230ns。LCD1602讀操作時序圖三、基本原理（重點）（2）時鐘芯片DS1302

DS1302是DALLAS（達拉斯）公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，且具有閏年校正補償功能。DS1302采用三線接口（非標準SPI）與單片機進行同步串行通信。

DS1302實物圖三、基本原理（重點）1）DS1302的引腳及內部結構：DS1302的內部結構主要由電源控制單元、移位寄存器、命令與控制邏輯單元、振蕩器與分頻器、實時時鐘以及RAM組成。三、基本原理（重點）2）DS1302的控制字：數(shù)據(jù)的傳送由命令控制字節(jié)初始化開始，其控制字最高位（位7）必須為邏輯“1”，而“0”表示禁止讀寫DS1302。位6為“0”，指定訪問時鐘/日歷區(qū)寄存器，為“1”，指定訪問RAM區(qū)。位1~位5為設定要讀寫訪問區(qū)的寄存器地址。位0為“0”時寫操作，為“1”時讀操作。控制位D7D6D5D4D3D2D1D0含義：1RAM/CKA4A3A2A1A0讀/寫1：允許0：禁止1：RAM區(qū)0：時鐘區(qū)指定區(qū)的寄存器地址1：讀操作0：寫操作三、基本原理（重點）3）讀寫時序

命令控制字節(jié)總是從最低位LSB（D0）開始傳送，在命令字節(jié)寫入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)從最低位（D0）開始寫入到DS1302。DS1302寫時序圖三、基本原理（重點）3）讀寫時序

在命令字節(jié)寫入后的下一個SCLK時鐘的下降沿出現(xiàn)時，DS1302的數(shù)據(jù)從最低位（D0）開始讀出。DS1302讀時序圖三、基本原理（重點）（3）溫度傳感器DS18B20

DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一種改進型“1－Wire”數(shù)字溫度傳感器。采用單總線協(xié)議與上位機進行通信。測量溫度范圍為：-55℃～+125℃，在-10℃~70℃范圍內的測試精度可以達到±0.4℃。

DS18B20實物圖三、基本原理（重點）1）DS18B20的引腳及內部結構：GND：電源地。DQ：數(shù)字信號輸入、輸出端。VDD：外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。三、基本原理（重點）2）DS18B20配置寄存器控制字：控制位D7D6D5D4D3D2D1D0含義：0R1R011111測試/模式設置分辨率保留位，禁止寫入。3）傳感器分辨率精度配置：R1R0數(shù)據(jù)分辨率測溫精度溫度最長轉換時間0090.5℃93.75ms01100.25℃187.5ms10110.125℃375ms11120.0625℃750ms三、基本原理（重點）4）DS18B20的溫度與數(shù)據(jù)之間的關系：溫度（℃）數(shù)字輸出（二進制）數(shù)字輸出（十六進制）+125000001111101000007D0h+85（復位值）00000101010100000550h（復位值）+25.062500000001100100010191h+10.125000000001010001000A2h+0.500000000000010000008h000000000000000000000h-0.51111111111111000FFF8h-10.1251111111101011110FF5Eh-25.06251111111001101111FE6Fh-551111110010010000FC90h三、基本原理（重點）5）單總線協(xié)議

單總線協(xié)議對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有的時序都是將單片機等主控芯片作為主機，單總線器件作為從機。

DS18B20單總線的協(xié)議進行通信，其通訊操作協(xié)議如下：步驟1：初始化。主機發(fā)復位脈沖，對DS18B20進行復位。步驟2：主機發(fā)ROM操作指令。步驟3：主機發(fā)RAM功能指令。

每一次主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經(jīng)過以上三個步驟，每一次讀寫操作都從初始化開始。三、基本原理（重點）6）單總線工作時序：DS18B20復位時序

DS18B20復位時序圖三、基本原理（重點）6）單總線工作時序：DS18B20寫時序

DS18B20的寫時序圖三、基本原理（重點）6）單總線工作時序：DS18B20的讀時序

DS18B20的讀時序圖三、基本原理（重點）

4、系統(tǒng)設計（1）硬件電路設計單片機P1.5、P1.6、P1.7口對DS1302進行讀寫控制，P2.5、P2.6、P2.7口實現(xiàn)對液晶讀寫控制。P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口為按鍵調整的輸入端。P1.0口實現(xiàn)對DS18B20溫度傳感器的讀寫操作。三、基本原理（重點）

（2）軟件程序設計

本項目程序設計主要涉及到LCD1602、DS1302、DS18B20的初始化和讀寫操作。

可以根據(jù)前面提供的時序圖自行完成代碼設計。