《单片机原理及应用》 课程设计报告 课题名称： 单片机液晶显示"万年历" 分 院： 机械与电气工程学院 教 研 室： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二 一三 年 五 月 单片机液晶显示"万年历" 1、 设计任务 1、用字符型液晶显示模块LCD1602显示万年历的日期/时间等，如下图 所示（仅供参考，可个性化差异设计，如显示学号等）： 2012/05/01 DHY 16:47:58 123789 2、单片机与实时时钟芯片DS1302之间通过SPI接口实现"日期/时 间"数据的采集。 3、用3×4行列式键盘进行校时，共有"1、2、3、4、5、6、7、8、9、 0" 、"校时（闪烁）"和"（年/月/日/时/分/秒）切换"等十二个 按键。 2、 硬件设计 1.系统框图 按照系统设计功能的要求，初步确定系统由主控模块、时控模块、 显示驱动及显示模块和键盘接口模块共4个模块组成，电路系统构成框 图如图1-1所示。 图1-1电子万年历电路系统构成框图 主控芯片使用51系列AT89C51单片机，时钟芯片使用美国 DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟 DS1302。采用DS1302作为计时芯片，可以做到计时准确。更重要的 是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2.5～5.5V电源，在2.5V时耗 电小于300nA），而且DS1302可以编程选择多种充电电流来对后备电 源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。显示驱动采用排阻 RESPACK-8驱动和LM016L液晶显示 、图条/柱图显示或64 点阵显示接 口的小型串行输入/输出芯片。片内包括BCD 译码器、多路扫描控制 器、字和位驱动器和8*8 静态RAM。RESPACK-8需九导线连接，每位 显示数字有一个地址由微处理器写入。允许使用者选择每位是BCD 译 码或不译码。使用者还可选择停机模式、数字亮度控制、从1～8 选择 扫描位数和对所有LCD显示器的测试模式。显示模块采用普通的LCD 显示屏。 2.各部分介绍（包括电路和主要器件介绍） 2.1电路设计 如图2-1示为电子万年历电路设计原理图，系统由主控制器 AT89C51、时钟电路DS1302、显示驱动RESPACK-8电路，LM016L液 晶显示电路及键扫描电路组成。 图2-1 电子万年历电路原理图 2.2系统硬件概述 2.2.1 主控制器AT89C51 ATMEL公司生产的AT89C51单片机采用高性能的静态80C51设计， 并采用先进工艺制造，还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性 能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如 下： 8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。 256字节内部RAM； 电源控制模式； 时钟可停止和恢复； 空闲模式； 掉电模式； 6个中断源； 4个中断优先级； 4个8位I/O口； 全双工增强型TUAR； 3个16位定时/计数器：T0、T1(标准80C51)和增加的T2（捕获 和比较） 全静态工作方式：0～24MHZ 2.2.2 时钟电路DS1302 DS1302的性能特性： 实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年 进行比较； 用于高速数据暂存的31*8位RAM； 最少引脚的串行I/O； 2.5～5.5V电压工作范围； 2.5V时电流小于300nA； 用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数 据传送方式； 简单的三线接口； 可选的慢速充电（至VCC1）的能力。 DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST脚置为高电平，然 后把8位地址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被访问 到。在开始8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器后，另外的时钟 周期在读操作时输出数据，在写操作时写入数据。时钟脉冲的个数在单 字节方式下为8+8，在多字节方式下为8+字节数，最大可达248字节数。 如果在传送过程中置RST脚为低电平，则会终止本次数据传送，并且I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在VCC 2.5V之前，RST脚必须保持低 电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。 2.3主要单元电路的设计 2.3.1显示电路 显示部分采用普通的LM016L液晶显示，如图2-2，以减少硬件电 路。LM016L液晶模块采用hd 44780控制器，hd44780具有简单而功能较 强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU 通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存 器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数 RAM（DDRAM），字符发生器ROM（CGOROM）字符发生器 RAM（CGR
该课程设计报告主要介绍了如何利用单片机技术构建一个液晶显示的万年历系统。设计的核心是使用AT89C51单片机作为主控模块，配合DS1302实时时钟芯片来获取精确的日期和时间信息，并通过LCD1602液晶显示模块呈现出来。此外，系统还包含一个3×4行列式键盘，用于用户校对时间。
AT89C51是Atmel公司生产的8位CMOS微处理器，具备8KB的Flash ROM，能擦写1000次以上，数据可保持10年。它有256字节的内部RAM，支持电源控制模式，可以进入空闲和掉电模式以降低功耗。该单片机有4个8位I/O口、6个中断源、3个16位定时/计数器，其中T2增加了捕获和比较功能，适合各种定时和计数任务。
DS1302是一款高性能、低功耗的实时时钟芯片，工作电压范围在2.5~5.5V，2.5V时电流小于300nA。它采用简单的三线接口，通过SPI协议与单片机通信，支持快速数据传输，并有31x8位的RAM。初始化后，数据在SCLK上升沿被访问，通过设置RST脚可以控制数据传输的开始和结束。
显示部分采用LM016L液晶显示模块，该模块内部集成hd44780控制器，具有丰富的指令集，能实现字符移动和闪烁效果。LM016L可以与单片机通过8位或4位并行方式通信，简化了硬件设计。
整个系统由主控模块、时控模块、显示驱动模块和键盘接口模块组成。主控模块负责整体协调，时控模块通过DS1302获取时间信息，显示驱动模块处理显示逻辑，键盘接口模块则接收用户输入，实现时间的校对功能。
通过这样的设计，学生可以学习到单片机的控制原理、实时时钟芯片的应用、液晶显示模块的驱动方法以及键盘接口设计，从而提升在单片机系统集成和设计方面的技能。此外，这个项目也鼓励了个性化的创新，例如添加显示学号的功能，提高了实践性和实用性。
