LCD显示的指针式电子钟

1、信息工程学院课程设计报告书题目: lcd显示的指针式电子钟 专 业：电子信息的科学与技术班 级： 0311410 学 号： 031141012 学生姓名： 何标 指导教师： 高林 2014年 5 月 15 日 信息工程学院课程设计任务书学 号031141012学生姓名何标专业（班级）电子信息设计题目lcd显示的指针式电子钟设计技术参数设计要求本题目采用pg12864lcd液晶屏作为指针式电子钟的显示屏。液晶显示屏模拟表盘与时针、分针、秒针显示当前时间。本电子钟应具有时钟调整功能。lcd显示当前读取的时间。设有3个功能键：“选择”键、“调整”键和“确定”键。按一下“选择”键，时钟停止运行，进入时

2、钟调整模式，按下“调整”键，调整时针。再按一下“选择”键，进入分针调整模式，按下“调整”键，调整分针。结束调整后，按下“确定”键，时钟继续运行。在指针式显示时间的同时，还有一个浮动窗口，该窗口中以数字形式显示ds1302当前的时钟状态。工作量字数要求：5000左右；图纸数量：10张左右;注：可填写课程设计报告的字数要求或要完成的图纸数量。工作计划参考资料1康华光，陈大钦. 电子技术基础模拟部分（第五版）m. 北京：高等教育出版社，20052皮文兵. 一种宽输入范围的gillbert模拟乘法器设计j. 电子设计应用.2007.13（1）：88-903 张筑生. 微分半动力系统的不变集 d. 北京

3、: 北京大学数学系数学研究所, 19834 闫玉德 俞虹 mcs-51单片机原理与应用 机械工业出版社5 周鸣争 钱峰，微机原理与接口技术，电子科技大学出版社，2006年6 张靖武.周灵彬.单片机原理、应用与proteus仿真7 润景.基于proteus的51单片机设计与仿真8 江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选9 周润景.基于proteus的51单片机设计与仿真指导教师签字教研室主任签字 2014年5月20 日 学生姓名：何标 学号：031141012 专业（班级）：电子信息 课程设计题目：lcd显示的指针式电子钟 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 2014年 5 月 30 日信

4、息工程学院课程设计成绩评定表 目录1 任务提出与方案论证61.1设计要求61.2原理说明62 总体设计73 详细设计83.1 at89c51单片机简介83.2时钟模块设计93.3 显示模块设计103.4 设置模块103.5 振荡电路103.6 复位设置114 总结12参考文献13附录 仿真电路图14摘 要单片机就是微控制器，是面向应用对象设计、突出控制功能的芯片。单片机接上晶振、复位电路和相应的接口电路，装载软件后就可以构成单片机应用系统。本设计就是应用单片机强大的控制功能制作而成的指针式电子钟，该指针式电子钟实现如下功能：液晶屏模拟表盘与时分秒指针显示当前时钟，k1键用于选择调节对象，k2键

5、用于调整时分秒，在按下k4键时确定调节值，时钟继续运行。本设计采用的是at89c51单片机，at89c51单片机内部带有定时/计数功能，此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数，从而达到计时功能，只要使用11.0592的晶振就能实现零误差的计时，因此可以利用此功能实现计时。芯片采用dallas公司的涓细充电时钟芯片ds1302，该芯片通过简单的串行通信与单片机进行通信，时钟/日历电路能够实时提供年、月、日、时分、秒信息，采用双电源供电，当外部电源掉电时能够利用后备电池准确计时。显示器件采用pg12864lcd液晶，12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×

6、;64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。通过此次设计能够更加牢固的掌握单片机的应用技术，增强动手能力、硬件设计能力以及软件设计能力。关键词 单片机 at89c51单片机 时钟芯片ds1302 pg12864lcd液晶1 任务提出与方案论证组成框图中包含显示模块，控制器，时间模块，设置模块。显示模块有lcd12864来控制显示，整个代码实现主要由控制器来实现，时间模块有ds1302来实现，可以显示系统时间，也可自行调整，设置模块为按键处理。具体模块分析在相关的软硬件设计中详细介绍。本系统以at89c51单片机为控制核心，通过与ds

7、1302信获取实时时间，并将得到的数据通过lcd12864液晶显示出来，同时通过相应的按键调整相应的值。因此本设计可分为一下模块：显示模块、实时时间计算模块、设置模块（时间设置模块）。下面对各个模块逐一进行论证分析。1.1设计要求本题目采用pg12864lcd液晶屏作为指针式电子钟的显示屏。液晶显示屏模拟表盘与时针、分针、秒针显示当前时间。本电子钟应具有时钟调整功能。lcd显示当前读取的时间。设有3个功能键：“选择”键、“调整”键和“确定”键。按一下“选择”键，时钟停止运行，进入时钟调整模式，按下“调整”键，调整时针。再按一下“选择”键，进入分针调整模式，按下“调整”键，调整分针。结束调整后，

8、按下“确定”键，时钟继续运行。在指针式显示时间的同时，还有一个浮动窗口，该窗口中以数字形式显示ds1302当前的时钟状态。1.2原理说明pg12864是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器列驱动器及128*64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8*4个（16*16点阵）汉字。并行8线数据通信，黑色点阵，黄色背景，独立的led背光光源。如何设计单片机与pg12864lcd液晶屏接口，并用软件来控制pg12864lcd液晶屏来模拟显示指针式电子钟显示时间是本题目的关键。2 总体设计按照功能要求，本时钟系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制

9、时钟的调整及显示。 本次设计时钟电路，使用了at89c51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂线路，使电路简明易懂，使用按键调整时分秒，同时使用c语言程序控制整个时钟显示，使编程变得更容易，这样通过芯片和显示屏完成设计。软件采用可读性强的c语言来写，经过keilc编译通过，并最终将十六进制（hex）文件烧写到单片机中。程序编写采取模块化、结构化设计。语言程序可以分为几个主要功能模块程序：驱动程序，定时/计数器程序，键盘中断扫描程序，pg12864lcd液晶显示程序。3 详细设计3.1 at89c51单片机简介at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（

10、fperomflash programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能cmos8位微处理器，俗称单片机。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的at89s51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。vcc：供电电压。gnd：接地。   p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0

11、能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p

12、2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。p3口除了作为一般的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（串行输入口）p3.1 txd（串行输出口）p3.2 /int0（外部中断0）p3.3 /int1（外部中断1）p3.6/wr（外部数据寄存器写选通）p3.7/rd（外部数据寄存器读选通）p3口同时为闪烁编程和编程校验接受一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在reset引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器pc指向0000h，p0-p3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07h，其它专用寄存器被清“0”。reset由高电平下降为低电平后，系统即从0000h

14、地址开始执行程序。然而，初始复位不改变ram的状态。ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存

15、储器取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。  ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。    xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。    xtal2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性

16、：xtal1和xtal2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，xtal2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。3.2时钟模块设计实时时间计算模块方案（1）：at89c51单片机内部带有定时/计数功能，此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数，从而达到计时功能，只要使用11.0592的晶振就能实现零误差的计时，因此可以利用此功能实现计时，但因为只有单一的计时功能要实现“万年历”的功能需要较复杂的程序，而且如果单片机掉电无法继续进行

17、计时，所以使用不便。方案（2）：ds1302是美国dallas公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态ram，采用spi三线接口与cpu进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和ram数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.55.5v。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。利用单片机强大的控制功能就可实现实时计时的功能，而且消耗的系统资源少，程序简单。综合上述两种方案，宜采用方案(2)实现实时计时功能。3.3 显示模块设计液

18、晶显示模块方案（1）：数码管是利用发光二极管的特性组合而成数字显示器件，通过控制相应的二极管的状态显示相应的数字。要使数码管正常显示就得有驱动电路驱动相应的段码，数码管的现实方式可分为静态显示和动态显示，静态显示方式只适合显示单个的数字，因此本设计应采用动态显示方式。由于动态显示方式利用的是人眼视觉暂留的特性，扫描的时间应不大于20毫秒，占用系统资源大，而且显示的个数和字型有限，在本设计中不易采用。方案（2）：12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。

19、该类液晶显示模块（即ks0108b及其兼容控制驱动器）的指令系统比较简单，总共只有七种。关于行列和页的解释：从上向下共64行，每8行为一页，共八页，从左到右共128列，左半屏0到63列，右半屏0到63列。显示时，每页以列为单位显示。综合比较上述两种方案，应采用12864液晶组成本设计的显示模块。3.4 设置模块设置模块采用三个按键与p3.2经过与门连接按键与单片机的接口电路图3-5按键问题：通过与门来控制，程序是中断驱动的，其中k1为选择按键，k2为调整按键，k3是确定按钮，实现时分秒的调整。相应的引脚接到p3.0, p3.1. p3.3上，共同控制电子时钟的调整。选用轻触按钮型号为xdjt1

20、102s(轻触开关贴系列)。3.5 振荡电路本设计51芯片选用内部振荡器方式。由于本设计的时间由内部定时器中断与软件计数相结合产生的，所以从计算方便以及系统的效率上考虑，本设计选用12mhz频率的晶振，电路原理图如下：图3-6 at89c51的振荡电路3.6 复位设置本设计使用上电复位电路。单片机晶振为12mhz，起振时间将近1ms，单片机2个机器周期的时间为2us。单片机每次上电复位所需的最短延时应该不小于treset。这里，treset等于上电延时与起振延时之和。从实际上讲，延迟一个treset往往还不够，不能够保障单片机有一个良好的工作开端。复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延

21、时（记作trst），以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间；在电源电压稳定之后，再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时间；在单片机开始进入运行状态之前，还要至少推迟2个机器周期的延时间。单片机是高电平的时候复位,一般是用电阻和电容组成的，电容充电的时rst复位端为高电平,此时单片机开始复位.电容充电完成,此时单片机复位完成。图3-7 at89c51上电复位电路4 总结通过这次的单片机课程设计，我更进一步了解到单片机的优点和强大功能,在查找资料的过程中,认识到单片机应用的广泛性。 在设计中，我通过查阅各种单片机资料，并以单片机课程设计指导书作为参考，在廖老师的细心指导下，我终于历经两周的时间完成了这次单片机的设计，这次单片机的设计不仅使我对单片机课程有了进一步的了解，同时更加深了我对单片机的应用。学完单片机课程后我只是对单片机有了一些理论的了解，但这次单片机课程设计却加深了我对