信息工程學(xué)院課程設(shè)計--lcd顯示的指針式電子鐘

1、<p><b>　　信息工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告書</b></p><p>　　題目: LCD顯示的指針式電子鐘 </p><p>　　專 業(yè)：電子信息的科學(xué)與技術(shù)</p><p>　　班 級： <

2、/p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　2014年 5 月 15 日 </p><p>　　信息工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　2014年5月20 日 </p><p><b>　　目錄</b>&l

3、t;/p><p>　　1 任務(wù)提出與方案論證6</p><p><b>　　1.1設(shè)計要求6</b></p><p><b>　　1.2原理說明6</b></p><p><b>　　2 總體設(shè)計7</b></p><p><b>　　3

4、詳細(xì)設(shè)計8</b></p><p>　　3.1 AT89C51單片機(jī)簡介8</p><p>　　3.2時鐘模塊設(shè)計9</p><p>　　3.3 顯示模塊設(shè)計10</p><p>　　3.4 設(shè)置模塊10</p><p>　　3.5 振蕩電路10</p><p>　　3.

5、6 復(fù)位設(shè)置11</p><p><b>　　4 總結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p>　　附錄 仿真電路圖14</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片機(jī)就是微控制器，

6、是面向應(yīng)用對象設(shè)計、突出控制功能的芯片。單片機(jī)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計就是應(yīng)用單片機(jī)強(qiáng)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(yùn)行。</p><p>　　本設(shè)計采用的是AT89C51單片機(jī)，AT89C51單片機(jī)內(nèi)部帶有

7、定時/計數(shù)功能，此定時功能是通過對外部晶振的脈沖進(jìn)行計數(shù)，從而達(dá)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(xì)充電時鐘芯片DS1302，該芯片通過簡單的串行通信與單片機(jī)進(jìn)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。</p><p>　　顯示器件采用PG12864LCD

8、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128×64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。</p><p>　　通過此次設(shè)計能夠更加牢固的掌握單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)，增強(qiáng)動手能力、硬件設(shè)計能力以及軟件設(shè)計能力。</p><p>　　關(guān)鍵詞 單片機(jī) AT89C51單片機(jī) 時鐘芯片DS1302

9、 PG12864LCD液晶</p><p>　　1 任務(wù)提出與方案論證</p><p>　　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LCD12864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(xì)介紹。</p><p>　　本系

10、統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，通過與DS1302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(jìn)行論證分析。</p><p><b>　　1.1設(shè)計要求</b></p><p>　　本題目采用PG12864LCD液晶

11、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。</p><p>　　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(yùn)行，進(jìn)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(jìn)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(yùn)行。在指針式顯示時間的同時，還有

12、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)。</p><p><b>　　1.2原理說明</b></p><p>　　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

13、機(jī)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。</p><p><b>　　2 總體設(shè)計</b></p><p>　　按照功能要求，本時鐘系統(tǒng)的設(shè)計必須采用單片機(jī)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，用單片機(jī)的自動控制能力配合按鍵控制，來控制時鐘的調(diào)整及顯示。 </p><p>　　

14、本次設(shè)計時鐘電路，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(qiáng)的C語言來寫，經(jīng)過KeilC編譯通過，并最終將十六進(jìn)制（HEX）文件燒寫到單片機(jī)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，PG1

15、2864LCD液晶顯示程序。</p><p><b>　　3 詳細(xì)設(shè)計</b></p><p>　　3.1 AT89C51單片機(jī)簡介</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMO

16、S8位微處理器，俗稱單片機(jī)。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。</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p>　　GND：接地。

17、   </p><p>　　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(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)

18、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。</p><p>　　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

19、此作為輸入時，P2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(jìn)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(jìn)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。</p><p>　　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

20、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。</p><p>　　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，如下所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p&

21、gt;<p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)寄存器寫選通）</p><p>　　P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)寄存器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接受一些控制信號。</p><

22、p>　　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(jī)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地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM的狀態(tài)。</p><

23、p>　　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。

24、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。</p><p>　　PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)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

25、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）。    </p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。    </p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p>&l

26、t;p>　　振蕩器特性：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。</p><p><b>　　3.2時鐘模塊設(shè)計</b></p><

27、p><b>　　實時時間計算模塊</b></p><p>　　方案（1）：AT89C51單片機(jī)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(jìn)行計數(shù)，從而達(dá)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(jī)掉電無法繼續(xù)進(jìn)行計時，所以使用不便。</p>

28、;<p>　　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(jìn)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(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.5～5.5V。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)

29、電流充電的能力。利用單片機(jī)強(qiáng)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。</p><p>　　綜合上述兩種方案，宜采用方案(2)實現(xiàn)實時計時功能。</p><p>　　3.3 顯示模塊設(shè)計</p><p><b>　　液晶顯示模塊</b></p><p>　　方案（1）：數(shù)碼管是利用發(fā)光二極管的特

30、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。</p><p>　　方案（2）：12864是一種圖形點陣液晶

31、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。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。</p><p>　　綜合

32、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。</p><p><b>　　3.4 設(shè)置模塊</b></p><p>　　設(shè)置模塊采用三個按鍵與P3.2經(jīng)過與門連接</p><p>　　按鍵與單片機(jī)的接口電路</p><p><b>　　圖3-5</b></p><

33、p>　　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。</p><p>　　選用輕觸按鈕型號為XDJT1102S(輕觸開關(guān)貼系列)。</p><p><b>　　3.5 振蕩電路</b></p><p&

34、gt;　　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：</p><p>　　圖3-6 AT89C51的振蕩電路</p><p><b>　　3.6 復(fù)位設(shè)置</b></p><p>　　本設(shè)計使用上電復(fù)位電路。單片機(jī)

35、晶振為12MHz，起振時間將近1ms，單片機(jī)2個機(jī)器周期的時間為2us。</p><p>　　單片機(jī)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(jī)有一個良好的工作開端。</p><p>　　復(fù)位電路把單片機(jī)鎖定在復(fù)位狀態(tài)上并且維持一個延時（記作TRST），以便給予電源電壓從上升到穩(wěn)

36、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(jī)開始進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)之前，還要至少推遲2個機(jī)器周期的延時間。單片機(jī)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(jī)開始復(fù)位..電容充電完成,此時單片機(jī)復(fù)位完成。</p><p>　　圖3-7 AT89C51上電復(fù)位電路</p><p><b&g

37、t;　　4 總結(jié)</b></p><p>　　通過這次的單片機(jī)課程設(shè)計，我更進(jìn)一步了解到單片機(jī)的優(yōu)點和強(qiáng)大功能,</p><p>　　在查找資料的過程中,認(rèn)識到單片機(jī)應(yīng)用的廣泛性。 </p><p>　　在設(shè)計中，我通過查閱各種單片機(jī)資料，并以單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)書作為參考，在廖老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我終于歷經(jīng)兩周的時間完成了這次單片機(jī)的設(shè)計，這次單

38、片機(jī)的設(shè)計不僅使我對單片機(jī)課程有了進(jìn)一步的了解，同時更加深了我對單片機(jī)的應(yīng)用。學(xué)完單片機(jī)課程后我只是對單片機(jī)有了一些理論的了解，但這次單片機(jī)課程設(shè)計卻加深了我對單片機(jī)理論與實踐的結(jié)合。但由于我的知識水平有限，設(shè)計的單片機(jī)指針式電子時鐘還是存在一些的缺點和不足，希望能在以后的學(xué)習(xí)過程中，能夠盡快的解決這些問題。 </p><p>　　最后，我覺得單片機(jī)的課程設(shè)計是很有意義的，在這個過程中可以學(xué)會如何把自己

39、平時所學(xué)的東西應(yīng)用到實際中。雖然我對這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得有點難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這兩個多星期的“學(xué)習(xí)”，在小組同學(xué)的幫助和講解下，自己開始主動學(xué)習(xí)并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認(rèn)為這個收獲應(yīng)該說是相當(dāng)大的。我覺得課程設(shè)計反映的是一個從理論到實際應(yīng)用的過程，這個過程對缺乏實際經(jīng)驗的我們是非常重要的。通過這次單片機(jī)課程設(shè)計使我認(rèn)識到自身知識及能力的薄弱，更讓我知道實踐的重要性。在

40、以后的學(xué)習(xí)過程中，我會更加努力學(xué)習(xí)相關(guān)知識和應(yīng)用，真正能夠運(yùn)用單片機(jī)組成的微控制系統(tǒng)解決各種實際的問題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[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，2005</p><p>　　[2]皮文兵. 一種寬輸入范圍的Gillbert模擬乘法

41、器設(shè)計［J]. 電子設(shè)計應(yīng)用.2007.13（1）：88-90</p><p>　　[3] 張筑生. 微分半動力系統(tǒng)的不變集 [D]. 北京: 北京大學(xué)數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)研究所, 1983</p><p>　　[4] 閆玉德 俞虹 《MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用》 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[5] 周鳴爭 錢峰，微機(jī)原理與接口技術(shù)，電子科技大學(xué)出版社，2006年&

42、lt;/p><p>　　[6] 張靖武.周靈彬.單片機(jī)原理、應(yīng)用與PROTEUS仿真</p><p>　　[7] 潤景.基于PROTEUS的51單片機(jī)設(shè)計與仿真</p><p>　　[8] 江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選</p><p>　　[9] 周潤景.基于PROTEUS的51單片機(jī)設(shè)計與仿真</p><p&