《Proteus仿真平台单片机项目式教程》课件 项目12 液晶显示万年历

主讲：XXX单片机技术《Proteus平台单片机项目式教程》西安电子科技大学出版社单片机技术江西农业大学南昌商学院项目12液晶显示万年历课程引入

1应用效果仿真展示2基本原理（重点）3实物效果展示4思考题与课外拓展5一、课程引入第一步：复习旧课。

上节课我们综合应用了单片机的定时器定时、动态数码显示和按键检测等方法实现了数字钟的设计。今天我们将应用传感器演示综合设计案例——液晶显示万年历。一、课程引入第二步：启发式引入新的问题：万年历是什么？万年历，并非真的指一万年的日历，而是泛指久远的时间概念，在英语中常用"PerpetualCalendar"（永恒日历）万年历是一种日历工具，能够展示特定日期下的农历、公历、节气、节假日等信息。万年历是一种具有多种功能的日历，其历史可以追溯到古代中国。在现代，万年历不仅仅是一个时间记录工具，更是一个融合了多种文化和传统元素的日历系统。一、课程引入万年历的由来？万年历，是中国最古老的一部太阳历（中国文化）。来源于商朝一位名叫万年的人，即这部历法的编撰者，主要是为纪念他的功绩便将这部历法命名为“万年历”。（万年经长期观察，精心推算，制定出准确的太阳历，从青年到满面银须的老人。国君深为感动，为纪念万年的功绩，便将太阳历命名为“万年历”，封万年为日月寿星。）思政：毅力、科学探究的精神。日晷（guǐ）：古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。一、课程引入万年历的由来？

万年历，是中国最古老的一部太阳历（中国文化）。来源于商朝一位名叫万年的人，即这部历法的编撰者，主要是为纪念他的功绩便将这部历法命名为“万年历”。（万年经长期观察，精心推算，制定出准确的太阳历，从青年到满面银须的老人。国君深为感动，为纪念万年的功绩，便将太阳历命名为“万年历”，封万年为日月寿星。）思政：毅力、科学探究的精神。日晷（guǐ）：古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。一、课程引入第三步：提出这节课中心问题：

怎样编程实现液晶显示万年历？提问：请大家一起讨论一下：实现液晶显示万年历的关键部分？（讨论后，老师总结发言）

（1）如何实现年、月、日的计时？（2）液晶显示屏的读写控制。（3）温度传感器的数据读取。二、应用效果仿真展示打开Proteus仿真软件展示仿真效果（激发学生学习兴趣）

三、基本原理（重点）

1、项目任务

基于Proteus仿真平台，采用时钟芯片DS1302和字符液晶LCD1602设计一个数字万年历，要求能够显示年、月、日、星期和时、分、秒等。

任务分析后，确认具体方案为：

（1）开机时，显示年月日“2024/01/01”、星期“Week1”、时间“12：01：02”、温度“20℃”，并开始计时。（2）设置“模式”键：用于调整时钟和日历，每按一次键，光标选中调整对象并进行闪烁提示。（3）设置“加”、“减”键：控制调整对象进行年月日时间等进行加减调整。（4）设置“确认”键：调整完后，按“确认”键写入数据，并返回正常状态。三、基本原理（重点）2、设计原理

该设计主要由五个部分组成：DS1302、单片机最小系统、DS18B20、LCD1602和按键。总体设计框图DS1302用于对年、月、日、周、时、分、秒的计时，单片机通过SPI总线协议向DS1302获取实时时钟数据，并通过LCD1602进行显示。DS18B20用于对温度的测量，按键输入电路主要用于时钟校准等。三、基本原理（重点）3、相关知识（1）字符液晶LCD1602

LCD1602可以显示2行各16个字符，专门显示字母、数字与符号。它有16个引脚。主要由8位数据总线D0-D7和三个控制端口RS、R/W、EN构成，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光控制功能。

LCD1602实物图三、基本原理（重点）1）HD44780显示位与DDRAM地址的对应关系如表12-4所示：DDRAM的每行设计有40个地址，但LCD1602只用到前16个，两行共32个地址。DDRAM地址即为地址计数器AC6~AC0的值，第一行16列分别对应地址00~0FH，第二行16列分别对应地址：40H~4FH。再加上DB7位的“1”，即80H(0010000000)，地址数据为：第一行80H~8FH，第二行C0H~CFH。显示位123456789…3940DDRAM地址（H）00H01H02H03H04H05H06H07H08H…26H27H40H41H42H43H44H45H46H47H48H…66H67H三、基本原理（重点）2）读写工作时序：写时序

LCD1602写操作时序图使能信号（E）有效时间的脉冲宽度PWEH不小于230ns。三、基本原理（重点）2）读写工作时序：读时序

使能信号（E）有效时间的脉冲宽度PWEH不小于230ns。LCD1602读操作时序图三、基本原理（重点）（2）时钟芯片DS1302

DS1302是DALLAS（达拉斯）公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年校正补偿功能。DS1302采用三线接口（非标准SPI）与单片机进行同步串行通信。

DS1302实物图三、基本原理（重点）1）DS1302的引脚及内部结构：DS1302的内部结构主要由电源控制单元、移位寄存器、命令与控制逻辑单元、振荡器与分频器、实时时钟以及RAM组成。三、基本原理（重点）2）DS1302的控制字：数据的传送由命令控制字节初始化开始，其控制字最高位（位7）必须为逻辑“1”，而“0”表示禁止读写DS1302。位6为“0”，指定访问时钟/日历区寄存器，为“1”，指定访问RAM区。位1~位5为设定要读写访问区的寄存器地址。位0为“0”时写操作，为“1”时读操作。控制位D7D6D5D4D3D2D1D0含义：1RAM/CKA4A3A2A1A0读/写1：允许0：禁止1：RAM区0：时钟区指定区的寄存器地址1：读操作0：写操作三、基本原理（重点）3）读写时序

命令控制字节总是从最低位LSB（D0）开始传送，在命令字节写入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据从最低位（D0）开始写入到DS1302。DS1302写时序图三、基本原理（重点）3）读写时序

在命令字节写入后的下一个SCLK时钟的下降沿出现时，DS1302的数据从最低位（D0）开始读出。DS1302读时序图三、基本原理（重点）（3）温度传感器DS18B20

DS18B20是DALLAS公司生产的一种改进型“1－Wire”数字温度传感器。采用单总线协议与上位机进行通信。测量温度范围为：-55℃～+125℃，在-10℃~70℃范围内的测试精度可以达到±0.4℃。

DS18B20实物图三、基本原理（重点）1）DS18B20的引脚及内部结构：GND：电源地。DQ：数字信号输入、输出端。VDD：外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。三、基本原理（重点）2）DS18B20配置寄存器控制字：控制位D7D6D5D4D3D2D1D0含义：0R1R011111测试/模式设置分辨率保留位，禁止写入。3）传感器分辨率精度配置：R1R0数据分辨率测温精度温度最长转换时间0090.5℃93.75ms01100.25℃187.5ms10110.125℃375ms11120.0625℃750ms三、基本原理（重点）4）DS18B20的温度与数据之间的关系：温度（℃）数字输出（二进制）数字输出（十六进制）+125000001111101000007D0h+85（复位值）00000101010100000550h（复位值）+25.062500000001100100010191h+10.125000000001010001000A2h+0.500000000000010000008h000000000000000000000h-0.51111111111111000FFF8h-10.1251111111101011110FF5Eh-25.06251111111001101111FE6Fh-551111110010010000FC90h三、基本原理（重点）5）单总线协议

单总线协议对读写的数据位有着严格的时序要求。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有的时序都是将单片机等主控芯片作为主机，单总线器件作为从机。

DS18B20单总线的协议进行通信，其通讯操作协议如下：步骤1：初始化。主机发复位脉冲，对DS18B20进行复位。步骤2：主机发ROM操作指令。步骤3：主机发RAM功能指令。

每一次主机控制DS18B20完成温度转换必须经过以上三个步骤，每一次读写操作都从初始化开始。三、基本原理（重点）6）单总线工作时序：DS18B20复位时序

DS18B20复位时序图三、基本原理（重点）6）单总线工作时序：DS18B20写时序

DS18B20的写时序图三、基本原理（重点）6）单总线工作时序：DS18B20的读时序

DS18B20的读时序图三、基本原理（重点）

4、系统设计（1）硬件电路设计单片机P1.5、P1.6、P1.7口对DS1302进行读写控制，P2.5、P2.6、P2.7口实现对液晶读写控制。P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口为按键调整的输入端。P1.0口实现对DS18B20温度传感器的读写操作。三、基本原理（重点）

（2）软件程序设计

本项目程序设计主要涉及到LCD1602、DS1302、DS18B20的初始化和读写操作。

可以根据前面提供的时序图自行完成代码设计。