基于AT89C51單片機(jī)的LCD電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)論文

1、 . . . YanCheng Institute of Technology課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)專業(yè)（工業(yè)）自動化學(xué)生班級學(xué)號完成日期第1章 電子時(shí)鐘的工作原理本次設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，使用了AT89C51單片機(jī)芯片控制電路，單片機(jī)控制電路簡單且省去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡明易懂，用C語言程序來控制整個(gè)時(shí)鐘的顯示，使得編程變得更容易，這樣通過五個(gè)模塊：芯片、顯示屏、看門狗、電源、時(shí)鐘即可滿足設(shè)計(jì)要求。此設(shè)計(jì)原理圖框圖如圖1-1所示，此電路包括以下五個(gè)部分：單片機(jī)、時(shí)鐘電路、看門狗、液晶屏、電源模塊、時(shí)鐘振蕩電路。AT89C51主控模塊DS1232時(shí)鐘

2、電路時(shí)鐘振蕩模塊DS1232看門狗LCD1602顯示模塊電源模塊圖1-1 主電路設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)采用C語言程序設(shè)計(jì)，使單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示年、月、日、時(shí)、分、秒，當(dāng)秒計(jì)數(shù)滿60時(shí)就向分進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按“23翻0”規(guī)律計(jì)數(shù)。時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計(jì)時(shí)發(fā)生誤差的時(shí)候可以用校時(shí)電路進(jìn)行校正。設(shè)計(jì)采用的是時(shí)、分、秒顯示，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理同時(shí)在LCD上顯示。第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與元件2.1 AT89C51芯片AT89C51 是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的8 位Flash ROM 單片機(jī)。其最突出的優(yōu)點(diǎn)是片ROM 為Flash ROM

3、，可擦寫1000 次以上，應(yīng)用并不復(fù)雜的通用ROM 寫入器就能方便的擦寫，讀取也很方便，價(jià)格低廉，具有片程序ROM 二級系統(tǒng)。因此可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51 包含以下一些功能部件：（1）一個(gè)8 位CPU ；（2）一個(gè)片振蕩器和時(shí)鐘電路；（3）4KB Flash ROM ；（4）128B RAM；（5）可尋址64KB 的外ROM 和外RAM 控制電路；（6）兩個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；（7）21 個(gè)特殊功能寄存器；（8）4 個(gè)8 位并行I/O 口；（9）一個(gè)可編程全雙工串行口；（10）5 個(gè)中斷源，可設(shè)置成2 個(gè)優(yōu)先級。AT89C51 單片機(jī)一般采用雙列直插DIP 封裝，共40 個(gè)引

4、腳，圖2-1 為其引腳排列圖。40 個(gè)引腳大致可分為4 類：電源、時(shí)鐘、控制各I/O 引腳。圖2-1 AT89C51引腳圖2.1.1 電源Vcc芯片電源，接+5V；GND接地端。2.1.2 時(shí)鐘XTAL1、XTAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。2.1.3 控制線控制線共有4 根，其中3 根是復(fù)用線。所謂復(fù)用線是指具有兩種功能，正常使用時(shí)是一種功能，在某種條件下是另一種功能。1、ALE/ PROG 地址鎖存允許/片EPROM 編程脈沖。（1）ALE 功能：用來鎖存P0 口送出的低八位地址。AT89C51 在并行擴(kuò)展外存儲器時(shí)，P0 口用于分時(shí)傳送低8 位地址和數(shù)據(jù)信號，且均為二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)AL

5、E 信號有效時(shí)，P0 口傳送的是低8 位地址信號；ALE 信號無效時(shí)，P0 口傳送的是低8 位地址信號。在ALE 信號的下降沿，鎖定P0 口傳送的容，即低8 位地址信號。需要指出的是，當(dāng)CPU 不執(zhí)行訪問外RAM 指令，ALE 以時(shí)鐘振蕩頻率1/6 的固定頻率輸出，因此ALE 信號也可作為外部芯片CLK 時(shí)鐘或其他需要。但是，當(dāng)CPU 執(zhí)行MOVX 指令時(shí)，ALE 將跳過一個(gè)ALE 脈沖。（2） PROG 功能：片EPROM 的芯片，在EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。2、 PSEN 外ROM 讀選通信號。89C51 讀外ROM 時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期PSEN 兩次有效輸出。PSEN 可作為

6、外ROM芯片輸出允許OE 的選通信號。在讀ROM 或讀外RAM 時(shí)， PSEN 無效。3、RST/VPD復(fù)位/備用電源。（1）正常工作時(shí)，RST 端為復(fù)位信號輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，AT89C51 芯片即實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開始，CPU 從0000H 開始執(zhí)行指令。（2）VPD 功能：在VCC 掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由VPD 向片RAM供電，以保持片RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。4、EA /VPP外ROM 選擇/片EPROM 編程電源。（1） EA 功能：正常工作時(shí)， EA 為外ROM 選擇端。AT89C51 單片機(jī)ROM 尋址圍為64KB，其中4K

7、B 在片，60KB 在片外。當(dāng)EA 保持高電平時(shí)，先訪問ROM，但當(dāng)PC 值超過4KB 時(shí)，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外ROM 中的程序。當(dāng)EA 保持低電平時(shí)，則只訪問外ROM，不管芯片有否ROM。（2）VPP 功能：片有EPROM 的芯片，在EPROM 編程期間，此引腳用于施加編程電源。2.1.4 I/O引腳AT89C51 有P0、P1、P2、P3 4 個(gè)8 位并行I/O 端口，共32 個(gè)引腳。P0 口是一組8 位漏級開路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8 個(gè)TTL 邏輯門電路，對端口寫1 時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，它是

8、分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低8 位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了部的上拉電阻。在Flash 編程時(shí)，P0 端口接收指令字節(jié)；而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 口是帶部上拉電阻的雙向I/O口，向P1口寫入1時(shí)P1口被部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部信號拉低的P1口會因?yàn)椴可侠敵鲆粋€(gè)電流。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。P2 口是帶部上拉電阻的雙向I/O口，向P2口寫入1時(shí)P2口被部上拉為高電平可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P2口會因?yàn)椴可侠敵鲭娏?。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX DP

9、TR指令)時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)，當(dāng)使用8位尋址方式(MOVXRI)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口發(fā)送P2特殊功能寄存器的容，在整個(gè)訪問期間不改變。Flash編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P2也接收高位地址和一些控制信號。P3 口是帶部上拉電阻的雙向I/O口，向P3口寫入1時(shí)P3口被部上拉為高電平可用作輸入口，當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P3口會因?yàn)椴可侠敵鲭娏?。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的是它的第二功能，如表2-1所示：表2-1 P3端口的特殊功能 端口引腳兼 用 功 能P3.0RXD 串行輸入口 P3.1TXD 串行輸出口 P3.2/INT0 外部中斷0 P3.3/INT1 外部中

10、斷1 P3.4T0 定時(shí)器0的外部輸入 P3.5T1 定時(shí)器1的外部輸入 P3.6/WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3.7/RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 2.2 DS1302芯片DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。有主

11、電源和備份電源雙引腳，而且備份電源可由大容量電容（1F）來替代。需要強(qiáng)調(diào)的是，DS1302需要使用32.768KHz的晶振。DS1302 包含以下一些功能部件：（1）實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對秒、分、時(shí)、日、周、月以與帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)；（2）用于高速數(shù)據(jù)暫存的31×8位RAM；（3）最少引腳的串行I/O；（4）2.55.5V 電壓工作圍；（5）2.5V時(shí)耗電小于300nA；（6）用于時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)讀/寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式；（7）簡單的3線接口；（8）可選的慢速充電（至VCC1）的能力。2.2.1 DS1302數(shù)據(jù)操作原理DS1302在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把R

12、ST腳置為高電平，然后把8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿被輸入。無論是讀周期還是寫周期，開始8位指定40個(gè)寄存器中哪個(gè)被訪問到。在開始8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)寫入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8加8，在多字節(jié)方式下為8加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá)248字節(jié)數(shù)。DS1302的部結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。圖2-2 DS1302部結(jié)構(gòu)圖2.2.2 DS1302 的引腳圖與功能DS1302 的引腳圖如圖2-3所示。圖2-3 DS1302引腳圖DS1302 各引腳功能：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2>V

13、cc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。 SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。引腳功能如表2-2所示：表2-2 DS1302引腳功能說明引腳號名稱功能1VCC1備份電源輸入2X132.768KHz晶振輸入3X232.768KHz晶振輸出4GND地5RST控制移位寄存器/復(fù)位6I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出7SCLK串行時(shí)鐘8VCC2主

14、電源輸入2.2.3 DS1302的寄存器 1、DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有12個(gè)，其中有7個(gè)寄存器（讀時(shí)81h8Dh，寫時(shí)80h8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式，如表2-3所示：表2-3 DS1302的日歷、時(shí)鐘寄存器與其控制字寄存器名命令字取值圍各位容寫操作讀操作76543210秒寄存器 80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010MINMIN時(shí)寄存器84H85H01-12或00-2312/24010HRHR日寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月寄存器88H89H01-1200010MMONTH周寄存器8A

15、H8BH01-0700000DAY年寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR控制8EH8FH-WP0000000秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（CH）。當(dāng)該位置為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行。 小時(shí)寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。當(dāng)為高時(shí)，選擇12小時(shí)模式。在12小時(shí)模式時(shí)，位5是 ，當(dāng)為1時(shí)，表示PM。在24小時(shí)模式時(shí)，位5是第二個(gè)10小時(shí)位?？刂萍拇嫫鳎?Fh、8Eh）的位7是寫保護(hù)位（WP），其它7位均置為0。在任何的對時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須

16、為0。當(dāng)WP位為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。2、DS1302的工作模式寄存器所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。突發(fā)模式寄存器如表2-4所示：表2-4突發(fā)模式寄存器工作模式寄存器讀寄存器寫寄存器時(shí)鐘突發(fā)模式CLOCK BURSTBFHBEHRAM突發(fā)模式RAM BURSTFFHFEH 3、DS1302還有涓流充電寄存器等。2.2.4 DS1302的控制字DS1302的控制字如下表所示：表2-5控制字（即地址與命令字節(jié)）765432101RAMA4A3A2A1A0RD控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6：如果為

17、0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；位5至位1（A4A0）：指示操作單元的地址；位0（最低有效位）：如為0，表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作?？刂谱挚偸菑淖畹臀婚_始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè) SCLK脈沖的下降沿，讀出 DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。2.2.5 DS1302時(shí)序CE 輸入驅(qū)動高啟動所有的數(shù)據(jù)傳輸。CE 輸入有兩個(gè)功能。首先，CE打開控制邏輯，允許訪問的移位寄存器的地址/命令序列。其次，CE 提供了一個(gè)終止單字節(jié)或

18、多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸方法。一個(gè)時(shí)鐘周期是由一個(gè)下降沿之后的上升沿序列。對于數(shù)據(jù)傳輸而言，數(shù)據(jù)必須在有效的時(shí)鐘的上升沿輸入，在時(shí)鐘的下降沿輸出。如果CE 為低，所有的I/ O 引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，數(shù)據(jù)傳輸終止。對于數(shù)據(jù)輸入：開始的8 個(gè)SCLK 周期，輸入寫命令字節(jié)，數(shù)據(jù)字節(jié)在后8 個(gè)SCLK 周期的上升沿輸入。數(shù)據(jù)輸入位0 開始。對于數(shù)據(jù)輸出：開始的8 個(gè)SCLK 周期，輸入一個(gè)讀命令字節(jié)，數(shù)據(jù)字節(jié)在后8 個(gè)SCLK 周期的下降沿輸出。注意，第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的第一個(gè)下降沿發(fā)生后，命令字的最后一位被寫入，命令字節(jié)的最后一位被寫入。當(dāng)CE 仍為高時(shí)。如果還有額外的SCLK 周期，DS1302 將重新發(fā)送數(shù)

19、據(jù)字節(jié)，這使DS1302 具有連續(xù)突發(fā)讀取的能力。DS1302數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖2-4所示：圖2-4 數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序2.3 DS1232芯片DS1232是由美國DALLAS公司生產(chǎn)的微處理器監(jiān)控電路，采用8腳DIP封裝，具有看門狗功能的電源監(jiān)測芯片，在電源上電、斷電、電壓瞬態(tài)下降和死機(jī)時(shí)都會輸出一個(gè)復(fù)位脈沖。DS1232的的主要特點(diǎn)：（1）在微處理器失控狀態(tài)下可以停止和重新啟動微處理器；（2）具有8腳DIP封裝和16腳SOIC貼片封裝兩種形式，可以滿足不同設(shè)計(jì)要求；（3）微處理器掉電或電源電壓瞬變時(shí)可自動復(fù)位；（4）具有5%或10%的兩種電源監(jiān)測精度。2.3.1 DS1232引腳功能與部結(jié)構(gòu)DS1

20、232各引腳功能：RESTE：復(fù)位鍵連接引腳，直接連接復(fù)位鍵；TD ：看門狗定時(shí)器延時(shí)設(shè)置。如果連接到地，輸入給看門狗的脈沖間隔不得大于150毫秒；如果不連接，脈沖間隔不得大于600毫秒；如果連接到電源，脈沖間隔不得大于1.2秒；TOL ：選擇5%或10%的電源監(jiān)測精度。如果這個(gè)引腳連接到地，當(dāng)電源下降到4.75V時(shí)芯片將輸出一個(gè)復(fù)位脈沖；如果這個(gè)引腳連接到5V，只有當(dāng)電源下降到4.5V時(shí)芯片才輸出一個(gè)復(fù)位脈沖；GND ：地線；RST：復(fù)位高脈沖輸出引腳；RST：復(fù)位低脈沖輸出引腳；ST：看門狗脈沖輸入，低脈沖有效；VCC：5V電源。DS1232的引腳如圖2-5所示：圖2-5 DS1232的引

21、腳圖芯片DS1232在系統(tǒng)工作時(shí)，必須不間斷的給引腳7輸入一個(gè)脈沖系列，這個(gè)脈沖的時(shí)間間隔由引腳2設(shè)定，如果脈沖間隔大于引腳2的設(shè)定值，芯片將輸出一個(gè)復(fù)位脈沖使單片機(jī)復(fù)位。一般將這個(gè)功能稱為看門狗，將輸入給看門狗的一系列脈沖稱為“喂狗”。這個(gè)功能可以防止單片機(jī)系統(tǒng)死機(jī)。DS1232部結(jié)構(gòu)如圖2-6所示：電壓偏差監(jiān)測環(huán)節(jié)數(shù)字彩排環(huán) 節(jié) 門電路 (與門)數(shù)字延時(shí)環(huán) 節(jié) 按鍵防抖時(shí)間溢出比 復(fù)位輸出電壓傳感器RST圖2-6 DS1232部結(jié)構(gòu)2.3.2 DS1232的功能 1、電源電壓監(jiān)視 DS1232能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測向微處理器供電的電源電壓，當(dāng)電源電壓VCC低于預(yù)置值時(shí),DS1232的第5腳和第6腳輸

22、出互補(bǔ)復(fù)位信號RST和/RST。預(yù)置值通過第3腳(TOL)來設(shè)定；當(dāng)TOL接地時(shí),RST和/RST信號在電源電壓跌落至4.75V以下時(shí)產(chǎn)生；當(dāng)TOL與VCC相連時(shí),只有當(dāng)VCC跌落至4.5V以下時(shí)才產(chǎn)生RST和/RST信號。當(dāng)電源恢復(fù)正常后,RST和/RST信號至少保持250ms，以保證微處理器的正常復(fù)位。 2、按鍵復(fù)位 在單片機(jī)產(chǎn)品中,最簡單的按鍵復(fù)位電路是由電阻和電容構(gòu)成的,如果系統(tǒng)擴(kuò)展存在需要和微處理器同時(shí)復(fù)位的其他接口芯片，這種簡單的阻容復(fù)位電路往往不能滿足整體復(fù)位的要求。DS1232提供了可直接連接復(fù)位按鍵的輸入端/PBSEN(第1腳)，在該引腳上輸入低電平信號，將在/RST和RST

23、端輸出至少250ms的復(fù)位信號。3、看門狗定時(shí)器在DS1232部集成有看門狗定時(shí)器,當(dāng)DS1232的ST端在設(shè)置的周期時(shí)間沒有有效信號到來時(shí)，DS1232的RST和RST端將產(chǎn)生復(fù)位信號以強(qiáng)迫微處理器復(fù)位。這一功能對于防止由于干擾等原因造成的微處理器死機(jī)是非常有效的。看門狗定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由DS1232的TD引腳確定，見表2-6所示：表2-6 看門狗定時(shí)器定時(shí)時(shí)間設(shè)置TD引腳連接至定時(shí)時(shí)間最小值典型值最大值地（GND）62.5ms150ms250ms浮空250ms600ms1000ms電源（Vcc）500ms1200ms2000ms看門狗定時(shí)器的周期輸入信號ST可以從微處理器的地址信號、數(shù)據(jù)信

24、號或控制信號中獲得，不論哪種信號都必須能夠周期性的訪問DS1232，對于MCS51系列單片機(jī)，推薦使用ALE信號。2.4 LCD1602液晶顯示LCD1602是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器模塊，它顯示的容量為2行16個(gè)字共32個(gè)字符。它由若干個(gè)5×7或者5×11點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。模塊采用數(shù)字式接口，能夠方便地與單片機(jī)等控制類芯片進(jìn)行通信。由于其具有體積小、重量輕、顯示質(zhì)量高、功耗低等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于智能化儀器儀表的顯示器件。2.4.1 LCD1602引腳與功能 LCD1602的引腳如圖2-7所示：（1）GND：地電源。（2）

25、Vcc：接+5V電源。（3）VL：液晶顯示器對比度調(diào)整端。接+5V電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的精密電位器調(diào)整對比度，一般對比電壓為0.7V左右。（4）RS：寄存器選擇。高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，否則選擇指令寄存器。（5）：讀寫信號線。高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平為高電平時(shí)可以讀出忙信號，當(dāng)RS為高電平為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。（6）E：使能端。當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。（7）D1D8：8位雙向數(shù)據(jù)線。 （8）BLA：背光源正極；（9）BL

26、K：背光源負(fù)極。圖2-7 LCD1602引腳圖LCD1602引腳功能表如下表2-7所示：表2-7 LCD1602引腳功能表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極LCD1602液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符圖有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是0100

27、0001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。 LCD1602液晶模塊部的控制器共有11條控制指令,如表2-8所示：表2-8 LCD1602控制命令表指令RSR/WD8D7D6D5D4D3D2D1清顯示0000000001光標(biāo)返回000000001*置輸入模式00000001I/DS顯示開/關(guān)控制0000001DCB光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*置功能00001DLNF*置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址（ADD）讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址（AC）寫數(shù)到CGRAMD或D

28、RAM10要寫的數(shù)從CGRAMD或DRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù) 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的（說明：1為高電平，0為低電平）。 指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)。 B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令5：光標(biāo)

29、或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動顯示的文字，低電平時(shí)移動光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線。N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。F：低電平時(shí)顯示5X7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符（有些模塊是 DL：高電平時(shí)為8位總線，低電平時(shí)為4位總線）。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令9：讀出忙信號和光標(biāo)地址。BF為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙，模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)。 指令10：寫數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù)。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令

30、之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志位是不是為低電平，是低電平則表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。表2-9為 LCD1602的部顯示地址。表2-9 LCD1602的部顯示地址123·····141516第一行80H81H82H·····8DH8EH8FH第二行0C0H0C1H0C2H·····0CDH0CEH0CFH第3章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)流程圖與源代碼設(shè)計(jì)3.1.1 主程序流程圖設(shè)計(jì)液晶

31、屏通信引腳定義DS1302通信引腳定義數(shù)據(jù)設(shè)定引腳定義開始引腳定義地址定義程序開始初始化液晶屏讀取DS1302程序數(shù)據(jù)分離送顯示緩存日歷顯示子程序數(shù)據(jù)存儲地址顯示數(shù)據(jù)緩沖地址初始化液晶屏幕顯示初始畫面清液晶屏幕顯示空白讀DS1302程序分離數(shù)據(jù)子程序?qū)懼噶畹揭壕磷x數(shù)據(jù)到液晶屏圖3-1 主程序流程圖3.1.2 子程序流程圖設(shè)計(jì)1、 DS1302 定時(shí)器中斷子程序流程圖YYYYYYYNNNNNNNNY開始給定時(shí)器再次賦值判斷是否計(jì)滿18次秒加1，判斷是否等于60分加1，秒置0，判斷分是否等于60時(shí)加1，分置0，判斷時(shí)是否等于24日加1，時(shí)置0，判斷該年是否為閏年判斷日是否到月底月加1，日置1，判

32、斷月是否等于12年加1，月置1，判斷年是否為100執(zhí)行年、月、日、時(shí)、分、秒的顯示結(jié)束圖3-2 DS1302中斷流程圖 程序主要實(shí)現(xiàn)對DS1302寫保護(hù)、充電，對年、月、日、時(shí)、分、秒等寄存器的讀寫操作。在讀寫操作子程序中都執(zhí)行了關(guān)中斷指令，因?yàn)樵诖型ㄐ艜r(shí)對時(shí)序要求比較高，而且在此是用I/O口軟件模擬串行時(shí)鐘脈沖，所以在通信過程中最好保證傳輸?shù)倪B續(xù)性，不要允許中斷，如圖3-2所示。2、 LCD1602 流程圖 程序主要實(shí)現(xiàn)對信息的顯示，包括年、月、日、時(shí)、分、秒等信息，在這里要注意它的讀寫控制指令。其流程圖如圖3-3所示。開始RW和E都置零設(shè)置點(diǎn)陣8位數(shù)據(jù)接口，兩行顯示開顯示，不顯示光標(biāo)地址

33、指針加一，畫面不一定刷新，全部清零給地址，從第一行開始寫顯示第一行數(shù)據(jù)給第二行地址，顯示第二行數(shù)據(jù)結(jié)束圖3-3 LCD1602初始化流程圖3.1.3 子程序源代碼設(shè)計(jì)詳見附錄一3.1.3 設(shè)計(jì)原理圖詳見附錄二附錄一/*程序名稱：基于單片機(jī)和時(shí)鐘芯片DS1302的電子時(shí)鐘程序功能： 時(shí)鐘芯片采用DS1302顯示采用液晶屏LCD1602*/ #include<reg51.h> /包含單片機(jī)寄存器的頭文件#include<intrins.h> /包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned

34、int/*以下是DS1302芯片的操作程序*/uchar 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P1.1引腳sbit RST=P12; /位定義1302芯片的接口，復(fù)位端口定義在P1.1引腳sbit SCLK=P10; /位定義1302芯片的接口，時(shí)鐘輸出端口定義在P1.1引腳/*函數(shù)功能：延時(shí)若干微秒入口參數(shù)：n*/ void delaynus(uchar n) uchar i; for(i=0;i<n;i+) ;/*函數(shù)功能：向1302寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)入口參

35、數(shù)：x*/ void Write1302(uchar dat) uchar i; SCLK=0; /拉低SCLK，為脈沖上升沿寫入數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備 delaynus(2); /稍微等待，使硬件做好準(zhǔn)備 for(i=0;i<8;i+) /連續(xù)寫8個(gè)二進(jìn)制位數(shù)據(jù) DATA=dat&0x01; /取出dat的第0位數(shù)據(jù)寫入1302delaynus(2); /稍微等待，使硬件做好準(zhǔn)備SCLK=1; /上升沿寫入數(shù)據(jù)delaynus(2); /稍微等待，使硬件做好準(zhǔn)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(zhǔn)備寫入下一個(gè)數(shù)據(jù)位 /

36、*函數(shù)功能：根據(jù)命令字，向1302寫一個(gè)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(uchar Cmd,uchar 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(zhǔn)備Write1302(Cmd); /寫入命令字Write1302(dat); /寫數(shù)據(jù)SCLK=1; /將時(shí)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(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)入口參數(shù)：x*/ uchar Read1302(void) uchar

37、 i,dat;delaynus(2); /稍微等待，使硬件做好準(zhǔn)備for(i=0;i<8;i+) /連續(xù)讀8個(gè)二進(jìn)制位數(shù)據(jù) dat>>=1; /將dat的各數(shù)據(jù)位右移1位，因?yàn)橄茸x出的是字節(jié)的最低位if(DATA=1) /如果讀出的數(shù)據(jù)是1 dat|=0x80; /將1取出，寫在dat的最高位 SCLK=1; /將SCLK置于高電平，為下降沿讀出 delaynus(2); /稍微等待 SCLK=0; /拉低SCLK，形成脈沖下降沿 delaynus(2); /稍微等待 return dat; /將讀出的數(shù)據(jù)返回 /*函數(shù)功能：根據(jù)命令字，從1302讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)入口參數(shù)：C

38、md*/ uchar ReadSet1302(uchar Cmd) uchar dat; RST=0; /拉低RST SCLK=0; /確保寫數(shù)居前SCLK被拉低 RST=1; /啟動數(shù)據(jù)傳輸 Write1302(Cmd); /寫入命令字 dat=Read1302(); /讀出數(shù)據(jù) SCLK=1; /將時(shí)鐘電平置于已知狀態(tài) RST=0; /禁止數(shù)據(jù)傳遞 return dat; /將讀出的數(shù)據(jù)返回/*函數(shù)功能： 1302進(jìn)行初始化設(shè)置*/ void Init_DS1302(void) WriteSet1302(0x8E,0x00); /根據(jù)寫狀態(tài)寄存器命令字，寫入不保護(hù)指令 WriteSet13

39、02(0x80,(0/10)<<4|(0%10); /根據(jù)寫秒寄存器命令字，寫入秒的初始值 /'/'除法運(yùn)算，取整；'%'取模運(yùn)算，取余 /數(shù)據(jù)前四位為十位，后四位為個(gè)位，詳見寄存器表 WriteSet1302(0x82,(0/10)<<4|(0%10); /根據(jù)寫分寄存器命令字，寫入分的初始值WriteSet1302(0x84,(12/10)<<4|(12%10); /根據(jù)寫小時(shí)寄存器命令字，寫入小時(shí)的初始值WriteSet1302(0x86,(01/10)<<4|(01%10); /根據(jù)寫日寄存器命令字，寫入日

40、的初始值WriteSet1302(0x88,(06/10)<<4|(06%10); /根據(jù)寫月寄存器命令字，寫入月的初始值WriteSet1302(0x8c,(10/10)<<4|(10%10); /根據(jù)寫小時(shí)寄存器命令字，寫入小時(shí)的初始值/*以下是對液晶模塊的操作程序*/sbit RS=P20; /寄存器選擇位，將RS位定義為P2.0引腳sbit RW=P21; /讀寫選擇位，將RW位定義為P2.1引腳sbit E=P22; /使能信號位，將E位定義為P2.2引腳sbit BF=P07; /忙碌標(biāo)志位，將BF位定義為P0.7引腳/*函數(shù)功能：延時(shí)1ms(3j+2)*i

41、=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以認(rèn)為是1毫秒*/void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i<10;i+) for(j=0;j<33;j+) ; /*函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒入口參數(shù)：n*/ void delaynms(unsigned char n) unsigned char i;for(i=0;i<n;i+) delay1ms(); /*函數(shù)功能：判斷液晶模塊的忙碌狀態(tài)返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙*/bit BusyTest(void) bit resu

42、lt;RS=0; /根據(jù)規(guī)定，RS為低電平，RW為高電平時(shí)，可以讀狀態(tài) RW=1; E=1; /E=1，才允許讀寫 _nop_(); /空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 result=BF; /將忙碌標(biāo)志電平賦給result E=0; /將E恢復(fù)低電平 return result; /*函數(shù)功能：將模式設(shè)置指令或顯示地址寫入液晶模塊入口參數(shù)：dictate*/void WriteInstruction (uchar dictate) while(BusyTest()=1); /如果忙就等待 RS=0; /根據(jù)規(guī)定，RS和R/W同

43、時(shí)為低電平時(shí)，可以寫入指令 RW=0; E=0; /E置低電平(根據(jù)表8-6，寫指令時(shí)，E為高脈沖， / 就是讓E從0到1發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置"0" _nop_(); _nop_(); /空操作兩個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 P0=dictate; /將數(shù)據(jù)送入P0口，即寫入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=1; /E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=0; /當(dāng)E由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行命令 /*函數(shù)功能：指定字符顯示的實(shí)際地址入口參數(shù)：x*/ void WriteAddress(uchar x) WriteInst