基于DS1302實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計畢業(yè)論文

1、【精品】基于DS1302實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計畢業(yè)論文 學號1XXXXXXXXXX畢 業(yè) 設 計論 文基于DS1302實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計教 學 系 電子信息工程 指導教師 熊利祥 專業(yè)班級 電信1074 學生姓名 李琦 二零一一年六月畢業(yè)設計 論文 任務書學生姓名李琦專業(yè)班級電信1074指導教師熊利祥工作單位信息工程系設計 論文 題目 實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計 設計論文主要內(nèi)容在實時監(jiān)控系統(tǒng)的設計中要求各個控制信號進行實時監(jiān)測更重要的是在發(fā)生故障的情況下準確記錄故障數(shù)據(jù)以便準確分析排除錯誤此外在單片機的應用系統(tǒng)中常常需要記錄實時的時間信息并長期保存為了達到上述的目的必不可少地就需

2、要實時時鐘的參與和配合然而通常用的單片機沒有實時時鐘部件如果需要此功能就得使用定時器來實現(xiàn)而一旦系統(tǒng)掉電時鐘就不能運行這在需要實時時鐘的系統(tǒng)中是不允許的即便使用備用電池通用單片機系統(tǒng)的較大功率也堅持不了多久而采用獨立運行的實時時鐘就可避免不少麻煩同時配合相應的軟件就可以有效地完成所要達到的目的本設計要求學生設計一個實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)要求滿足的功能要求如下1可以準確地顯示背景時間時分秒及公歷日期年月日星期2該系統(tǒng)存儲的時間信息在掉電的情況下至少保存10年3日歷時鐘信息通過數(shù)碼管進行實時顯示4為系統(tǒng)的顯示裝置設計驅(qū)動電路以提高數(shù)碼管的顯示亮度6時間顯示可以選擇24小時模式或帶有PM和AM指示的1

3、2小時模式要求完成的主要任務及其時間安排任務要求1查閱不少于12篇的相關資料其中英文文獻不少于2篇2查閱相關資料提出出設計方案完成開題報告3完成實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的硬件和軟件設計4在proteus中對系統(tǒng)或相關環(huán)節(jié)進行調(diào)試仿真或試驗驗證設計的正確性可行性5完成畢業(yè)設計論文時間安排12周 查閱相關資料3周 寫開題報告45周 設計總體方案69周 進行硬件和軟件的設計1011周 調(diào)試測試1214周 撰寫論文15周 畢業(yè)答辯必讀參考資料1郭天祥 新概念51單片機C語言教程M北京電子工業(yè)出版社20092李朝青單片機原理及接口技術M北京北京航空航天大學出版社20033戢衛(wèi)平胡耀輝 單片機系統(tǒng)開發(fā)實例經(jīng)典

4、M北京冶金工業(yè)出版社20064楊輝先單片機原理及應用M北京人民郵電出版20065楊國田白焰董玲 51單片機實用C語言程序設計與典型實例M北京中國電力出版社2009指導教師簽名 教研室主任簽名 蓋章畢業(yè)設計 論文 開題報告題目實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)的設計1目的及意義含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析近年來隨著科技的飛速發(fā)展單片機的應用正在不斷地走向深入同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中單片機往往是作為一個核心部件來使用僅單片機方面知識是不夠的還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)以及針對具體應用對象特點的軟件結(jié)合加以完善 電子時鐘是現(xiàn)代社會中的主要計時工具之一廣泛應用于手機電腦汽車等社會生活

5、需要的各個方面及對時間有要求的場合本設計采用AT89C51 單片機作為主要核心部件附以上電復位電路時鐘電路及按鍵調(diào)時電路組成 數(shù)字電子鐘的設計方法有多種例如可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘還可以利用單片機來實現(xiàn)電子鐘等等這些方法都各有特點其中利用單片機實現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活精確度高等特點該系統(tǒng)實用性強操作簡單擴展性強單片機自20世紀70年代問世以來以其極高的性能價格比受到人們的重視和關注應用很廣發(fā)展很快單片機具有體積小重量輕抗干擾能力強環(huán)境要求不高價格低廉可靠性高靈活性好開發(fā)較為容易目前單片機滲透到我們生活的各個領域幾乎很難找

6、到哪個領域沒有單片機的蹤跡導彈的導航裝置飛機上各種儀表的控制計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理廣泛使用的各種智能IC卡錄象機攝象機以及程控玩具電子寵物等等這些都離不開單片機更不用說自動控制領域的機器人智能儀表醫(yī)療器械了因此單片機的學習開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家工程師電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒分時的計時裝置與傳統(tǒng)的機械鐘相比它具有走時準確顯示直觀無機械傳動裝置等優(yōu)點因而得到廣泛應用隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化在許多場合可以看到數(shù)字電子鐘在城市的主要營業(yè)場所車站碼頭等公共場所使用LCD數(shù)字電子鐘已經(jīng)成為一種時尚但目前市場上各式各樣的LCD

7、數(shù)字電子鐘大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)復雜功率損耗大等缺點因此有必要對數(shù)字電子鐘進行改進指導教師簽名 年 月 日注1 開題報告應根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設計論文任務書在教師的指導下由學生獨立撰寫在畢業(yè)設計開始后三周內(nèi)完成2設計的目的及意義至少800字基本內(nèi)容和技術方案至少400字3指導教師意見應從選題的理論或?qū)嶋H價值出發(fā)闡述學生利用的知識原理建立的模型正確與否學生的論證充分否學生能否完成課題達到預期的目標鄭 重 聲 明本人鄭重聲明所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品本人完全意識到本聲明的法

8、律后果由本人承擔本人簽名 日期 目 錄摘 要1ABSTRACT21 緒論311 數(shù)字電子鐘的背景312 數(shù)字電子鐘的意義313 數(shù)字電子鐘的應用32 實時日歷電子鐘的總體設計421 系統(tǒng)概述422 方案選擇4221 方案1基于AT89C51單片機的電子萬年歷設計4222 方案2基于DS1302的電子萬年歷設計53 系統(tǒng)硬件電路的設計631 系統(tǒng)核心部分閃電存儲型器件AT89C516311 AT89C51具有下列主要性能6312 AT89C51的引腳及功能632 DS1302時鐘電路8321 DS1302芯片介紹8322 DS1302 的應用1233 液晶顯示電路12331 液晶顯示控制驅(qū)動器H

9、D44780的特點12332 液晶顯示控制驅(qū)動器HD44780的引腳功能13333 液晶顯示控制驅(qū)動器HD44780的指令系統(tǒng)13334 LM041L的電路結(jié)構(gòu)特點16335 LM041L的應用1634 鍵盤電路1735 鬧鈴電路174 系統(tǒng)程序的設計1941 時間程序的設計1942 時間調(diào)整程序設計1943 鬧鐘程序設計205 測試結(jié)果226 結(jié)論23參考文獻24附錄1實時日歷電子鐘設計電路原理圖25附錄2主程序26致 謝46摘 要在日新月異的21世紀里家電設備都智能化CPU控制器單片機電子萬年歷醫(yī)院等相關行業(yè)的大廳以及單位會議室門衛(wèi)等場所DS1302智能ABSTRACTIn the rap

10、idly changing 21st century home electronics products have been developed rapidly Many household appliances have tended to be humane intelligent most of which containing CPU controller or microcontroller In recent yearsMicrocontroller has been the rapid development and large-scale promotion with its

11、high reliability high cost low voltage low power consumption and a series of advantages It has been widely used in industrial control systems communications equipment everyday consumer products and toys In addition it has gone deep into all aspects of industrial production and every aspect of people

12、s lives such as plant assembly line control automation systems intelligent home appliances refrigerators air conditioners color TV Using a microcontrollercontrolling of small home appliance product has portable practical simple operation characteristic The paper presents the design of electronic cal

13、endar belongs to a small intelligent household electronicsUsing single-chip microcomputer control real-time clock chips DS1302 for timing plus off electricity storage circuit and display circuitit can realize the time of adjustment and displayIt is not only widely used in household electronic calend

14、ar but also be used in banking telecommunications hotels hospitals schools businesses shops halls and other related industries the unit conference room concierge and other places Thus this design has very important practical significance and practical valueKey words Microcontroller DS1302 intelligen

15、t1 緒論11 數(shù)字電子鐘的背景 20 世紀末電子技術獲得了飛速的發(fā)展在其推動下現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透 了社會的各個領域有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高同時 也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快 時間對人們 來說總是那么寶貴工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間忘記了要做的 事情當事情不是很重要的時候這種遺忘無傷大雅但是一旦重要事情一時的 耽誤可能釀成大禍 目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著 CMOS 化低 功耗小體積大容量高性能低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展下面是 單片機的主要發(fā)展趨勢單片機應用的重要意義還在于它從根本上改

16、變了傳統(tǒng)的控 制系統(tǒng)設計思想和設計方法從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能現(xiàn) 在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了 這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制 技術是傳統(tǒng)控制技術的一次革命 單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)時分秒 計時的裝置與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性且無機械裝置具有更 更長的使用壽命因此得到了廣泛的使用12 數(shù)字電子鐘的意義數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時分秒數(shù)字顯示的計時裝置廣泛用于個人家 庭車站 碼頭辦公室等公共場所成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵酚捎跀?shù)字集 成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用使得數(shù)字鐘的精度遠遠生產(chǎn)生活帶超過老式鐘

17、表 鐘表的數(shù)字化給人們來了極大的方便 而且大大地擴展了鐘表原先的報時 功能諸如定時自動報警按時自動打鈴時間程序自動控制定時廣播自動起閉 路燈定時開關烘箱通斷動力設備甚至各種定時電氣的自動啟用等所有這些 都是以鐘表數(shù)字化為基礎的 因此 研究數(shù)字鐘及擴大其應用 有著非常現(xiàn)實的意義 -3- 陜西航空職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 13 數(shù)字電子鐘的應用數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪?必不可少的必需品 廣泛用于個人家庭以及車站 碼頭劇場辦公室等公共場所給人們的生活學習工作娛樂帶來極大的方便 由于數(shù)字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術使數(shù)字鐘具有走時準確性 能穩(wěn)定攜帶方便等優(yōu)點它還用于計時自動報時及自動控制等各

18、個領域美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROMAT24C02DS1302作為主要計時芯片可以做到計時準確更重要的是DS1302可以在很小電流的后備 2555V電源在25V時耗電小于300nA下繼續(xù)計時并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電可以保證后備電源基本不耗電圖 2-1 系統(tǒng)框圖22 方案選擇由于電子萬年歷的種類比較多因此方案選擇在設計中是至關重要的正確地選擇方案可以減小開發(fā)難度縮短開發(fā)周期降低成本更快地將產(chǎn)品推向市場221 方案1基于AT89C51單片機的電子萬年歷設計不使用時鐘芯片而直接用AT89S52單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計AT89C51是一種帶8K字節(jié)閃爍可編

19、程可擦除只讀存儲器的低電壓高性能CMOS 8位微處理器俗稱單片機可擦除只讀存儲器可以反復擦1000余次由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案若采用單片機計時方案2 數(shù)據(jù)總線接線多芯片體積大占用空間多近年來串行接口的各種芯片在單片機系統(tǒng)中應用愈來愈多串行接口的實時時鐘芯片也出現(xiàn)了不少DS1302是一個綜合性能較好且價格便宜的串行接口實時時鐘芯片利用單片機進行控制采用DS1302作為實時時鐘芯片其三線接口SCLKIORST與單片機進行同步通信外加掉電存儲電路顯示電路鍵盤電路即構(gòu)成一個基本的電子

20、萬年歷系統(tǒng)若還要添加其他功能在這基礎上外擴電路即可由于在系統(tǒng)設計時需要考慮以下幾點因素功耗低精確度高軟件編程較簡單芯片的體積小芯片成本低等而DS1302芯片有上面所述的諸多優(yōu)點所以本設計采用方案2美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROMAT24C02DS1302作為主要計時芯片可以做到計時準確更重要的是DS1302可以在很小電流的后備 2555V電源在25V時耗電小于300nA下繼續(xù)計時并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電可以保證后備電源基本不耗電圖3-1 實時日歷時鐘電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖31 系統(tǒng)核心部分閃電存儲型器件AT89C51311 AT89C51具有下列主要性能 &

21、#183;8KB可改編程序Flash存儲器可經(jīng)受1000次的寫入擦除周期 ·全靜態(tài)工作0Hz24MHz·三級程序存儲器保密·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM·32條可編程IO線·2個16位定時器計數(shù)器·6個中斷源·可編程串行通道·片內(nèi)時鐘振蕩器312 AT89C51的引腳及功能AT89S52單片機的管腳說明如圖所示圖3-2 AT89C51的管腳VCC 電源端 GND 接地端 2 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1 接外部晶體的一個引腳在單片機內(nèi)部它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端當采用外部振蕩器時

22、該引腳接收振蕩器的信號既把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端 XTAL2 接外部晶體的另一個引腳在單片機內(nèi)部它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端采用外部振蕩器時此引腳應懸浮不連接 3 控制或與其它電源復用引腳RSTALEPROGPSEN和EAVPP RST 復位輸入端 當振蕩器運行時在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位 ALEPROG 當訪問外部存儲器時ALE地址鎖存允許的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)即使不訪問外部存儲器ALE端仍以不變的頻率此頻率為振蕩器頻率的16周期性地出現(xiàn)正脈沖信號因此它可用作對外輸出的時鐘或用于定時目的然而要注意的是每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖

23、在對Flash存儲器編程期間該引腳還用于輸入編程脈沖PROG PSEN 程序存儲允許PSEN輸出是外部程序存儲器的讀選通信號當AT89S52LV52由外部程序存儲器取指令或常數(shù)時每個機器周期兩次PSEN有效既輸出2個脈沖但在此期間內(nèi)每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)EAVPP 外部訪問允許端要使CPU只訪問外部程序存儲器地址為0000HFFFFH則EA端必須保持低電平接到GND端當EA端保持高電平接VSS端時CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序 4 輸入輸出引腳 P00 P07P10P17P20 P27 和P30P37 P0端口P00 P07 P0是一個8位漏極開路型雙向I

24、O端口作為輸出口用時每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入對端口寫1時又可作高阻抗輸入端用P1端口P10 P17 P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO端口P1的輸出緩沖器可驅(qū)動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入對端口寫1時通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位這時可用作輸入口作輸入口時因為有內(nèi)部的上拉電阻那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流 P2端口 P20P27 P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO端口P2的輸出緩沖器可驅(qū)動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入對端口寫1時通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位這時可用作輸入口P2作輸入口使用時因為有內(nèi)部的上拉電阻那些被外部信號拉低的引腳會輸出一

25、個電流P3端口P30P37 P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向IO口可接收輸出4個TTL門電流當P3口寫入1后它們被內(nèi)部上拉為高電平并用作輸入作為輸入由于外部下拉為低電平P3口將輸出電流這是由于上拉的緣故P3口也可作為AT8952的一些特殊功能1表3-1 P3端口的特殊功能 端口引腳 兼 用 功 能 P30RXD 串行輸入口 P31TXD 串行輸出口 P32INT0 外部中斷0 P33INT1 外部中斷1 P34T0 定時器0的外部輸入 P35T1 定時器1的外部輸入 P36WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P37RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通32 DS1302時鐘電路321 DS1302芯片介紹低功

26、耗時鐘芯片DS1302可以對年月日時分秒進行計時且具有閏年補償?shù)榷喾N功能DS1302用于數(shù)據(jù)記錄特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義采用DS1302作為記錄測控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄其軟硬件設計簡單時間記錄準確既避免了連續(xù)記錄的大工作量又避免了定時記錄的盲目性給連續(xù)長時間的測量控制系統(tǒng)的正常運行及檢查都來了很大的方便可廣泛應用于長時間連續(xù)的測控系統(tǒng)中在測量控制系統(tǒng)中特別是長時間無人職守的測控系統(tǒng)中經(jīng)常需要記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時間記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)對測控系統(tǒng)

27、的性能分析及正常運行具有重要的意義傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣沒有具體的時間記錄因此只能記錄數(shù)據(jù)而無法準確記錄其出現(xiàn)的時間若采用單片機計時一方面需要采用計數(shù)器占用硬件資源另一方面需要設置中斷查詢等同樣耗費單片機的資源而且某些測控系統(tǒng)可能不允許而在系統(tǒng)中采用DS1302則能很好地解決這個問題1 DS1302的性能特性圖3-3 DS1302管腳圖如果在傳送過程中置RST為低電平則會終止本次數(shù)據(jù)傳送并且IO引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)上電運行時在VCC 25V之前RST腳必須保持低電平只有在SCLK為低電平時才能將RST置為高電平DS1302的管腳圖如圖3-3所示內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-4所示表3-2為各引腳

28、的功能圖3-4 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表3-2 DS1302引腳功能表引腳號引腳名稱功能1VCC2主電源23X1X2圖3-5 控制字節(jié)的含義為了提高對32個地址的尋址能力地址命令位15邏輯1可以把時鐘日歷或RAM寄存器規(guī)定為多字節(jié)burst方式位6規(guī)定時鐘或RAM而位0規(guī)定讀或?qū)懺跁r鐘日歷寄存器中的地址931或RAM寄存器中的地址31不能存儲數(shù)據(jù)在多字節(jié)方式中讀或?qū)憦牡刂?的位0開始必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?個寄存器但是當以多字節(jié)方式寫RAM時為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有31字節(jié)不管是否寫了全部31字節(jié)所寫的每一字節(jié)都將傳送至RAM數(shù)據(jù)讀寫程序如圖3-6所示圖3-6 數(shù)據(jù)讀寫程序DS1302共有

29、12個寄存器其中有7個寄存器與日歷時鐘相關存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式其日歷時間寄存器及其控制字見表3-3其中奇數(shù)為讀操作偶數(shù)為寫操作表2-3 DS1302的日歷時鐘寄存器及其控制字寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分鐘寄存器82H83H00-59010MINMIN小時寄存器84H85H12或00-231224010APHRHR86H87H01-282930310010DATEDATE月份寄存器88H89H01-12000IOMMONTH周日寄存器8AH8BH01-0700000DAY年份寄存器8CH8DH00-9910Y

30、EARYEAR時鐘暫停秒寄存器的位7定義位時鐘暫停位當它為1時DS1302停止振蕩進入低功耗的備份方式通常在對DS1302進行寫操作時如進入時鐘調(diào)整程序停止振蕩當它為0時時鐘將開始啟動AM-PM12-24小時方式小時寄存器的位7定義為12或24小時方式選擇位它為高電平時選擇12小時方式在此方式下位5是AMPM位此位是高電平時表示PM低電平表示AM在24小時方式下位5為第二個10小時位2023h322 DS1302 的應用實時時鐘芯片采用串行數(shù)據(jù)傳輸可為掉電保護電源提供可編程的充電功能也可以關閉充電功能芯片采用晶振要特別說明的是備用電源可以用電池或超級電容F以上雖然在主電源掉電后耗電很小但如果要

31、長時間保證時鐘正常最好選用小型充電電池如果斷電時間較短幾小時或幾天可以用漏電較小的普通電解電容代替F就可以保證小時的正常走時在第一次加電后需進行初始化操作初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間及鬧鈴圖3-7 DS1302時鐘電路33 液晶顯示電路液晶顯示電路是由HD44780液晶顯示控制驅(qū)動器組成的LM041L液晶顯示器下面我們對其分別進行介紹331 液晶顯示控制驅(qū)動器HD44780的特點HD44780液晶顯示控制驅(qū)動器是一種帶有驅(qū)動輸出的圖形液晶顯示控制器它可直接與8位微處理器相連 HD44780是一種帶有列驅(qū)動輸出的液晶顯示控制器它可組成液晶顯示驅(qū)動控制系統(tǒng)HD44780具有以下特點 1 具有字

32、符發(fā)生器ROM可顯示192種字符160個5×7點陣字符合32個5×10點陣字符 2 具有64個字節(jié)的自定義RAM可自定義8個5×8點陣字符或4個5×11點陣字符 3 具有80個字節(jié)的RAM 4 標準的接口特性適配M6800系列MPU的操作時序 5 單5V供電源332 液晶顯示控制驅(qū)動器HD44780的引腳功能HD44780的引腳功能如下表3-4所示表3-4 HD44780的引腳功能引線號符號電平功能1VSS0VGND2VDD5V±10電源電壓5V3V00-5V液晶驅(qū)動電壓4RSHL寄存器選擇1數(shù)據(jù)寄存器0指令寄存器5RWHL讀寫操作選擇 1讀2

33、寫6EHHL使能信號 ENABLE7DB0HL數(shù)據(jù)總線8DB1HL數(shù)據(jù)總線9DB2HL數(shù)據(jù)總線10DB3HL數(shù)據(jù)總線11DB4HL數(shù)據(jù)總線12DB5HL數(shù)據(jù)總線13DB6HL數(shù)據(jù)總線14DB7HL數(shù)據(jù)總線333 液晶顯示控制驅(qū)動器HD44780的指令系統(tǒng)HD44780的指令系統(tǒng)比較簡單總共只有十一種現(xiàn)分別介紹如下 1 清屏RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 0 0 0 0 0 0 0 1運行時間250Khz 164us功能清DDRAM和AC值 2 歸位返回RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0

34、 0 0 1 -運行時間250Khz 164us功能AC 0光標畫面回HOME位 3 輸入方式設置RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 1 ID SH 運行時間250Khz 40us功能設置光標畫面移動方式其中ID 1數(shù)據(jù)讀寫操作后AC自動增一 ID 0數(shù)據(jù)讀寫操作后AC自動減一 S 1數(shù)據(jù)讀寫操作畫面平移 S 0數(shù)據(jù)讀寫操作畫面不動 4 顯示開關控制RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D C B運行時間250Khz 40us功能設置顯示光標及閃爍開關其中D表示顯示

35、開關D 1為開D 0為關 C表示光標開關C 1為開C 0為關 B表示閃爍開關B 1為開B 0為關 5 光標畫面位移RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 1 SC RL - -運行時間250Khz 40us功能 光標畫面移動不影響DDRAM其中SC 1畫面平移一個字符位SC 0畫面平移一個字符位RL 1右移RL 0左移 6 功能設置RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 DL N F - -運行時間250Khz 40us功能工作方式設置初始化指令其中DL 18位數(shù)據(jù)接口DL 04位數(shù)據(jù)接

36、口 N 1兩行顯示N 0一行顯示 F 15×10點陣字符F 05×7點陣字符 7 CG RAM地址設置RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0運行時間250Khz 40us功能設置CG RAM地址A5A0 03FH 8 DD RAM地址設置RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0運行時間250Khz 40us功能設置DD RAM地址 N 0一行顯示A6A0 04FHBF及AC值RW R

37、SDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 0BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0功能讀忙BF值和地址計數(shù)器AC值其中BF 1忙BF 0準備好此時AC值意義為最近一次地址設置CG RAM或DD RAMRW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 1D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 運行時間250Khz 40us功能根據(jù)最近設置的地址性質(zhì)數(shù)據(jù)寫入DD RAM或CG RAM內(nèi) 11 讀數(shù)據(jù)RW RSDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 1D7 D6 D5 D4 D3 D2

38、D1 D0 運行時間250Khz 40us功能根據(jù)最近設置的地址性質(zhì)從DD RAM或CG RAM數(shù)據(jù)讀出334 LM041L的電路結(jié)構(gòu)特點LM041L是使用HD44780作為列驅(qū)動器的液晶模塊下面主要介紹以下LM041L這個模塊的邏輯電路圖LM041L共有三片IC和兩片LCD外加是四根管腳組成如下圖3-9所示 圖 3-9 LM041L的邏輯電路圖在LM041L中VDD接高電平VSS和V0接地使能端E讀寫端RW和復位端接單片機的端口單片機能對其進行讀寫復位操作方便簡潔然后DB0DB7是LM041L的數(shù)據(jù)接收端數(shù)據(jù)直接通過八根數(shù)據(jù)線傳入顯示屏選用并列傳送335 LM041L的應用以下內(nèi)容為以單片機

39、8031為例機的接口電路電路原理圖如圖3-10所示控制電路為直接訪問方式的接口電路圖3-10 8031與液晶的接口電路根據(jù)以上電路原理圖中液晶的各引腳與單片機的接法可得本設計的液晶模塊電路如圖3-11所示VSS和VEE接地數(shù)字電源VDD接5V對比度控制電壓V0接電位器可通過調(diào)節(jié)電位器調(diào)整液晶亮度數(shù)據(jù)指令選擇信號RS接單片機P20口讀寫選擇信號RW接單片機P21口單片機讀寫選通信號RDWR通過與非門接液晶的讀寫使能信號E接單片機P22口DB0DB7分別接單片機的P00P07口 圖3-11 液晶模塊電路34 鍵盤電路本設計共采用按鍵3個分別與單片機的P30P31P32口相連分別是模式設置減少和增加

40、的功能在模式設置中可調(diào)節(jié)按此按鈕配合減少增加功能鍵分別對日期時間和鬧鐘的進行設置在設置過程中顯示器會對應顯示調(diào)節(jié)的項目分別是yearmonthdayhourminutesecondahouraminuteasecond其中ahouraminuteasecond分別是對鬧鐘的時分秒的設置鍵盤電路與單片機的接法可參照附錄1實時日歷時鐘設計電路圖原理35 鬧鈴電路隨著鬧鈴時間的設定當實時時間到達鬧鐘的時間時P36會輸出一組方波如圖3-12當P36輸出一個高電平時使三極管導通喇叭會發(fā)出蜂鳴聲當P36輸出為低電平時三極管不導通喇叭不發(fā)聲所以整個鬧鐘輸出為一組滴滴聲鬧鈴電路如圖3-13所示 圖2-12 鬧

41、鐘的輸出波形 圖3-12 鬧鐘的輸出波形圖3-13 鬧鈴電路4 系統(tǒng)程序的設計41 時間程序的設計因為使用了時鐘芯片DS1302時間程序只需從DS1302各寄存器中讀出年周月日小時分秒等數(shù)據(jù)再處理即可在首次對DS1302進行操作之前必須對它進行初始化然后從DS1302中讀出數(shù)據(jù)再經(jīng)過處理后送給顯示緩沖單元時間程序流程圖見圖4-1所示 圖test行上顯示month此時就可以調(diào)節(jié)減少和增加按鈕對其進行調(diào)試時間調(diào)整程序流程圖如圖4-2所示圖4-2 時間調(diào)整程序時序圖43 鬧鐘程序設計鬧鐘程序設計是融合在時間調(diào)試之中的在調(diào)節(jié)模式設置按鈕的時候會發(fā)現(xiàn)顯示屏上會出現(xiàn)ahouraminuteasecond三

42、個字樣這就是對鬧鐘調(diào)試的模式例如當調(diào)節(jié)模式至ahour時只需調(diào)節(jié)減少和增加按鈕就能調(diào)節(jié)鬧鐘的小時時間鬧鐘的調(diào)試流程圖為4-3所示圖4-3 鬧鐘調(diào)整程序流程圖5 測試結(jié)果設計完成后給系統(tǒng)上電液晶顯示屏顯示結(jié)果如圖5-1所示 圖5-1 液晶顯示屏的顯示結(jié)果按控模式設置鈕顯示第四行Test后面會顯示對應的模式進入設定調(diào)整狀態(tài)此時按加按鈕當前數(shù)字就可改變按一次數(shù)字加1若長按則數(shù)字連續(xù)加此時按減按鈕當前數(shù)字就可改變按一次數(shù)字減1若長按則數(shù)字連續(xù)減調(diào)整完成后可再次按下模式設置按鈕調(diào)整的內(nèi)容會改變第四行顯示位也會對應顯示要調(diào)整的內(nèi)容調(diào)整順序依次為年月日時分秒鬧鈴時分秒對應的顯示分別是yearmonthday

43、hourminutesecondahouraminuteasecond當全部參數(shù)調(diào)整完畢后等待鬧鐘的時間到來等到實時時間等于鬧鐘設定的時間是系統(tǒng)會發(fā)出滴滴聲完成鬧鐘效果 調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試硬件調(diào)試主要是檢測硬件電路是否有短路斷路虛焊等DS1302的硬件電路很簡單只通過3根線與單片機相連很容易檢測主要是檢查其引腳如晶振和電源等是否接好另外可以通過軟件來調(diào)試硬件如為了測試顯示電路連接是否正確可以編寫一個簡單的顯示程序來測試它接下來可進行軟件調(diào)試可以編寫只含DS1302的計時和讀寫程序顯示程序測試DS1302是否正常工作計時器最關鍵的是計時的精度電子萬年歷中DS1302電路使用專用的晶振經(jīng)測

44、試制作的電子萬年歷一星期快了3s左右誤差較大實驗設計中可換用標準晶振或用軟件進行修正6 結(jié)論本設計硬件電路較簡單所用器件較少電路中使用了AT89C51單片機DS1302時鐘芯片LM041L液晶顯示器等主要芯片實現(xiàn)了預計功能在對芯片的管腳功能和用法有充分的了解后根據(jù)設計要求設計硬件電路包括單片機控制電路時鐘電路存儲電路鍵盤掃描電路顯示電路和鬧鈴電路然后通過軟件編程實現(xiàn)了對年月日時分秒星期閏年和陰歷的自動調(diào)整用按鍵進行控制用液晶模塊進行顯示并具有鬧鈴功能實時日歷電子鐘可以正常顯示時間并進行時間調(diào)整基本完成了預期要實現(xiàn)的目標參考文獻1 郭天祥 新概念51單片機C語言教程M北京電子工業(yè)出版社20092

45、 吳金戌沈慶陽8051單片機實踐與應用北京清華大學出版社M北京北京航空航天大學出版社20035 公茂法單片機人機接口實例集北京北京航空航天大學出版社1998232596 楊輝先單片機原理及應用M北京人民郵電出版20067 何立明單片機高級教程應用與設計北京北京航天航空大學出版社200041491738 李廣弟朱月秀單片機基礎北京北京航空航天大學出版社2001836859 樓然苗李光飛MCS51系列單片機設計實例北京北京航天航空大學出版社20013758310 李華單片機原理與接口技術北京清華大學出版社338011 戢衛(wèi)平胡耀輝 單片機系統(tǒng)開發(fā)實例經(jīng)典M北京冶金工業(yè)出版社200612 王偉DS1

46、302上電子世界1995263513 王偉DS1302下電子世界1995324114 劉光潭中外集成電路簡明速察手冊上海電子工業(yè)出版社199115 一九九九年產(chǎn)品目錄第一期武漢力源股份有限公司199916 劉利液晶顯示原理上海電子工業(yè)出版社20025527017 李宏張家田液晶顯示器件應用技術北京機械工業(yè)出版社200415618318 沈慶陽漢字顯示應用技術上海電子工業(yè)出版社2002312813919 楊國田白焰董玲 51單片機實用C語言程序設計與典型實例M北京中國電力出版社200920 IMNEW RELEASES DATA BOOK VOLUME VAMERICA199621 AT89C5

47、1 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999dec22 Yang Y Yi J Woo YY and Kim B Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique Microw J 2001 44 12 pp 2036附錄1實時日歷電子鐘設計電路原理圖附錄2主程序clock基于DS1302的日歷時鐘include 包含單片機寄存器的頭文件include 包含_nop_ 函數(shù)定義的頭文件以下是D

48、S1302芯片的操作程序unsigned char code digit10 "0123456789" 定義字符數(shù)組顯示數(shù)字sbit DATA P11 位定義1302芯片的接口數(shù)據(jù)輸出端定義在P11引腳sbit RST P12 位定義1302芯片的接口復位端口定義在P11引腳sbit SCLK P10 位定義1302芯片的接口時鐘輸出端口定義在P11引腳sbit TIMEADDSET P30 位定義1302芯片的接口星期調(diào)整定義在P32引腳sbit TIMEDECSET P31 位定義1302芯片的接口星期調(diào)整定義在P32引腳sbit TIMEMODSET P32 位定義1

49、302芯片的接口星期調(diào)整定義在P32引腳sbit ALARM P36 位定義51單片機的接口鬧鐘輸出unsigned char TIMEMOD 1日歷結(jié)構(gòu)體包括年月日小時分秒 typedef struct SYSTEMTIME unsigned char Secondunsigned char Minuteunsigned char Hourunsigned char Dayunsigned char Monthunsigned char Year unsigned char Week Systemtime定義的時間類型 Systemtime Currenttime日歷結(jié)構(gòu)體包括鬧鐘的小時分秒

50、 unsigned char alarmhour 0alarmminute 0alarmsecond 0 分別儲存苗分小時日月年函數(shù)功能延時若干微秒入口參數(shù)n void delaynus unsigned char n unsigned char i for i 0i ni 函數(shù)功能向1302寫一個字節(jié)數(shù)據(jù)入口參數(shù)x void Write1302 unsigned char dat unsigned char i SCLK 0 拉低SCLK為脈沖上升沿寫入數(shù)據(jù)做好準備 delaynus 2 稍微等待使硬件做好準備 for i 0i 8i 連續(xù)寫8個二進制位數(shù)據(jù) DATA dat0x01 取出d

51、at的第0位數(shù)據(jù)寫入1302 delaynus 2 稍微等待使硬件做好準備 SCLK 1 上升沿寫入數(shù)據(jù) delaynus 2 稍微等待使硬件做好準備 SCLK 0 重新拉低SCLK形成脈沖 dat 1 將dat的各數(shù)據(jù)位右移1位準備寫入下一個數(shù)據(jù)位 函數(shù)功能根據(jù)命令字向1302寫一個字節(jié)數(shù)據(jù)入口參數(shù)Cmd儲存命令字dat儲存待寫的數(shù)據(jù) void WriteSet1302 unsigned char Cmdunsigned char dat RST 0 禁止數(shù)據(jù)傳遞 SCLK 0 確保寫數(shù)居前SCLK被拉低RST 1 啟動數(shù)據(jù)傳輸delaynus 2 稍微等待使硬件做好準備Write1302 Cmd 寫入命令字Write1302 dat 寫數(shù)據(jù)SCLK 1 將時鐘電平置于已知狀態(tài)RST 0 禁止數(shù)據(jù)傳遞 函數(shù)功能從1302讀一個字節(jié)數(shù)據(jù)入口參數(shù)x unsigned char Read1302 void unsigned cha