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基于单片机的液晶时钟显示.doc
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基于单片机的液晶时钟显示.doc
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基于单片机的液晶时钟显示
摘要:本文记述了采用 STC89C52 单片机在时钟芯片 DS12C887 设计一个电子
时钟,并用液晶显示时间、日期,具有闹钟设定及报警功能,利用实时时钟芯
片 DS12C887 走时准确,自身掉电可继续走时的特性,设计实现断电不停,再
上电是时间仍然准确显示在液晶上的功能。
关键词:单片机 时钟芯片 2 行液晶屏 C 语言
一 前言
近年来,随着我国科技的不断进步,我国的电子产品生产技术也已达到很高的
水平,特别是液晶显示技术也得到了蓬勃的长足发展。为了跟上这个伟大的时
代潮流,我查阅大量文档并询问了数名老师,创作这篇论文,并自己动手制作
实物,当你看到这个实物的时候,我的汗水与心血终于结晶为成果。我做这个
论文的创意是为了检验自己所学的单片机知识,也是为了适应科学技术的不断
进步。
本次设计的课题主要是在学习完电工技师单片机模块和单片机高级应用班后进
行的课题设计。这个设计在现实生活中是实际应用的产品的模拟,目前在嵌入
式系统、电表、安全监控系统中应用十分广泛。
设计任务是:
(1) 在 1602 液晶屏是显示年、月、日、星期、时、分、秒,而且按实时
更新跳变。
(2)具有闹钟设定和报警,报警响起时按任何键可以取消报警;
(3)能够使用按键随时调节各个参数,按键设计 4 个有效键,分别为功
能选择键、数值增大键、数据减少键和闹钟查看键;
(4)每次有按键按下是,蜂鸣器都以短“滴”声报警;
(5)利用 DS12C887 自身掉电可继续走时的特性,设计实现断电时间不
停,再次上电时时间仍然准确显示在液晶屏上的功能。
二 方案论证及选择
在许多智能化电子设备中,通常进行一些与时间有关的控制,如果用系
统的定时器来设计时钟的话,偶然的掉电或晶振的无耻都会造成时间的错乱,
更糟糕的是,若完全用程序设计时钟还会占用大量的系统资源,从而严重影响
系统的其他功能。为此,很多芯片制造公司都设计出来各种各样的实时时钟芯
片,如 DS1302、DS12C887、MAC7111 和 PCF8583 等。
常见的芯片有两种。
一种是非常体积小的表面贴片式,通常用在高端的小型手持式仪器或设备
上,如手机、MP4 播放器、GPS 导航仪等。这种芯片在使用时需要接备份电池
和外部晶振,电池用来保持主系统在意外掉电时为时钟芯片提供电源,外部晶
振用来提供时钟芯片所必须的振荡频率来源,标准频率为 32.768kHz,这种芯片
体积小,所以引脚很少,操作起来非常方便,比如,DALLAS 公司生产的串行
实时时钟芯片 DS1302。
另一种体积相对较大,一般为直插式,它的内部集成有可充电锂电池,同
1
时内部还集成了 32.768kHz 的标准晶振,一旦设定好时间,即使系统的主电源
掉电,该时钟芯片仍然可以靠它内部集成的锂电池走数年,当系统重新上电是,
有可为锂电池重新充电,这样一来可以非常有效的保持时间的有效性,使用时
非常方便。这类芯片如 DALLAS 公司生产的 DS12C887.
设计方案一: DS1302+数码管
应该说这个方案在电子时钟制作中应用最多:DS1302 的使用非常方便,
而且价格也不贵,同时数码管显示的也很清楚,特别是显示时间很直观,但我
在查阅了很多资料后发现一些问题,DS1302 是不自带电池的,虽然可以通过外
接纽扣电池来达到断电时继续走时的目的,但在实际应用中还是比较困难的,
因为 DS1302 上电需要复位,而复位就会把正确的走时清零,如果不复位 ,
DS1302 会出现各种各样的问题,如不走时、读出乱码等;要解决这个问题需要
增加如 2402 等存储器,上电后先储存时间值,再复位;这木做无疑增加了电路
设计和软件设计的复杂度。
设计方案二:DS12C887+液晶显示
采用 DS12C887 作为实时时钟芯片,1602 液晶作为显示输出;DS12C887
不仅自带锂电池而且内部带有标准晶振,无需外接,使用方便;走时精度较高,
并具有与微处理器的并行接口,可方便地用于对时钟精度要求较高的智能化仪
表仪器中。采用液晶显示功耗低,轻便防震。
设计方案三:单片机定时器+数码管
这种设计如今基本已被淘汰,最大的问题在于一旦断电就无法继续走时,
而且由于是依靠软件编程利用定时器实现走时,所以走时精度不高。当然这个
方案也有它的优点,就是价格便宜。
为了达到最好的走时显示效果,同时也为了提高自己运用单片机设计项目
的能力,我决定选择设计方案二进行制作。
本文主要介绍了电子时钟的功能和设计过程。重点数名硬件设计和软件设
计。
三 硬件设计
1 总体方案
本设计以单片机 STC89C52 为控制核心,由实时时钟模块、按键调整时钟
输出模块、闹钟报警模块和显示模块组成。可以实现时间显示、闹钟设置、闹
钟到时报警等功能。闹钟报警模块由蜂鸣器和 DS12C887 组成。可实现闹钟控
制和到时报警功能,调整输入采用电平方式单个控制按键控制,时钟芯片采用
DS12C887 来控制实时时钟的运转。此系统结构简单,使用方便,具有精度高、
体积小、功耗低和成本低等特点,使用于我们日常生活和工、农业生产中的时
间显示,还可应用于智能化电子产品中,具有广泛的应用前景。
总体电路结构框图如下:
2
2 主控制器
主控制器我们采用价格便宜、体积小、性能强大,而且能与 DS12C887 直
接通信的单片机 STC89C52 作为主控制器。
电子钟对主控制器的要求并不高,51 系列单片机完全可以胜任。考虑到下
载程序方便和价格等因素,我选择了 STC 公司的 51 单片机作为系统的控制芯
片。STC 的 STC89C52RC 兼容 51 单片机,价格便宜,抗干扰强;与其它 51 单
片机相比它最大的特点是具有 ISP 下载功能,通过一片 MAX232 就可以很方便
的实现程序的下载。
时钟显示
DS12C887
STC 89C52
主
控
制
器
键扫描电路
1602 液晶显示屏
闹钟报警
3
数据传输原理图
其数据传输过程如下:MAX232 的 11 脚 T1in 接单片机 TXD 端 P3.1,TTL
电平从单片机的 TXD 端发出,经过 MAX232 转换为 RS-232 电平后从 MAX232
的 14 脚 TIout 发出,再连接到实验板上串口座的 3 脚,再经过交叉串口线后,
连接至 PC 机的串口座的第 2 脚,至此计算机接收到数据;PC 机发送数据时从
PC机串口座第3脚 TXD 发出数据,再逆向流向单片机的 RXD 端 P3.0 接收数
据。
2 液晶显示模块
本文使用的 1602 液晶为+5V 电压驱动,带背光,背光亮度和显示对比度
可调,是一种功能较简单、价格较便宜的液晶显示器件。它由液晶显示屏和驱
动器两部分组成,单片机听你哥哥写控制字的方式访问驱动器来实现对显示屏
的控制,并有并行接口,无串行接口;采用液晶显示界面清晰,操作方便,具
有两行显示,每行 16 个字符,内置 128 个字符的 ASCII 字符集字库,第一行显
示实时时钟,第二行显示闹钟,还具有闹钟功能和液晶亮度调节功能,并且可
以对其方便的进行程序控制,完全能满足设计的要求。
(1)1602 接口信号如下图所示:
电源 +5V
单片机
STC89C5
2RC
LCD
1602
PC 机
通讯
MAX
232
软件程序
C 语言编写
4
字符型 LCD 通常有 14 条引脚线或 16 条引脚线的 LCD,多出来的 2 条线
是背光电源线 VCC(15 脚)和地线 GND(16 脚),其控制原理与 14 脚的 LCD 完
全一样。
(2)1602 的基本操作时序:
读状态 输入:RS=L,RW=H,E=H 输出:DB0~
DB7=状态字
写指令 输入:RS=L,RW=L,E=下降沿脉冲,DB0~DB7=指令码
输出:无
读数据 输入:RS=H,RW=H,E=H 输出:DB0
~DB7=数据
写数据 输入:RS=H,RW=L,E=下降沿脉冲,DB0~DB7=数据
输出:无
(3)1602 的地址映射图
5
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