基于LCD1602电子时钟Word文件下载.docx
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3.3时间计算模块设计......................................................6
3.4实时环境温度检测模块..................................................7
3.5报警模块..............................................................7
3.6设置模块..............................................................8
3.7电源接口部分..........................................................8
四、系统软件设计.........................................................8
4.1主函数................................................................8
4.2设置模块..............................................................9
4.31602液晶屏...........................................................10
4.4软件原理图...........................................................11
五、系统调试过程........................................................11
5.1软件调试.............................................................11
5.2硬件调试.............................................................12
六、结论................................................................12
七、遇到的问题及解决方法和总结..........................................12
7.1硬件方面.............................................................12
7.2软件方面.............................................................13
7.3总结.................................................................13
1
八、参考文献............................................................13
九、附录...............................................................14
2
一、课程设计概述
1.1课程设计背景
随着微电子技术的高速发展,单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。
单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点,在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头,单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必须掌握的技术。
而电子万年历作为电子类小设计不仅是市场上的宠儿,也是是单片机实验中一个很常用的题目。
因为它有很好的开放性和可发挥性,因此对作者的要求比较高,不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片机扩展的应用。
而且在操作的设计上要力求简洁,功能上尽量齐全,显示界面也要出色。
1.2课程设计内容
利用单片机、时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20、1602液晶屏等实现日期、时间、温度的显示,即是一个电子时钟。
具体的功能如下:
(1)通过DS1302能够准确的计时,时间可调并在液晶屏上显示出来。
(2)通过DS18B20能够实时、准确的检测当前环境温度。
(3)利用程序控制单片机实现闹钟功能。
1.3课程设计技术指标
(1)LCD液晶每行刷新显示。
(2)实时时钟可提供年、月、日、时、分和秒,每月的天数可以自动调整,且具有闰年补偿功能。
(3)时间是24小时制;
年限2000年~2099年。
(4)测量温度范围为0℃~+60℃,误差为±
0.5°
C。
二、方案的选择及确定
2.1单片机芯片的选择
方案
(1):
采用AT89S51芯片作为硬件核心
该芯片采用FlashROM,内部具有4KBROM存储空间,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是需要通过下载板来下载,比较不方便。
方案
(2):
采用传统的STC89C52RC芯片作为硬件核心
3
该芯片具有8KB在线系统可编程Flash存储器。
STC89C52RC使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能,并且可直接使用串口下载。
因AT89S51需要通过下载板下载,而STC89C52RC可直接使用串口下载,所以选择采用方案
(2)STC89C52RC作为主控制系统.
2.2显示模块的选择
8段数码管显示
8段数码管是利用发光二极管的特性组合而成数字显示器件,通过控制相应的二极管的状态显示相应的数字。
采用数码管显示,数码管亮度高、体积小、重量轻,但其显示信息简单、有限,操作比较液晶显示来说略显繁琐。
1602液晶屏显示
1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块采用液晶显示。
液晶显示功耗低,轻便防震。
由于设计显示信息比较多,占用的系统资源少,操作方便。
因本设计显示的字符较多,1602LCD可以显示32个字符,而8段数码管显示的字符较少,且操作比液晶显示略显繁琐,所以采用方案
(2)1602液晶屏组成本设计的显示模块。
2.3实时时间计算模块的选择
方案
(1):
采用STC89C52RC芯片
STC89C52RC单片机内部带有定时/计数功能,此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数,从而达到计时功能,只要使用12MHZ实现零误差的计时,因此可以利用此功能实现计时,但因为只有单一的计时功能,要实现“电子时钟”的功能需要较复杂的程序,时间计算逻辑较困难,所以使用不便。
采用DS1302芯片
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片。
该芯片采用3线串行接口方式,可提供年月日、星期、时分秒等时间信息,并可根据月份和闰年的情况自动调整月份的结束日期。
内部带有31个字节RAM,用于存放临时性数据,同时具有可编程涓细电流充电能力。
因STC89C52RC芯片时间计算逻辑较困难,而DS1302可根据月份和闰年的情况自动调整月份的结束日期且具有编程涓细电流充电能力,所以采用方案
(2)实现实时计时功能。
2.4实时环境温度采集模块选择
采用热敏电阻
4
热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件.热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,利用的原理是温度引起电阻变化。
通过一定的电路可以将周围环境的温度变化转化转化器件将信号传输给单片机进行分析,所以热敏电阻需要的外AD成电压的变化,通过部器件较多。
DS18B20
2):
采用方案(采用单总线的接口方式与微处理DALLAS公司生产的数字温度传感器,DS18B20是美国在使用中可以不接任DS18B20的双向通讯。
器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20多个何外围元件,或者在单总线上接一个4.7K的上拉电阻,支持多点组网功能可以通过内部寄生电可以并联在惟一的单线上,实现多点测温,供电方式灵活DS18B20
路从数据线上获取电源,因此非常适合本系统使用。
在使用中可以不接任何外围元件,或者因热敏电阻需要的外部器件较多,而DS18B20构成本设计的实时温度采集模块。
(2)4.7K在单总线上接一个的上拉电阻,所以采用方案电路设计最终方案决定2.5
DS18B20和单片机为控制核心,通过与DS1302综上各方案所述,本系统以STC89C52RC液晶显示出来,同时通过1602通信获取实时时间和实时环境温度,并将得到的数据通过对应的按键调整相应的值,并且通过蜂鸣器实现报警功能。
因此本设计的总体方案组成框所示:
图如图2-1
时间计算模块S(DS1302)T液晶)显示模块(1602C
8实时温度采集模块9DS18B20()C52报警模块(蜂鸣)
设置模块RC
(独立按键)
总体方案组成框图2-1图系统硬件设计三、
主控模块3.1
单片机,硬件原理图(见附录图一)。
端口分配本次课程设计主要用到STC89C52RC表如3-1所示:
端口分配表表3-1
5
引脚序号清屏显示当前温度是清屏显示时间主要部分清屏显示时间主要部分开
引脚名称始
作用及功能
1
P1.0否
DS1302时钟输入
2按
P1.1始开K1?
时钟串行数据输入、输出端
3
P1.2是
时钟芯片复位端A
5~8进入设置模块
P1.4~P1.7初始化
按键设置A
9显示欢迎界面
RST否
芯片复位端口否否K3?
按
13按
P3.3K1?
温度的输入实现18B20=闹钟?
实时是
16显示时间主要部分
P3.6是
接蜂鸣器,实现闹钟功能是否
、1918进入时间调整
、XTAL2XTAL1
外部晶振端口闹钟开?
进入闹钟时间设置
26清屏显示实时时间
P2.5否
数据和指令选择控制端实现1602是否
27设按
P2.6模块置K2?
1602读写控制端'
清屏显示‘TIMEUPK4?
28
P2.7否是
1602数据读写操作控制位是
、3031进入高温报警设置
EAALE、按K2?
地址锁存端口,烧写程序的端口警报退出
32~39
P0是A
1602液晶屏的显示输出数据,控制否K4按?
3.2LCD显示模块设计,对比+5V1602液晶功耗较小可直接与单片机接口相接,电源直接与电源电路相接为行显示,每21602有口与P0口和P21602进行通信。
另外度可调。
本设计使用单片机的个,可以用于显示字母、数字、符号等,并具有简单且功能较强的16行显示的字符数为指令集,可以实现字符显示、移动、闪烁等功能。
3-1所示:
1602液晶与单片机接口电路如图
3-11602图液晶与单片机接口3.3时间计算模块设计脚外接的晶振与其内部的电32I/ODS1302通过三根线实现与单片机的通信,依靠、6
容配合来产生时钟脉冲的。
当外接晶振电路振荡时,DS1302计时正确;
当外接晶振电路停振时,DS1302计时停止。
因此32.768kHz晶振是造成DS1302工作不稳定的主要因素。
因其功耗很小,当1脚的主电源超过8脚接的备用电源加0.2V时,由主电源对芯片供电;
否则,有备用电源对芯片供电,所以即使电源掉电后通过3V的电池仍能维持芯片精确走时。
DS1302与单片机接口电路如图3-2所示:
图3-2DS1302与单片机接口
3.4实时环境温度检测模块
DS18B20通过单总线实现与单片机的通信,系统中的数据交换,控制都由这根线完成。
在使用中DS18B20没有用到任何外围元件,可工作在-15℃~+100℃内。
DS18B20与单片机接口电路如图3-3所示:
3-3DS18B20与单片机接口图3.5报警模块
在本设计中蜂鸣器直接接在单片机P3.6上。
报警模块采用单片机输出1.25KHZ的频率从而使蜂鸣器发出声音。
方波图如图3-4所示:
图3-4方波图
7
3.6设置模块
设置模块采用四个按键K1-K4与单片机P1.4、P1.5、P1.6、P1.7接口相接,其中K1为设置模块的选择位,K2是增加键,K3是减少键,K4为退出按键。
独立按键与单片机接口电路如图3-5所示:
独立按键与单片机接口3-5图3.7电源接口部分
采用USB接口从电脑接到电源接口中,拨动开关可控制电路的接通和关闭,并用一个发光二极管作电源指示。
电源接口如图3-6所示:
图3-6电源接口
四、系统软件设计
软件设计是本设计的关键,软件程序编写的好坏直接影响着系统运行情况的良好。
本系统采用具有编写灵活、移植方便、便于模块化设计的C语言编写,并通过Proteus软件进行仿真,完成各种实质性功能的设计。
4.1主函数
主函数是程序功能总结显示的函数,其主要显示的是时间主要部分和当前实时时间,当按下按键2时1602显示当前温度状态,并延时5s,后返回当前时间显示状态;
当闹钟功能打开,实时时间又和闹钟时间相等就会发出嘀嘀的响声并且在液晶屏上有相应的提8
示,此时按按键4退出;
当进入设置状态完成后退出就回到当前时间显示状态。
主函数程序框图如图4-1所示:
A
4-1主函数程序框图图设置模块4.2才能进入设置1设置模块分时间设置、闹钟设置、最高温度报警设置。
要先按下按键进入设进入最高温度报警模块;
按键3进入设置时间模块;
按键模块,然后按下按键12退出当前状态。
置闹钟模块,最后按下按键4:
所示4-2设置步骤流程图如图
9
4-2设置步骤流程图图4.31602液晶屏个字符,根据写入的位1621602液晶屏是此设计的主要输出部分,有行显示,每行置而显示,当显示欢迎界面时是流动的,整个屏幕向右移动。
所示:
1602LCD流程图如图4-3
始开
1602初始化
刷新显示第一行
刷新显示第二行
束结
4-31602LCD图流程图10
4.4软件原理图
软件原理图如附录图二所示:
这个设计中,STC89C52RC主要功能是储存程序、根据程
序的内容对各个端口进行判断并作出相应的处理;
DS1302主要功能是控制年,月,日,时,分,秒的显示效果;
LCD1602主要功能是将所要显示的显示出来;
DS18B20主要功能是控制温度的显示效果。
通电后,进入欢迎界面,前后延时2.8s,,后显示当前实时时间,若按下按键1就进入调节状态,此时在按下按键1为设置时间状态,按下按键2为设置最大温度报警状态,按按键3为设置闹钟状态,按下按键4为退出调节状态;
若按下按键2则是显示当前温度,5s后自动跳回显示当前实时时间。
五、系统调试过程
系统调试共分为两大部分:
一个是软件调试,另一个是硬件调试。
其中软件仿真通过Protues实现;
硬件部分现在Protel99SE上设计出硬件电路图,画出PCB图,然后再制造出实物。
调试方法采用先分别调试各单元模块,调通后再进行整体调试的方法,以提高调试效率。
5.1软件调试
先根据仿真检测当中的元件是否符合电路的设计,在KeilC51写入程序并且修改至编译正确,在将写好的程序入入到Protues软件单片机芯片上,进行仿真。
仿真结果如下所示:
图a:
显示实时时间图b:
显示当前温度
图c:
当达到设置的最高温度图d:
当达到设置的闹钟时间
图e:
当进入调节状态图f:
当调节时间
图g:
当调节最高温度图h:
当调节闹钟
11
硬件调试5.2根据仿真后的电路图进行做板,先用万用表检测各元器件是否正确,再焊接电路,完即可工作。
后把芯片拔下插入实物板上,成后检查无误就将程序用单片机板下载到芯片上,进12.8s后进入当前实时时间状态,按下按键,上电后,拨动电源开关就进入欢迎界面
为设置最大温度报警状态,按21为设置时间状态,按下按键入调节状态,此时按下按键为对应增加键,在调节状态时按键为退出调节状态;
23为设置闹钟状态,按下按键4按键芯片,在液晶屏上显后用手捏住DS18B20为对应减键,K4为退出按键;
按下按键2按键3示的温度有明显的变化,所以判断芯片是良好的。
结论六、,有显示实时时间和实时温度,但是温度的显示不完90%这次课程设计达到了预期的全正确,在负数时有三个温度值显示错误,时间的设置逻辑比较啰嗦,没有做到简单化。
例外还加了欢迎界面、闹钟功能、最高温度报警功能。
下面从软件和硬件两个方面具体说明。
软件的运用,在画原理图的时候如果连错了就直接导致protel硬件的制作要涉及到时也是要特别注意的,布板不当也PCB硬件的出错,所以画图的时候要特别注意。
到导入是直接影响实物的制作。
对于电子时钟的制作,我们基于小系板来实现,外接显示部分的、蜂鸣器、电源接口、提供实时时间部分DS13021602LCD液晶屏、温度传感部分DS18B20部分等。
总之,一步步制作下来我们完成的还是比较可观的。
软件的编写上我们出现了较大的困难,电子时钟的程序有些复杂,一开始对于我们来说毫无头绪。
后来下了很大的功夫且在老师及同学的指导下慢慢的进入了状态。
虽然过程出现很多困难,但结果还是实现了电子时钟的功能,不过在显示温度负数时有三个数值显℃;
另外设置模块的逻辑没有做到简单化,在设置模-48-32℃,-16示错误,分别是℃,块时只能退出本级的设置,而不能直接退出到当前实时时间显示状态。
遇到的问题及解决方法和总结七、
7.1硬件方面板焊盘不够大,又没有相应大小的砖针,而且在融板过程中出现了差错,最PCB画的12
后导致PCB板不完美.
解决方案:
最终决定自己用万能板焊接。
7.2软件方面
由于对C语言程序的认知不深入,在修改程序时,出现了以下几点问题。
(1)欢迎界面的时间太长。
解决方案;
修改欢迎界面的延时时间。
(2)温度显示错乱,并且在显示时高位自动补零。
通过修改温度函数使其高位的零自动隐藏,但是温度在-16,-32,-48度时仍然会出现错误,比实际的温度高16度,其余温度值时显示正确。
(3)秒钟调节时会自动转零。
把自动转零部分的程序改为秒钟调节功能。
(4)进入调节时间状态时字符闪烁以至于看不清楚调节的大小。
把1602的字符闪烁指令改为光标指令。
(5)在报警时无声音。
修改报警模块,利用控制P3.6脚电源的通断,使蜂鸣器发出嘀嘀的响声。
7.3总结
课程设计的完成,为我们的大二下学期学习生活画下了最后一笔。
在做课程设计的日子里得到了大量课内外的知识巩固使得我们的动手能力和专业技,能都有了很大的提高。
让我们认识到脚踏实地,认真严谨是学习的态度,不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我们在这次设计中最大的收益。
我想这是一次意志的磨练,是对我实际能力的一次提升,也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
在这次设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我们的同学。
八、参考文献
【1】.常敏.王涵《单片机应用程序开发与实践》P219
【2】.江志红.《51单片机技术与应用系统开发案例精选》
【3】.赵明明、索世文、王守中《51单片机应用开发手册—指令、模块、实例》
【4】.王守中.《51单片机开发入门与典型实例》P149
【5】.天津锐志单片机开发网
13
【6】.杨黎《基于C语音的单片机应用技术与Proteus仿真》P21
九、附录
1、仪器与设备清单
工具、设备和耗材
数量
电脑
1台
KeiluKision4
1套
软件Proteus7.7
- 配套讲稿:
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- 基于 LCD1602 电子 时钟