液晶數(shù)字鐘論文.doc

液晶數(shù)字鐘論文0液晶數(shù)字鐘論文目錄緒論.1第1章設(shè)計方案.21.1方案論證與比較.21.2方案確定.3第2章硬件設(shè)計.32.1單片機最小系統(tǒng).42.2時鐘模塊.42.2.1DS1307的引腳功能.42.2.2DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu).52.2.3DS1307的讀寫操作.62.2.4DS1307硬件電路設(shè)計.72.3鬧鈴模塊.82.4鍵盤模塊.82.5.1LCD1602的引腳功能.92.5.2LCD1602的顯示操作.9第3章軟件設(shè)計.133.1系統(tǒng)流程圖.133.2鍵盤處理模塊流程圖.13第4章系統(tǒng)測試.18總結(jié).19參考文件.錯誤!未定義書簽。附錄1系統(tǒng)仿真電路圖.21附錄2主要源程序.22附件3軟件設(shè)計變24附件4程序模塊及參數(shù).25液晶數(shù)字鐘論文1緒論本次課程設(shè)計的目的是為我們更好的掌握單片機的應用知識，有助于提高我們的職業(yè)素質(zhì)，同時加深對知識的了解，本次設(shè)計也是為我們的畢業(yè)設(shè)計打基礎(chǔ)，加強知識的綜合應用。本設(shè)計以AT89C51單片機為核心，以實時時鐘芯片DS1307和液晶顯示LCD1602為主體設(shè)計了一款簡易數(shù)字時鐘。該時鐘系統(tǒng)主要由單片機最小系統(tǒng)、時鐘模塊、鬧鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡單清晰的操作界面，能夠準確顯示時間（顯示格式為時時：分分：秒秒，24小時制），可隨時進行時間調(diào)整，具有鬧鐘時間設(shè)置、鬧鐘開/關(guān)。設(shè)計以硬件軟件化為指導思想，充分發(fā)揮單片機功能，大部分功能通過軟件編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時，該時鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點，具有很強的實用性。由于系統(tǒng)所用元器件較少，單片機所被占用的I/O口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴展性。軟件程序均采用C語言編寫，便于移植與升級。報告詳細介紹了整個系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計。通過一個階段的對知識點的了解更加明確，同時也了解了做項目不是件容易的事，需要多方面的知識，還需要大量的查閱資料，再把自己的所學知識綜合應用，這樣才有可能做出項目來。液晶數(shù)字鐘論文2第1章設(shè)計方案1.1方案論證與比較方案一：基于FPGA的系統(tǒng)總體設(shè)計方法。為了實現(xiàn):(1)顯示年、月、日、時、分、秒、星期，并且可以進行調(diào)整時間；(2)可以設(shè)定鬧鐘和整點報時的功能，數(shù)字時鐘在總體上主要分為三大部分：輸入人機界面部分、FPGA核心功能部分和輸出界面部分，其系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1-1所示。圖1-1基于FPGA的系統(tǒng)設(shè)計方框圖方案二：采用單片機技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心控制器件，它除了具備微機CPU的數(shù)值計算功能外，還具有靈活強大的控制功能，以便實時檢測系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實現(xiàn)自動控制。與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時精確,顯示直觀等特點。它的計時周期為24小時，顯滿刻度為“23時59分59秒”，另外具有校時功能，斷電后有記憶功能，恢復供電時可實現(xiàn)計時同步等特點。外圍主要有串行通信器件實時時鐘芯片DS1307等，使得系統(tǒng)線路簡單可靠性高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。圖1-2基于單片機實現(xiàn)的數(shù)字時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單片機最小系統(tǒng)：其作用是和外圍的時鐘芯片通信，并控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，采集時間信息并予以處理。鍵盤模塊：鍵盤模塊可以設(shè)置時間信息，通過單片機寫入時鐘芯片，以更新時間；也可以設(shè)置鬧鐘，由單片機存入其內(nèi)部RAM中。時鐘模塊：此模塊由專用的實時時鐘芯片構(gòu)成，由它提供實時的日歷時鐘信息。液晶顯示模塊：單片機讀取時鐘芯片DS1307中的信息，通過液晶顯示器實時顯示。采用LCD作為顯示器，具有界面友好、功耗低的優(yōu)點。鬧鐘模塊：單片機主控模塊讀取日歷芯片中的時間信息，與所設(shè)置的鬧鐘時間相比較，若相同時，鬧鐘模塊工作鬧鐘模塊。液晶數(shù)字鐘論文3電源模塊：用220V市電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的+5V的直直流電為其供電。1.2方案確定綜合考慮以上兩種方案的優(yōu)缺點以及題目的基本要求和發(fā)揮要求，在本設(shè)計中，我采了第二種方案，即采用單片機來實現(xiàn)數(shù)字時鐘的功能。第2章硬件設(shè)計XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1C1C2X1R2C3+5VR1SW?SW-SPSTVBAT3X11X22SCL6SDA5SOUT7U2DS1307X2R3R4+5VD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1+5VLS1Q1PNPR9100+5VR5R6R7R8+5VSW1SW2液晶數(shù)字鐘論文42.1單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，由單片機、時鐘電路、復位電路等組成如圖2-1所示。主要負責各個模塊的初始化工作；讀取并處理時間；處理按鍵響應；控制液晶實時顯示等。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51C1C2X1R2C3+5VR1SW?SW-SPSTLCD_D0LCD_D1LCD_D2LCD_D3LCD_D4LCD_D5LCD_D6LCD_D7KEY1KEY2KEY3KEY4LCD_RSLCD_RWLCD_E鬧鐘模塊DS1307_SCLDS1307_SDA圖2-1單片機最小系統(tǒng)主控制器AT89C51單片機與MCS51系列單片機產(chǎn)品兼容，內(nèi)部自帶有4KB的Flash存儲器及256KBRAM單元，不需另外擴展EEPROM及靜態(tài)RAM，可以在線下載程序，易于日后的升級。圖中，P2.0、P2.1、P2.2及P1口為單片機與液晶顯示器連接的控制和通信的數(shù)據(jù)端口；P2.6和P2.7為單片機與時鐘芯片DS1307通信的端口；P2.3為鬧鐘的控制端口；P0.0、P0.1、P0.2、P0.3為按鍵模塊的接口。時鐘電路是由XTAL1和XTAL2之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。時鐘電路中晶體振蕩器的頻率高則系統(tǒng)的時鐘頻率就高，所以該系統(tǒng)采用12M晶振；復位電路有兩種形式：手動按鍵復位和上電復位，在本系統(tǒng)中采用的是手動按鍵復位。如圖2-1所示，R1、R2、C3和SW組成系統(tǒng)手動按鍵復位電路。2.2時鐘模塊系統(tǒng)采用DS1307時鐘芯片。DS1307是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的時鐘芯片，它是一款I(lǐng)2C總線接口的時鐘芯片，采用兩線與CPU進行通信，片內(nèi)含有8個特殊功能寄存器和56bit的SRAM。DS1307的主要技術(shù)指標：具有秒、分、時、日、星期、月、年的計數(shù)功能；12小時制和24小時制兩種計數(shù)模式；可自動調(diào)整每月的天數(shù)，具有閏年自動修正、掉電保護和上電復位功能。2.2.1DS1307的引腳功能DS1307采用8引腳雙列直插DIP封裝形式，引腳分布如圖2-2所示。相應功能如下：Vcc：主電源；液晶數(shù)字鐘論文5Vbat：備用電源。當VbatVcc+0.2V時，由Vcc向DS1307供電，當VbatVcc時，由Vcc向DS1307供電；GND：邏輯地；SCL：I2C總線時鐘線；SDA：I2C總線數(shù)據(jù)線；SQW/OUT：方波/輸出驅(qū)動器。圖2-2DS1307引腳分布圖2.2.2DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1307芯片由晶體振蕩器、電源控制器、I2C總線控制、分頻處理、邏輯控制、RAM存儲、多路選擇器、時鐘/日歷寄存器、緩沖器組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2寄存器DS1307有關(guān)日歷、時間的寄存器共有12個，其中有7個寄存器（讀時81H8DH，寫時80H8CH），存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式，如表2-1所示。表2-1DS1307的日歷、時間寄存器地址D7D6D5D4D3D2D1D0功能取值范圍81HCH十位個位秒00-59VccSQW/OUTSDASCLGNDVbatX2X1電源控制器邏輯控制時鐘/日歷寄存器多路選擇器RAM存儲分頻處理晶體振蕩器RAM存儲I2C控制總線1Hz液晶數(shù)字鐘論文683H0十位個位分00-5985H012十位十位個位時AM：1-12PM：00-23248B00000星期星期01-0787H00十位個位日01-3189H000十位個位月01-128DH十位Year年00-998FHOUT00SOWE00RS1RS0控制字-91HRAM56800H-FFH(1)小時寄存器（85H、84H）的位7用于定義DS1307是運行于12小時模式還是24小時模式。當為高電平時，選擇12小時模式。在12小時模式時，位D5是PMAM/，當為1時，表示PM。在24小時模式時，位5是第二個10小時位。(2)秒寄存器（81H、80H）的位7定義為時鐘暫停標志（CH）。當該位置為1時，時鐘振蕩器停止，DS1307處于低功耗狀態(tài)；當該位置為0時，時鐘開始運行。(3)控制寄存器（8FH、8EH）的位7是寫保護位（WP），其它7位均置為0。在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0。當WP位為1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。2.2.3DS1307的讀寫操作DS1307是基于I2C總線接口的時鐘芯片，軟件上與I2C總線完全兼容。1.I2C總線的驅(qū)動I2C總線在傳送數(shù)據(jù)時，必須確認傳送數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束。而且每傳送一個字節(jié)，要發(fā)送一個應答位（0）；在一個周期發(fā)送結(jié)束后，要發(fā)送一個應答位（1）。具體如圖2-4所示，三種信