LCD电子时钟的设计

东北石油大学课程设计2011年4月6日课程单片机课程设计题目单片机控制的LCD时钟设计院系电气信息工程学院测控系专业班级学生姓名学生学号指导教师单片机控制的LCD时钟设计1东北石油大学课程设计任务书课程单片机课程设计题目单片机控制的LCD时钟设计专业姓名学号一、任务设计一款基于STC89C52RC单片机的LCD数字时钟，实现显示当前时间以及具有调整日期与时间的功能。二、设计要求[1]使用集成数字电路或单片机作为主控制芯片。[2]使用LCD来显示现在的时间，显示格式为：上行显示：年-月-日；下行显示：时时：分分：秒秒。[3]使用时钟芯片DS1302实现时钟定时。[4]具有调整日期与时间的功能。[5]写出详细的设计报告。[6]给出全部电路和源程序。三、参考资料[1]求是科技.单片机典型模块设计实例导航.北京：人民邮电出版社.2005.8[2]徐淑华,程退安等.单片微型机原理及应用.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2005.1[3]孙余凯.精选实用电子电路260例.北京：电子工业出版社.2007.6[4]殷春浩,崔亦飞.电磁测量原理及应用.徐州：中国矿业大学出版社.2003.7[5]《LCD1602A数据手册》[6]《DS1302数据手册》完成期限2011.3.28至2011.4.8指导教师专业负责人2011年3月28日单片机控制的LCD时钟设计2目录第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.1STC89C52RC单片机概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.2LCD概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3DL1302简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.4本设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第2章总体方案论证与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.1显示部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2数字时钟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.3温度采集．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.4总体硬件组成框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6第3章系统硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73.1STC89C52RC单片机最小系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73.2温度测量模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73.3时钟模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.4LCD液晶显示模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.5键盘模块．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.6整体电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9第4章系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114.1主程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114.2时间设定程序流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114.3温度测量流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12第5章系统调试与测试结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．145.1使用的仪器仪表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．145.2系统调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．145.3测试结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16附录1程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17附录2仿真效果图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27单片机控制的LCD时钟设计3第1章绪论在新的世纪我们已经步入了第二个十年，随着全球经济的复苏和发展，由于在世界范围内人类需求的巨大释放，以及消费结构的升级，同时传统能源的稀缺以及带来的环境的破坏，都将带来新一轮的科技革命的巨变。因此，更适合人类社会协调、健康、可持续发展的新能源、新材料等便应运而生。LCD作为一种新的材料，LCD的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高，生产也得到了迅速的发展，并逐步形成产业，成为光电子行业的新兴产业领域。然而随着人们生活节奏的加快，时间对人们的重要性也越来越重要，因此，拥有一个不错的时钟对人们的生活将带来很大的方便。时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。1.1STC89C52RC单片机概述STC89C52RC单片机采用高性能的静态80C51设计，并采用先进工艺制造，还带有非易失去性FLASH程序储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场上应用最多。其主要性能如下：·8KBFlashROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。·256字节内部RAM。·电源控制模式：-时钟可停止和恢复；-空闲模式；-掉电模式。·6个中断源。·4个中断优先级。·4个8位I/O口。·全双工增强型UART。·3个16位定时器/计数器：T0、T1、T2。·全静态工作方式：0-24MHz1.2LCD概述LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否单片机控制的LCD时钟设计4来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。LCD可以分为为两种类型，一种是文字模式LCD，一种是绘图模式LCD。LCD1602属于字符型液晶，能够同时显示16x2即32个字符。可以与8位CPU相联，指令功能强可以组合成各种输入、显示、移位方式以满足不同要求。显示黄绿带背光，显示对比度可以调节，正常工作电压（VDD）为+5V，工作电流约为2mA(不计背光功耗)，同时可靠性高寿命达50，000小时（25℃）。1.3DS1302简介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，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.5～5.5V。时钟可工作在24小时格式或12小时（AM/PM）格式。DS1302与单片机的接口使用同步串行通信，仅用3条线与之相连接。可采用一次传送一个字节或突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源／后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。1.4本设计任务本系统以单片机芯片为核心部件，利用合理的程序控制，在液晶显示屏上实现各个功能并且显示等功能，使其显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。单片机控制的LCD时钟设计5第2章总体方案论证与设计本设计采用STC89C52RC单片机作为本系统的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化。在显示电路中，主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。2.1显示部分显示部分是本次设计的重要部分，一般有以下两种方案：方案一：采用LED显示，分静态显示和动态显示。对于静态显示方式，所需的译码驱动装置很多，引线多而复杂，且可靠性也较低。而对于动态显示方式，虽可以避免静态显示的问题，但设计上如果处理不当，易造成亮度低，有闪烁等问题。方案二：采用LCD显示。LCD液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。鉴于上述原因，我们采用方案二。2.2数字时钟数字时钟是本设计的核心的部分。根据需要可采用以下两种方案实现：方案一：方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。而且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。方案二：方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，可使系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。基于时钟芯片的上述优点，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。单片机控制的LCD时钟设计62.3温度采集由于现在用品追求多样化，多功能化，给系统加上温度测量显示模块，能够方便人们的生活，使该设计具有人性化。方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度重复性、可靠性较差，对于检测小于1摄氏度的信号是不适用的。方案二：采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围，且DS18B20测量精度高，增值量为0.5摄氏度，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。基于DS18B20的以上优点，我们决定选取DS18B