單片機液晶顯示萬年歷單片機課程設計報告

1、單片機原理及應用課程設計報告課題名稱： 單片機液晶顯示“萬年歷” 分 院： 機械與電氣工程學院 教 研 室： 電氣工程及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 二一三 年 五 月單片機液晶顯示“萬年歷”一、 設計任務1、用字符型液晶顯示模塊lcd1602顯示萬年歷的日期/時間等，如下圖所示（僅供參考，可個性化差異設計，如顯示學號等）：2012/05/01 dhy16:47:58 1237892、單片機與實時時鐘芯片ds1302之間通過spi接口實現(xiàn)“日期/時間”數(shù)據(jù)的采集。3、用3×4行列式鍵盤進行校時，共有“1、2、3、4、5、6、7、8、9、0” 、“校時（閃爍）”和

2、“（年/月/日/時/分/秒）切換”等十二個按鍵。二、 硬件設計1.系統(tǒng)框圖按照系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時控模塊、顯示驅動及顯示模塊和鍵盤接口模塊共4個模塊組成，電路系統(tǒng)構成框圖如圖1-1所示。圖1-1電子萬年歷電路系統(tǒng)構成框圖主控芯片使用51系列at89c51單片機，時鐘芯片使用美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘ds1302。采用ds1302作為計時芯片，可以做到計時準確。更重要的是，ds1302可以在很小電流的后備電源（2.55.5v電源，在2.5v時耗電小于300na），而且ds1302可以編程選擇多種充電電流來對后備電源進行慢速充電，可以

3、保證后備電源基本不耗電。顯示驅動采用排阻respack-8驅動和lm016l液晶顯示 、圖條/柱圖顯示或64 點陣顯示接口的小型串行輸入/輸出芯片。片內包括bcd 譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅動器和8*8 靜態(tài)ram。respack-8需九導線連接，每位顯示數(shù)字有一個地址由微處理器寫入。允許使用者選擇每位是bcd 譯碼或不譯碼。使用者還可選擇停機模式、數(shù)字亮度控制、從18 選擇掃描位數(shù)和對所有l(wèi)cd顯示器的測試模式。顯示模塊采用普通的lcd顯示屏。2.各部分介紹（包括電路和主要器件介紹）2.1電路設計如圖2-1示為電子萬年歷電路設計原理圖，系統(tǒng)由主控制器at89c51、時鐘電路ds1302

4、、顯示驅動respack-8電路，lm016l液晶顯示電路及鍵掃描電路組成。圖2-1 電子萬年歷電路原理圖2.2系統(tǒng)硬件概述2.2.1 主控制器at89c51atmel公司生產的at89c51單片機采用高性能的靜態(tài)80c51設計，并采用先進工藝制造，還帶有非易失性flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的8位cmos微處理芯片，市場應用最多。其主要特點如下：8kb flash rom，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。 256字節(jié)內部ram； 電源控制模式； 時鐘可停止和恢復； 空閑模式； 掉電模式； 6個中斷源； 4個中斷優(yōu)先級； 4個8位i/o口； 全雙工增強型tuar； 3個1

5、6位定時/計數(shù)器：t0、t1(標準80c51)和增加的t2（捕獲和比較） 全靜態(tài)工作方式：024mhz2.2.2 時鐘電路ds1302 ds1302的性能特性： 實時時鐘，可對秒、分、時、日、周、月以及帶閏年補償?shù)哪赀M行比較； 用于高速數(shù)據(jù)暫存的31*8位ram； 最少引腳的串行i/o； 2.55.5v電壓工作范圍； 2.5v時電流小于300na； 用于時鐘或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； 簡單的三線接口； 可選的慢速充電（至vcc1）的能力。ds1302在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把rst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

6、被訪問到。在開始8個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器后，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8，在多字節(jié)方式下為8+字節(jié)數(shù)，最大可達248字節(jié)數(shù)。如果在傳送過程中置rst腳為低電平，則會終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在vcc2.5v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。2.3主要單元電路的設計2.3.1顯示電路顯示部分采用普通的lm016l液晶顯示，如圖2-2，以減少硬件電路。lm016l液晶模塊采用hd 44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)

7、字符移動，閃爍等功能，lm016l與單片機mcu通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（ir）和數(shù)據(jù)寄存器（dr）忙標志（bf），顯示數(shù)ram（ddram），字符發(fā)生器rom（cgorom）字符發(fā)生器ram（cgram），地址計數(shù)器ram(ac)。ir用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，dr用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內部操作自動寫入ddram和cgram，或者暫存從ddram和cgram讀出的數(shù)據(jù)，bf為1時，液晶模塊處于內部模式，不響應外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，ddram用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，cgrom由8位字符碼生成5*7點陣字符16

8、0中和5*10點陣字符32種8位字符編碼和字符的對應關系。圖2-2 lcd液晶顯示屏顯示模塊2.3.2鍵盤接口鍵盤在單片機系統(tǒng)中是一個很重要的部件。為了輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤，鍵盤是人工干預計算機的主要手段。鍵盤可分為編碼和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤采用硬件線線路來實現(xiàn)鍵盤編碼，每按下一個鍵，鍵盤能自動生成按鍵代碼，鍵數(shù)較多，而且還具有去抖動功能。這種鍵盤使用方便，但硬件較復雜，pc機所用的鍵盤就屬于這種。非編碼鍵盤僅提供按鍵開關工作狀態(tài)，其他工作由軟件完成，這種鍵盤鍵數(shù)較少，硬件簡單，一般在單片機應用系統(tǒng)中廣泛使用。此處主要介紹該類非編碼鍵盤及其與mcs51型單片機的

9、接口。按鍵開關在電路中的連接如圖2-3 a)所示。按鍵未按下時，a點電位為高電平5v；按鍵按下時，a點電位為低電平。a點電位就用于向cpu傳遞按鍵的開關狀態(tài)。但是由于按鍵的結構為機械彈性開關，在按鍵按下和斷開時，觸點在閉合和斷開瞬間還會接觸不穩(wěn)定，引起a點電平不穩(wěn)定，如圖2-3 b)所示，鍵盤的抖動時間一般為510ms，抖動現(xiàn)象會引起cpu對一次鍵操作進行多次處理，從而可能產生錯誤。因此必須設法消除抖動的不良后果。圖2-3 鍵操作和鍵抖動消除抖動的不良后果的方法有硬件、軟件兩種。為了節(jié)省硬件，通常在單片機系統(tǒng)中，一般不采用硬件方法消除鍵的抖動，而是用軟件消除抖動的方法。根據(jù)抖動特性，在第一次檢

10、測到按鍵按下后，執(zhí)行一段延時510ms讓前延抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認真正有鍵按下。當檢測到按鍵釋放后，也要給510ms的延時，待后延抖動消失后才轉入該鍵處理程序。2.3.3時鐘電路ds1302可以對年、月、日、星期、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達2.55.5v。采用三線接口與cpu進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302內部有一個33*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是的ds1202升級產品，與ds1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進行涓細電

11、流充電的能力。ds1302時鐘芯片包括實時時鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)ram。它經過一個簡單的串行接口與微處理器通信。實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。對于小于31天的月和月末的日期自動進行調整，還包括閏年校正的功能。時鐘的運行可以采用24小時或帶am/pm的12小時格式。采用三線接口與cpu進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302有主電源/后備電源雙電源引腳：vcc1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電磁備份；vcc1在雙電池系統(tǒng)中提供主電源。在這種運行方式中，vcc1里連接到后備電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時

12、間信息以及數(shù)據(jù)。ds1302由vcc1或vcc2中較大者供電。當vcc2（vcc1+02v）時，vcc2給ds1302供電；當vcc2vcc1時，ds1302由vcc1供電。如圖2-4為ds1302的引腳圖。圖2-4 ds1302的引腳圖ds1302在任何數(shù)據(jù)傳送時必須先初始化，把rst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的上升沿被訪問到。在開始8個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器后，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時寫入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8，在多字節(jié)方式下為8+字節(jié)數(shù)，最大可達248字節(jié)數(shù)。如果在傳送過程中置rst腳為低電平，則

13、會終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在vcc25v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的控制字如表2.1所示?？刂谱止?jié)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0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)；為1則表示存取ram數(shù)據(jù)。位51（a4a0）指示操作單元的地址。最低有效位（位0）如果為0，則表示要進行寫操作；位1表示進行讀操作。控制字節(jié)總是從最低位開始輸入/輸出。表2-1 ds1302控制字寄存器名 命令字取值范圍各位內容寫操作讀操作76543210秒寄存器80h81h0059c

14、h10secsec分寄存器82h83h0059010minmin時寄存器84h85h0112或002312/24010hrhr日寄存器86h87h0128，29，30，310010datedate月寄存器88h89h011200010mmonth周寄存器8ah8bh010700000day年寄存器8ch8dh009910 yearyear為了提高對32個地址尋址能力（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)定讀或寫。在時鐘/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)方式下，讀或寫從地址0的位0開始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序寫最先的8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)不必寫所有的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。ds1302共有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如表2.1所示，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。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