单片机课程设计 LCD显示万年历EPROM存储.docx
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单片机课程设计LCD显示万年历EPROM存储
单片机课程设计
报告题目:
基于单片机的LCM1602液晶控制
——万年历显示设计
所在系部:
信息与电气工程
所在专业:
通信本
所在班级:
1001
姓名:
曹怀宝
学号:
276
指导教师:
陈勇
完成时间:
2013年7月3日
基于单片机的LCM1602液晶控制
——万年历显示设计
1.设计目的
该设计是基于AT89C52单片机的电子万年历系统,采用LCD1602液晶屏实现显示。
显示年月日星期温度等,双行显示,。
显示年、月、日、星期、时间,可设置,设置功能。
综上所述此时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、等优点,符合电子仪器仪表的发展趋势,具有广阔的市场前景。
2.设计原理及相关说明
设计原理:
利用DS1302读取系统中的日期以及时间信息,并分别利用P1.1端口和P3.3端口将相关信息传送至STC12C5A60S2主芯片之中,利用P0端口使之显示于LCD1602液晶显示屏上,四个按键分别置于P1口的5、6、7端口可以对时间进行控制修改。
详细请参阅第三节的芯片介绍。
2.2总体设计框图
日历时钟系统设计框图如图1所示:
图1电子万年历系统设计框图
3各芯片的设计及其调用
3.1STC12C5A60S2单片机主控模块
STC12C5A60S2简介
STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。
内部集成
MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换
1、增强型8051CPU,1T(1024G),单时钟机器周期
2、工作电压5.5-3.5V
3、1280字节RAM
4、通用I/O口,复位后为:
准双向口/弱上拉
可设置成四种模式:
准双向口/弱上拉,强推挽/强上拉,仅为输入/高阻,开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA,但整个芯片最大不要超过120mA
5、有EEPROM功能
6、看门狗
7、内部集成MAX810专用复位电路
8、外部掉电检测电路
9、时钟源:
外部高精度晶体/时钟,内部R/C振荡器常温下内部R/C
振荡器频率为:
5.0V
单片机为:
11~17MHz3.3V
单片机为:
8~12MHz针对电机控制,强干扰场合。
对应电路图中的单片机的周围电路,图为89C51
用protus软件的仿真图使用的是89c51
3.2LCD1602液晶显示模块
液晶显示模块
1602采用标准的16脚接口,其中:
第1脚:
VSS为电源地
第2脚:
VDD接5V电源正极
第3脚:
V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚:
RW为读写信号线,高电平
(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。
第6脚:
E(或EN)端为使能(enable)端。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据端。
第15~16脚:
空脚或背灯电源。
15脚背光正极,16脚背光负极。
2LCD1602特性
+5V电压,对比度可调 内含复位电路 提供各种控制命令,如:
清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM
3.2.2LCD1602模块内部结构
LCM1602内部主要寄存器有:
输入/输出缓冲器,指令寄存器(InstuctionRegister,即IR),指令译码器,数据寄存器(DataRegister,即DR),地址计数器(AddressCounter,即AC),忙标识(BusyFlag,即BF)以及显示数据存储器(DisplayDataRAM,即DDRAM),字符发生器(CharacterGenerateROM,即CGROM)。
其各个单元的功能作用如下:
1.输入/输出缓冲器,用于缓存输入/输出的数据与控制信号。
2.指令寄存器(IR),为八位寄存器。
用于存放LCD指令、DDRAM或CGROM地址。
数据输入流程:
数据存入DR,然后将该数据地址与指令存入IR,最后将该数据输入到DDRAM或CGROM。
读取数据流程:
将该数据地址与指令存入IR,DR取得该地址数据。
3.指令译码器,将IR里的指令进行译码,以获取DDRAM或CGROM地址。
4.数据寄存器(DR),连接LCM内部数据总线以及缓存DDRAM或CGROM的存取数据。
当CPU读取DR内容后,DR能自动加载下一个地址的内容。
5.地址计数器(AC),连接LCM内部数据总线以及缓存DDRAM或CGROM的存取数据地址。
当存取DDRAM或CGROM的数据地址,AC能自动加载下一个存储地址。
6.忙标识(BF),表示LCM的当前状态。
若BF=1,则表示LCM处于忙绿状态,无法接收外部数据或指令。
7.显示数据存储器(DDRAM),存储所要显示数据的ASCII码,根据该ASCII码地址,即可到CGROM里找到该字符的显示编码。
8.字符发生器(CGROM),是一个只读存储器,预制所有数据的ASCII码。
其存储的编码表如下(表3-5):
此外,还有自定义字符发生器,串行/并行数据转换器,光标闪烁控制电路,时序产生电路,偏压产生电路,共同端驱动电路以及段驱动电路等。
3.5蜂鸣器
本设计采用的是无源蜂鸣器如下图:
图13无源蜂鸣器
3.6键盘接口
键盘接口电路如图,本次设计中,按键有3个,每个按键各占用一根I/O线,各按键相互独立,彼此的工作状态互不影响,用查询法完成按键功能。
图1键盘接口电路
5EPROM
EPROM是一种具有可擦除功能,擦除后即可进行再编程的ROM内存,写入前必须先把里面的内容用紫外线照射它的IC卡上的透明视窗的方式来清除掉。
这一类芯片比较容易识别,其封装中包含有“石英玻璃窗”,一个编程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住,以防止遭到阳光直射。
EPROM芯片可重复擦除和写入,解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。
EPROM芯片有一个很明显的特征,在其正面的陶瓷封装上,开有一个玻璃窗口,透过该窗口,可以看到其内部的集成电路,紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据,完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。
EPROM内资料的写入要用专用的编程器,并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压(VPP=12—24V,随不同的芯片型号而定)。
EPROM的型号是以27开头的,如27C020(8*256K)是一片2MBits容量的EPROM芯片。
EPROM芯片在写入资料后,还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住,以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。
EPROM芯片在空白状态时(用紫外光线擦除后),内部的每一个存储单元的数据都为1(高电平)。
4.系统软件设计
4.1时间程序
使用中断并定时器T0的方式1,时分秒计数,采用24的时钟表示法,时计满23则回0,分秒计满59则回0,键盘输入可调,为4*4对地独立键盘中的某三个键,其中一个为功能键,用于调整时分秒,另外两个键用于调节数字使之上调和下调,其中日期可显示初始化程序,不可调,另外可以显示星期。
初始化时,只需通过P1口中的低两位读取
5.调试
5.1调试步骤
调试分为硬件调试和软件调试。
硬件调试主要是检查硬件电路是否有短路、断路和虚焊等,首先接上电源,电源的指示灯亮了之后,检测一下单片机的电源脚有没有电源输入,如果有这说明焊接无误,然后可以用万用表检查各个元器件的管脚之间的焊接,检查过程中需要细心和耐心。
硬件调试无误后,进行软件调试。
5.2性能分析
将程序烧入单片机后,在proteus软件中进行仿真。
。
经过测试制作完成后的电子万年历,只有部分功能实现,它能显示年、月、日等,但显示不稳定,设计中硬件或软件有待修正。
6.心得
首先拿到板子,依据电路图和板子,画电路图,并生成PCB图。
然后将板子焊接,注意焊接的方法,避免虚焊和过度焊接。
在对芯片的管脚功能和用法有充分的了解后,根据设计要求设计硬件电路,包括单片机控制电路、存储电路、键盘扫描电路、显示电路。
然后通过软件编程,实现了对年、月、日、时、分、秒、星期的自动调整,用按键进行控制,用液晶模块进行显示。
用PROTUS仿真实现相关的软件仿真,芯片采用最普遍的89C51,用KEIL软件编写程序,编写程序前,可以先查阅网上的相关资料,比如LCD芯片的原理图,有关可以借鉴的程序等。
自己编写,然后生成hex文件,仿真实现。
用焊接好的板子,将文件烧录进去,调试,查错。
可能会出现LCD屏幕不显示,或者出现一行黑一行白的现象,可能是插反了,或者驱动程序有问题,这时候需要根据实际的板子的需要,调整延迟时间,等等。
调试成功。
电子万年历可以正常显示时间并进行时间调整,基本完成了预期要实现的目标。
附录1系统电路原理图
SCH文件——选择自上而下的文件画法,可能有些器件的摆放有点乱
单片机级复位电路
数码管和4*4矩阵
ISP和电源接口
LED灯
蜂鸣器和lcd屏
顶层文件
附录2,PCB图
附录四:
PCB3D图
附录3实物图
附录4系统程序清单
/*******************************************************************************************
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#include"24c02.h"
/***********LCM1602IO口位定义***********/
sbitRS=P2^2;
sbitRW=P2^1;
sbitEN=P2^0;
/*************独立控制按键位定义*****************************************************/
sbitkey1=P1^5;//功能
sbitkey2=P1^6;//加
sbitkey3=P1^7;//减
/*************蜂鸣器IO口定义*****************************************************/
sbitSpeaker=P2^6;//接蜂鸣器接口
sbitRedLed=P2^7;
ucharkey1n,count;
uinthour,minute,second;
ucharcodetab[]="2013-7-2THU";//定义初始上电时液晶默认显示状态
/*************延时子函数,延时z毫秒*****************************************************/
voiddelay(uintz)
{
uinti,j;
for(i=0;i for(j=0;j<110;j++); } voiddi() { Speaker=0; delay(400); Speaker=1; } //////////////////////////////////////////////////////// /*******************LCD1602有关子函数******************/ /////////////////////////////////////////////////////// /************* 函数功能: LCD1602写命令函数 入口参数: com 出口参数: *****************************************************/ voidwrite_com(ucharcom) { RS=0; RW=0; EN=0; P0=com; delay(5); EN=1; delay(5); EN=0; } /************* 函数功能: LCD1602写数据函数 入口参数: dat 出口参数: *****************************************************/ voidwrite_data(uchardat) { RS=1; RW=0; EN=0; P0=dat; delay(5); EN=1; delay(5); EN=0; } /************* 函数功能: 时分秒显示函数 入口参数: 出口参数: *****************************************************/ voidDisplayTime(ucharadd,uchardat) { uinti,j; i=dat/10; j=dat%10; write_com(0x80+0x40+add); write_data(0x30+i); write_data(0x30+j); } /************* 函数功能: LCM1602初始化 入口参数: 出口参数: *****************************************************/ 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);//日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示 for(i=0;i<15;i++) { write_data(tab[i]);//向液晶屏写日历显示的固定符号部分 delay(5); } write_com(0x80+0x40+6);//写出时间显示部分的两个冒号 write_data(': '); delay(5); write_com(0x80+0x40+9); write_data(': '); delay(5); second=read_add (1);//首次上电从AT24C02中读取出存储的数据 minute=read_add (2); hour=read_add(3); DisplayTime(10,second);//分别送去液晶显示 DisplayTime(7,minute); DisplayTime(4,hour); TMOD=0x01;//设置定时器0工作模式1 TH0=(65536-50000)/256;//定时器装初值 TL0=(65536-50000)%256; EA=1;//开总中断 ET0=1;//开定时器0中断 TR0=1;//启动定时器0 } ///////////////////////////////////////////////////////////////// /**************按键扫描4*4独立对地矩阵**************************/ ///////////////////////////////////////////////////////////////// /************* 函数功能: 独立对地键盘扫描 入口参数: 出口参数: ; *****************************************************/ voidKeyScan() { if(key1==0) { delay(5); if(key1==0)//第一次被按下时 { key1n++; while(! key1); di(); RedLed=0; di(); RedLed=1; if(key1n==1)//第一次被按下时 { TR0=0;//关闭定时器 write_com(0x80+0x40+10);//光标定位到秒位置 write_com(0x0f);//光标开始闪烁 } if(key1n==2)//第二次按下光标闪烁定位到分钟位置 { write_com(0x80+0x40+7); } if(key1n==3)//第三次按下光标闪烁定位到小时位置 { write_com(0x80+0x40+4); } if(key1n==4)//第四次按下 { key1n=0;//记录按键数清零 write_com(0x0c);//取消光标闪烁 TR0=1;//启动定时器使时钟开始走 } } } if(key1n! =0)//只有功能键被按下后,增加和减小键才有效 { if(key2==0) { delay(5); if(key2==0)//增加键确认被按下 { while(! key2);//按键释放 di();//每当有按键释放蜂鸣器发出滴声 RedLed=0; delay(10); RedLed=1; if(key1n==1)//若功能键第一次按下 { second++;//则调整秒加1 if(second==60)//若满60后将清零 second=0; DisplayTime(10,second);//每调节一次送液晶显示一下 write_com(0x80+0x40+10);//显示位置重新回到调节处 write_add(1,second);//数据改变立即存入24C02 } if(key1n==2)//若功能键第二次按下 { minute++;//则调整分钟加1 if(minute==60)//若满60后将清零 minute=0; DisplayTime(7,minute);//每调节一次送液晶显示一下 write_com(0x80+0x40+7);//显示位置重新回到调节处 write_add(2,minute);//数据改变立即存入24C02 } if(key1n==3)//若功能键第三次按下 { hour++;//则调整小时加1 if(hour==24)//若满24后将清零 hour=0; DisplayTime(4,hour);;//每调节一次送液晶显示一下 write_com(0x80+0x40+4);//显示位置重新回到调节处 write_add(3,hour);//数据改变立即存入24C02 } } } if(key3==0) { delay(5); if(key3==0)//确认减小键被按下 { while(! key3);//按键释放 di();//每当有按键释放蜂鸣器发出滴声 RedLed=0; delay(10); RedLed=1; if(key1n==1)//若功能键第一次按下 { second--;//则调整秒减1 if(second==-1)//若减到负数则将其重新设置为59 second=59; DisplayTime(10,second);//每调节一次送液晶显示一下 write_com(0x80+0x40+10);//显示位置重新回到调节处 write_add(1,second);//数据改变立即存入24C02 } if(key1n==2)//若功能键第二次按下 { minute--;//则调整分钟减1 if(minute==-1)//若减到负数则将其重新设置为59 minute=59; DisplayTime(7,minute);//每调节一次送液晶显示一下 write_com(0x80+0x40+7);//显示位置重新回到调节处 write_add(2,minute);//数据改变立即存入24C02 } if(key1n==3)//若功能键第二次按下 { hour--;//则调整小时减1 if(hour==-1)//若减到负数则将其重新设置为23 hour=23; DisplayTime(4,hour);//每调节一次送液晶显示一下 write_com(0x80+0x40+4);//显示位置重新回到调节处 write_add(3,hour);//数据改变立即存入24C02 } } } } } /************* 函数功能: 主函数 入口参数: 出口参数: 调用子程序: *****************************************************/ voidmain() { init_LCD1602();//液晶屏初始化 while (1) { KeyScan(); } } /************* 函数功能: 中断+键值 入口参数: 出口参数: *****************************************************/ voidtimer0()interrupt1//取得并显示日历和时间 { TH0=(65536-50000)/256;//再次装定时器初值 TL0=(65536-50000)%256; count++;//中断次数累加 if(count==20)//20次50毫秒为1秒 { count=0; second++; if(second==60)//秒加到60则进位分钟 { second=0;//同时秒数清零 minute++;
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