基于TFTLCD的指针式时钟设计Word文档格式.docx
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64,但12864自身像素较低,使其显示指针式时钟效果远低于1.8寸TFT-LCD液晶,但两者所基于的原理相同。
因此本设计采用ATmega128单片机为控制核心,辅以DS1302时钟采集系统,1.8寸TFT-LCD液晶作为显示芯片,构成了一个指针式电子时钟。
关键词:
ATmega128单片机;
DS1302;
TFT-LCD
ThedesignbasedonTFT-LCDClockTop
Abstract
Sincetheinventionoftheclock,itisdestinedtohaveacloserelationshipwithpeople,butscienceandtechnologyindevelopment,higherandhigherovertimetheaccuracyoftimemeasurementrequirements,themechanicalclockincreasinglymeetnottheincreasingrequirements.Instead,thingshaveahighdegreeofaccuracyandintuitiveandnomechanicaldevice,servicelifelongerlonger,andtheadvantagesoftheelectronicclock.Theelectronicclockismorehumane,moretoimprovepeople'
squalityoflife,butalsowelcomedbythepeople,haspassedtheMechanicalAge,theelectronicagehasarrived.ThisdesignisbasedontheATMELATmega128MCUdevelopmentplatformtoachieveahighprecision,intelligentanalogclocksystems.Usingasingle-chipclockchipDS1302designelectronicclock,digitaldisplay,whichisduetothelimitedcapacityofthedisplayoftheselecteddigitaltubeand1602devices.12864isbasedonadotmatrixLCDscreen,thepixelsof128×
64,but12864pixelitselflowtodisplayanalogclockeffectismuchlowerthanthe1.8inchTFT-LCDLCD,butbotharebasedontheprincipleofthesame.ThisdesignusestheATmega128MCUforthecontrolofthecore,supplementedbytheDS1302clockacquisitionsystem,1.8-inchTFT-LCDliquidcrystaldisplaychipstoformapointerelectronicclock.
Keywords:
ATmega128microcontroller;
第1章绪论
1.1引言
随着科学技术的发展和电子技术产业结构调整,单片机开始迅速发展,由于家用电器逐渐普及,市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。
单片机以其芯片集成度高、处理功能强、可靠性高等优点,成功应用于工业自动化、智能仪器仪表、家电产品等领域。
近些年,人们对数字钟的要求也越来越高,传统的时钟已不能满足人们的需求。
多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化,有电子闹钟、数字闹钟等等。
而目前,对于指针式时钟来说,所用的指针大多是靠机械装置驱动达到显示时间的目的,例如手表,挂钟,钟楼等等,单片机在指针式时钟中的应用也已经非常普遍的,人们对指针时钟的功能及工作顺序都非常熟悉。
但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。
由单片机作为指针时钟的核心控制器,可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。
输出设备显示器可以用液晶显示技术。
1.2本设计的目的和意义
1.2.1设计目的
(1)巩固,加深和扩大AVR系列单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力;
(2)培养针对课题需要,选择和查阅有关手册,图表及文献资料的自学能力,提高组成系统,编程,调试的动手能力;
(3)对课题设计方案的分析、选择、比较,熟悉用AVR单片机做系统开发,研制的过程,软硬件设计的方法,内容及步骤;
(4)进一步掌握C语言在硬件编程中的应用,熟悉怎样用C语言实现TFT-LCD上的绘图功能;
(5)掌握时钟芯片DS1302的原理和应用。
1.2.2设计意义
数字指针式时钟是采用数字电路实现对时,分,秒,星期,年,月,日等数字以及指针表盘显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
1.3本设计的主要研究内容
(1)在硬件设计方面,本系统采用AVR单片机作为整个电子钟系统的核心处理器,通过高精度时钟芯片DS1302来控制时间和日期的读取,最后再通过单片机对TFT-LCD液晶进行驱动并实现在液晶上显示整个指针式电子时钟。
(2)在软件设计方面,重点研究了下列内容:
A.TFT-LCD的驱动函数如何编写,包括LCD的读函数(读数据,读LCD状态),写函数(写数据,写命令),初始化函数,清屏函数等一系列驱动函数。
B.用C语言在LCD上绘图必须先写出打点函数,这是绘图的基本要求,由于本设计需要在液晶屏上模拟指针式时钟,因而还要写出绘圆和画线函数,于是便实现了表盘的绘制,时分秒指针的绘制等,从而在LCD上可以模拟指针式电子钟。
C.时钟芯片DS1302负责时间和日期信息的读取,自动计时,调整等一列功能,通过掌握DS1302的时序图,指令和功能表完成其驱动函数的编写,如读一字节函数,写一字节函数,指定位置读数据函数,指定位置写数据函数等等。
再通过读时间函数实现与LCD信息传输。
第2章方案设计及方案论证
2.1时钟系统的总体设计思路
按照系统的设计功能要求,本时钟系统的设计必须采用单片机软件系统实现,用单片机的自动控制能力配合ds1302来控制时钟的调整显示。
获得时钟数据信息,单片机对其进行一系列的处理,最后通过液晶显示出来。
2.2时钟系统方案论证
2.2.1单片机的选择
对于单片机的选择,如果用8031系列,由于它没有内部RAM,系统又需要大量内存存储数据,因而不可用;
51系列单片机的ROM为4K,对于我们设计的系统可能有点小;
AVR单片机具有高速度、低功耗的特点,在和51单片机外接相同晶振条件下,AVR单片机的工作速度是51单片机的30~40倍,并且增加了休眠功能及CMOS技术,其功耗远低于51单片机。
ATmeaga128A单片机作为主控单片机,该型单片机具有丰富的资源和接口,内部ROM和RAM完全能满足AVR单片机高级开发要求,内置大容量程序Flash空间和SRAM数据空间,还包含非易失性存储器EEPROM,对于那些实际项目中的数据存储也不需要扩展外部存储空间因此,我们选择ATMEL公司megaAVR系列的单片机ATmeaga128A。
2.2.2时钟系统方案选择
方案1:
本方案通过单片机内部的定时器/计数器,用软件实现,直接用单片机的定时器编程以实现时钟;
方案2:
本方案用专门的时钟芯片(DS1302)实现时钟的记时,再把时间数据送入单片机,由单片机控制显示。
虽然用软件实现时钟硬件线路简单,但是程序运行的每一步都需要时间,多一步或少一步程序都会影响记时的准确度,对定时器定时也不是十分准确,时钟精度很低,对于我们实现所需要的功能造成软件编程非常复杂。
用专用时钟芯片硬件成本相对较高,但它的精度很高,软件编程很简单。
综上所述,选择方案2。
2.2.3显示系统的方案比较
用数码管或点阵LED显示;
用液晶1602显示;
方案3:
用液晶12864显示;
方案4:
用1.8寸TFT-LCD彩屏显示。
时钟的显示可以用数码管或LED,而且价格便宜。
但是数码管的只能显示简单的设计的系统,与我们设计要求也不相符。
有很多东西需要显示,还是用显示功能更好的液晶显示器比较好,它能显示更多的数据,用1602液晶显示数据有限,1602不能够显示指针时钟,只能够显示一些基本的西文字符,显示数据的可读性不好,用可以显示汉字的12864液晶显示器还可以增加显示信息的可读性,用12864的绘图功能即可绘制出指针时钟的框架,至于指针的转动则采用12864加ds1302同步控制,让人看起来会很方便。
当然12864液晶和1.8寸TFT-LCD彩屏的显示所基于的原理都一样,只是彩屏的分辨率更高,能显示的颜色更是丰富多彩。
由于1602只能显示字符的缺陷,不能达到我们的要求,所以我们只能选择12864液晶或者TFT彩屏,虽然它们在价格上有差距,但是1.8寸TFT彩屏显示显示效果更好,因此我选择了TFT彩屏作为显示芯片。
第3章硬件系统设计
3.1系统框图与说明
初步确定设计系统由AVR单片机主控模块、时钟模块DS1302、TFT-LCD显示模块组成,电路系统框图。
系统框图如下图3.1所示
图3.1系统框图
图3.1系统框图
3.2硬件设计部分
3.2.1单片机芯片选择
作为电子爱好者或者电子行业硬件工程的开发者,单片机技术的掌握是必须的,但是目前很多的初学者选择入门的单片机都是基于MCS-51内核的单片机,虽然此类单片机学习简单,使用方便,但是其性能在很多场合却是大打折扣,要么速度欠缺,要么存储空间欠缺,因此,由于MCS-51自身的结构所限制,与目前的新技术有明显的脱节。
AVR单片机是近10年来发展起来的新型的、基于
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- 基于 TFTLCD 指针 时钟 设计