LCD顯示的指針式電子鐘

1、信息工程學(xué)院課程設(shè)計報告書題目: lcd顯示的指針式電子鐘 專 業(yè)：電子信息的科學(xué)與技術(shù)班 級： 0311410 學(xué) 號： 031141012 學(xué)生姓名： 何標(biāo) 指導(dǎo)教師： 高林 2014年 5 月 15 日 信息工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書學(xué) 號031141012學(xué)生姓名何標(biāo)專業(yè)（班級）電子信息設(shè)計題目lcd顯示的指針式電子鐘設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計要求本題目采用pg12864lcd液晶屏作為指針式電子鐘的顯示屏。液晶顯示屏模擬表盤與時針、分針、秒針顯示當(dāng)前時間。本電子鐘應(yīng)具有時鐘調(diào)整功能。lcd顯示當(dāng)前讀取的時間。設(shè)有3個功能鍵：“選擇”鍵、“調(diào)整”鍵和“確定”鍵。按一下“選擇”鍵，時鐘停止運行，進入時

2、鐘調(diào)整模式，按下“調(diào)整”鍵，調(diào)整時針。再按一下“選擇”鍵，進入分針調(diào)整模式，按下“調(diào)整”鍵，調(diào)整分針。結(jié)束調(diào)整后，按下“確定”鍵，時鐘繼續(xù)運行。在指針式顯示時間的同時，還有一個浮動窗口，該窗口中以數(shù)字形式顯示ds1302當(dāng)前的時鐘狀態(tài)。工作量字數(shù)要求：5000左右；圖紙數(shù)量：10張左右;注：可填寫課程設(shè)計報告的字數(shù)要求或要完成的圖紙數(shù)量。工作計劃參考資料1康華光，陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）m. 北京：高等教育出版社，20052皮文兵. 一種寬輸入范圍的gillbert模擬乘法器設(shè)計j. 電子設(shè)計應(yīng)用.2007.13（1）：88-903 張筑生. 微分半動力系統(tǒng)的不變集 d. 北京

3、: 北京大學(xué)數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)研究所, 19834 閆玉德 俞虹 mcs-51單片機原理與應(yīng)用 機械工業(yè)出版社5 周鳴爭 錢峰，微機原理與接口技術(shù)，電子科技大學(xué)出版社，2006年6 張靖武.周靈彬.單片機原理、應(yīng)用與proteus仿真7 潤景.基于proteus的51單片機設(shè)計與仿真8 江志紅.51單片機技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選9 周潤景.基于proteus的51單片機設(shè)計與仿真指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字 2014年5月20 日 學(xué)生姓名：何標(biāo) 學(xué)號：031141012 專業(yè)（班級）：電子信息 課程設(shè)計題目：lcd顯示的指針式電子鐘 指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)教師： 2014年 5 月 30 日信

4、息工程學(xué)院課程設(shè)計成績評定表 目錄1 任務(wù)提出與方案論證61.1設(shè)計要求61.2原理說明62 總體設(shè)計73 詳細設(shè)計83.1 at89c51單片機簡介83.2時鐘模塊設(shè)計93.3 顯示模塊設(shè)計103.4 設(shè)置模塊103.5 振蕩電路103.6 復(fù)位設(shè)置114 總結(jié)12參考文獻13附錄 仿真電路圖14摘 要單片機就是微控制器，是面向應(yīng)用對象設(shè)計、突出控制功能的芯片。單片機接上晶振、復(fù)位電路和相應(yīng)的接口電路，裝載軟件后就可以構(gòu)成單片機應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計就是應(yīng)用單片機強大的控制功能制作而成的指針式電子鐘，該指針式電子鐘實現(xiàn)如下功能：液晶屏模擬表盤與時分秒指針顯示當(dāng)前時鐘，k1鍵用于選擇調(diào)節(jié)對象，k2鍵

5、用于調(diào)整時分秒，在按下k4鍵時確定調(diào)節(jié)值，時鐘繼續(xù)運行。本設(shè)計采用的是at89c51單片機，at89c51單片機內(nèi)部帶有定時/計數(shù)功能，此定時功能是通過對外部晶振的脈沖進行計數(shù)，從而達到計時功能，只要使用11.0592的晶振就能實現(xiàn)零誤差的計時，因此可以利用此功能實現(xiàn)計時。芯片采用dallas公司的涓細充電時鐘芯片ds1302，該芯片通過簡單的串行通信與單片機進行通信，時鐘/日歷電路能夠?qū)崟r提供年、月、日、時分、秒信息，采用雙電源供電，當(dāng)外部電源掉電時能夠利用后備電池準(zhǔn)確計時。顯示器件采用pg12864lcd液晶，12864是一種圖形點陣液晶顯示器,它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及128×

6、;64全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(16×16點陣)漢字。通過此次設(shè)計能夠更加牢固的掌握單片機的應(yīng)用技術(shù)，增強動手能力、硬件設(shè)計能力以及軟件設(shè)計能力。關(guān)鍵詞 單片機 at89c51單片機 時鐘芯片ds1302 pg12864lcd液晶1 任務(wù)提出與方案論證組成框圖中包含顯示模塊，控制器，時間模塊，設(shè)置模塊。顯示模塊有l(wèi)cd12864來控制顯示，整個代碼實現(xiàn)主要由控制器來實現(xiàn)，時間模塊有ds1302來實現(xiàn)，可以顯示系統(tǒng)時間，也可自行調(diào)整，設(shè)置模塊為按鍵處理。具體模塊分析在相關(guān)的軟硬件設(shè)計中詳細介紹。本系統(tǒng)以at89c51單片機為控制核心，通過與ds

7、1302信獲取實時時間，并將得到的數(shù)據(jù)通過lcd12864液晶顯示出來，同時通過相應(yīng)的按鍵調(diào)整相應(yīng)的值。因此本設(shè)計可分為一下模塊：顯示模塊、實時時間計算模塊、設(shè)置模塊（時間設(shè)置模塊）。下面對各個模塊逐一進行論證分析。1.1設(shè)計要求本題目采用pg12864lcd液晶屏作為指針式電子鐘的顯示屏。液晶顯示屏模擬表盤與時針、分針、秒針顯示當(dāng)前時間。本電子鐘應(yīng)具有時鐘調(diào)整功能。lcd顯示當(dāng)前讀取的時間。設(shè)有3個功能鍵：“選擇”鍵、“調(diào)整”鍵和“確定”鍵。按一下“選擇”鍵，時鐘停止運行，進入時鐘調(diào)整模式，按下“調(diào)整”鍵，調(diào)整時針。再按一下“選擇”鍵，進入分針調(diào)整模式，按下“調(diào)整”鍵，調(diào)整分針。結(jié)束調(diào)整后，

8、按下“確定”鍵，時鐘繼續(xù)運行。在指針式顯示時間的同時，還有一個浮動窗口，該窗口中以數(shù)字形式顯示ds1302當(dāng)前的時鐘狀態(tài)。1.2原理說明pg12864是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器列驅(qū)動器及128*64全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示8*4個（16*16點陣）漢字。并行8線數(shù)據(jù)通信，黑色點陣，黃色背景，獨立的led背光光源。如何設(shè)計單片機與pg12864lcd液晶屏接口，并用軟件來控制pg12864lcd液晶屏來模擬顯示指針式電子鐘顯示時間是本題目的關(guān)鍵。2 總體設(shè)計按照功能要求，本時鐘系統(tǒng)的設(shè)計必須采用單片機軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，用單片機的自動控制能力配合按鍵控制，來控制

9、時鐘的調(diào)整及顯示。 本次設(shè)計時鐘電路，使用了at89c51單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省去了很多復(fù)雜線路，使電路簡明易懂，使用按鍵調(diào)整時分秒，同時使用c語言程序控制整個時鐘顯示，使編程變得更容易，這樣通過芯片和顯示屏完成設(shè)計。軟件采用可讀性強的c語言來寫，經(jīng)過keilc編譯通過，并最終將十六進制（hex）文件燒寫到單片機中。程序編寫采取模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計。語言程序可以分為幾個主要功能模塊程序：驅(qū)動程序，定時/計數(shù)器程序，鍵盤中斷掃描程序，pg12864lcd液晶顯示程序。3 詳細設(shè)計3.1 at89c51單片機簡介at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（

10、fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。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at89s51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。vcc：供電電壓。gnd：接地。   p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0

11、能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p

12、2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)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（ill）這是由于上拉的緣故。p3口除了作為一般的i/o口外，更重要的用途是他的第二功能，如下

13、所示：p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)寄存器寫選通）p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)寄存器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗接受一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在reset引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器pc指向0000h，p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h

14、地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變ram的狀態(tài)。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存

15、儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。  ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。    xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。    xtal2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性

16、：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2時鐘模塊設(shè)計實時時間計算模塊方案（1）：at89c51單片機內(nèi)部帶有定時/計數(shù)功能，此定時功能是通過對外部晶振的脈沖進行計數(shù)，從而達到計時功能，只要使用11.0592的晶振就能實現(xiàn)零誤差的計時，因此可以利用此功能實現(xiàn)計時，但因為只有單一的計時功能要實現(xiàn)“萬年歷”的功能需要較復(fù)雜的程序，而且如果單片機掉電無法繼續(xù)進行

17、計時，所以使用不便。方案（2）：ds1302是美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)ram，采用spi三線接口與cpu進行通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和ram數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達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行涓細電流充電的能力。利用單片機強大的控制功能就可實現(xiàn)實時計時的功能，而且消耗的系統(tǒng)資源少，程序簡單。綜合上述兩種方案，宜采用方案(2)實現(xiàn)實時計時功能。3.3 顯示模塊設(shè)計液

18、晶顯示模塊方案（1）：數(shù)碼管是利用發(fā)光二極管的特性組合而成數(shù)字顯示器件，通過控制相應(yīng)的二極管的狀態(tài)顯示相應(yīng)的數(shù)字。要使數(shù)碼管正常顯示就得有驅(qū)動電路驅(qū)動相應(yīng)的段碼，數(shù)碼管的現(xiàn)實方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，靜態(tài)顯示方式只適合顯示單個的數(shù)字，因此本設(shè)計應(yīng)采用動態(tài)顯示方式。由于動態(tài)顯示方式利用的是人眼視覺暫留的特性，掃描的時間應(yīng)不大于20毫秒，占用系統(tǒng)資源大，而且顯示的個數(shù)和字型有限，在本設(shè)計中不易采用。方案（2）：12864是一種圖形點陣液晶顯示器,它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及128×64全點陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示8×4個(16×16點陣)漢字。

19、該類液晶顯示模塊（即ks0108b及其兼容控制驅(qū)動器）的指令系統(tǒng)比較簡單，總共只有七種。關(guān)于行列和頁的解釋：從上向下共64行，每8行為一頁，共八頁，從左到右共128列，左半屏0到63列，右半屏0到63列。顯示時，每頁以列為單位顯示。綜合比較上述兩種方案，應(yīng)采用12864液晶組成本設(shè)計的顯示模塊。3.4 設(shè)置模塊設(shè)置模塊采用三個按鍵與p3.2經(jīng)過與門連接按鍵與單片機的接口電路圖3-5按鍵問題：通過與門來控制，程序是中斷驅(qū)動的，其中k1為選擇按鍵，k2為調(diào)整按鍵，k3是確定按鈕，實現(xiàn)時分秒的調(diào)整。相應(yīng)的引腳接到p3.0, p3.1. p3.3上，共同控制電子時鐘的調(diào)整。選用輕觸按鈕型號為xdjt1

20、102s(輕觸開關(guān)貼系列)。3.5 振蕩電路本設(shè)計51芯片選用內(nèi)部振蕩器方式。由于本設(shè)計的時間由內(nèi)部定時器中斷與軟件計數(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的，所以從計算方便以及系統(tǒng)的效率上考慮，本設(shè)計選用12mhz頻率的晶振，電路原理圖如下：圖3-6 at89c51的振蕩電路3.6 復(fù)位設(shè)置本設(shè)計使用上電復(fù)位電路。單片機晶振為12mhz，起振時間將近1ms，單片機2個機器周期的時間為2us。單片機每次上電復(fù)位所需的最短延時應(yīng)該不小于treset。這里，treset等于上電延時與起振延時之和。從實際上講，延遲一個treset往往還不夠，不能夠保障單片機有一個良好的工作開端。復(fù)位電路把單片機鎖定在復(fù)位狀態(tài)上并且維持一個延

21、時（記作trst），以便給予電源電壓從上升到穩(wěn)定的一個等待時間；在電源電壓穩(wěn)定之后，再插入一個延時，給予時鐘振蕩器從起振到穩(wěn)定的一個等待時間；在單片機開始進入運行狀態(tài)之前，還要至少推遲2個機器周期的延時間。單片機是高電平的時候復(fù)位,一般是用電阻和電容組成的，電容充電的時rst復(fù)位端為高電平,此時單片機開始復(fù)位.電容充電完成,此時單片機復(fù)位完成。圖3-7 at89c51上電復(fù)位電路4 總結(jié)通過這次的單片機課程設(shè)計，我更進一步了解到單片機的優(yōu)點和強大功能,在查找資料的過程中,認識到單片機應(yīng)用的廣泛性。 在設(shè)計中，我通過查閱各種單片機資料，并以單片機課程設(shè)計指導(dǎo)書作為參考，在廖老師的細心指導(dǎo)下，我終于歷經(jīng)兩周的時間完成了這次單片機的設(shè)計，這次單片機的設(shè)計不僅使我對單片機課程有了進一步的了解，同時更加深了我對單片機的應(yīng)用。學(xué)完單片機課程后我只是對單片機有了一些理論的了解，但這次單片機課程設(shè)計卻加深了我對