LCD显示电子时钟设计.docx

该【LCD显示电子时钟设计 】是由【风~吹】上传分享，文档一共【9】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【LCD显示电子时钟设计 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。CompanyDocumentnumber:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
LCD显示电子时钟设计
简单控制系统设计与实现学年设计任务书
学院
计算机与信息工程学院
专业
网络工程
课程名称
简单控制系统设计与实现学年设计
题目
LCD显示的电子时钟设计
完成期限
自2015年6月25日至2015年7月10日共2周
内
容
及
任
务
一、项目的目的
进一步巩固已学习的理论知识,理论联系实践,增强动协作能力,运用所学知识解决实际生活中遇到的问题,使学生具有初步的单片机系统设计与应用能力。
(1)综合运用《单片机原理与应用》、《数字电路》等课程的内容,为以后的工作奠定基础。
(2)学会使用PROTEUS和KEIL等软件。
(3)了解单片机开发全过程。
二、项目任务的主要内容和要求
使用文字型LCD显示器显示当前时间,显示格式为“时时:分分:秒秒”。用4个功能键操作来设置当前时间。功能键K1~K4功能如下。K1——进入设置现在的时间。K2——设置小时。K3——设置分钟。K4——确认完成设置。程序执行后工作指示灯LED闪烁,表示程序开始执行,LCD显示“00:00:00”,然后开始计时。
三、项目设计(研究)思路
(1)查找与LCD显示的电子时钟设计设计相关的文献资料。
(2)根据所查阅的文献资料,完成系统的总体设计方案,并根据设计要求进行单片机等硬件芯片的选型。
(3)根据系统的总体设计方案,完成硬件电路接口连接和软件模块的设计,硬件电路接口连接主要是电子时钟接口电路连接、单片机最小系统等,软件主要包括显示模块、控制模块等。
(5)在软硬件设计好的基础上,进行软硬件的调试。并进行实物连接。
四、具体成果形式和要求
基于单片机的LCD显示的电子时钟设计系统一份。
学年设计报告一份。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
搜集资料,构建主体思路,绘制仿真电路图。
编写代码并调试。
在单片机中写入程序,准备文档。
主
要
参
考
资
料
[1].刘同法,[M].北京航空航天大学出版社,2007.
[2].[M].高等教育出版社,2009.
[3].[M].北京航空航天大学出版社,2003.
[4].李全利,[M].高等教育出版社,2004.
指导教师
意见
(签字):年月日
系(教研室)主任意见
(签字):年月日
简单控制系统设计与实现学年设计说明书
学院名称:计算机与信息工程学院
班级名称:
学生姓名:
学号:
题目:LCD显示的电子时钟设计
指导教师
姓名:
起止日期:
第一部分:正文部分
一、选题背景
当今时代是一个知识爆炸的时代,新科技、新技术、新产品层出不穷,电子技术的发展尤为迅速,它充斥在我们的日常生活中。随着科学技术的发展和社会的进步,单片机已成为当今计算机应用中空前活跃的领域,人们对数字钟的要求也越来越高,传统的时钟已经不能满足人们的需求。数字电子时钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的装置,广泛应用于车站,码头和办公室等公共场所,成为人们生活中不可或缺的必需品,研究数字时钟及扩大其应用,对现实生活有极其重要的意义。
单片机的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路和数字电路实现的大部分功能,现在单片机通过软件就可以实现了,这种软件代替硬件的控制技术又叫做微控制技术,是传统控制技术的一次革命。而单片机模块中最常见的数字时钟相对机械时钟来说,有更高的准确性和直观性,且更方便更快捷,使用寿命也远远大于机械时钟,所以得到广泛的应用。
二、设计理念
本次设计以AT89C51单片机为核心,通过编写时钟程序,实现在LCD上的显示。此编程的核心在于定时器中断及循环往复判断是否有按键操作,而且每个按键的操作都会在LCD显示器上做出相应的反应。
本次设计采用的方案完全用软件实现数字时钟,原理:在单片机内部存储器设三个字节分别时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节加1;若分值达到60,则将其清零,并将相应的时字节加1;若时值达到24,则将其清零。该方案的特点是硬件电路简单,缺点是在每次执行程序时,都要对定时器重新赋值,因此该时钟精度不高。并且程序的执行与时钟的显示是同步进行的,当程序不执行时,时钟也会停止工作。
三、电路硬件设计部分
基于单片机的电子时钟基本框图
基于单片机电子时钟总体框图,如下图3-1所示,总体结构包括单片机主控电路,按键电路,LCD显示电路,晶振与复位电路,蜂鸣器电路电路,还有电源。
图3-1电子时钟基本框图
单片机AT89C51
AT89C51[1]有以下标准功能:32可编程I/O线,片内振荡器和时钟电路,可编程串行通道,5个中断源,低功耗的闲置和掉电模式,4K字节可编程闪烁存储器,128*8位内部RAM两个16位定时器/计数器。
AT89C51具有如下特性:全静态工作:0Hz-24Hz,具有128*8位内部RAM,数据保留时间10年,具有4k自节可编程FLASH存储器,可编程串行通道,具有5个中断源。
AT89C51部分引脚功能:
(1)P0口(-)是一个8位漏极开路型双向I/O口,在访问外部存储器时,它是分时传送的低字节地址和数据总线,P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。
(2)P1口(-)是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。
(3)P2口(-)是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口,在访问外部存储器时,它输出高8位地址。P2口可以驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。
(4)P3口(-)是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。
LCD1602
1602液晶也叫1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等字符位组成,每个字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以它不能很好地显示图形(用自定义CGRAM,显示效果也不好)。
1602LCD[2]是指显示的内见下方容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。
1602液晶模块内部的发生()已经存储了160个不同的图形,这些有:、的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个都有一个固定的代码,大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的图形显示出来,我们就能看到字母“A”。

基于单片机的电子时钟晶振电路,如图3-2所示。
图3-2晶振电路
晶体振荡器电路[3]给数字钟提供一个频率稳定在12Hz的方波信号,它可以保证数字时钟的走时准确及稳定,无论什么样式的电子时钟都会使用晶体振荡器电路电路,是单片机最小系统的重要组成部分。
按键电路
基于单片机的电子时钟按键功能电路,如图3-3所示。
图3-3按键电路
按键电路跟显示电路一样,采用扫描方式,并巧妙利用显示时的数码管驱动的位置信号,也就是在显示的同时,判断相应按键的状态。判断的方法是在显示某一数码管时,判断U1的的状态,如果为高电平,说明没有按键按下,如果为低电平,则说明相应的按键按下,这时,通过读回U1的P3口中—的值,就可判断是那个按键按下,然后调用相应的处理程序进行处理。
按键需要四个,它们分别实现的功能是K1——进入设置现在的时间。K2——设置小时。K3——设置分钟。K4——确认完成设置。程序执行后工作指示灯LED闪动,表示程序开始执行,LCD显示“00:00:00”,然后开始计时,时间的调整按递增的方式增加,且调整时不对其他时间的显示产生干扰,用单片机的4个I/O接收控制信号。
显示电路
电子时钟显示电路,如图3-4所示。
图3-4显示电路
单片机的—与LCD的D0-D7相连,通过单片机的将要显示的字符输入译码器,经译码器编译后在LCD输出相应的字符,LCD的显示采用扫描方式。
蜂鸣器电路
其硬件原理图如下图3-5所示。此电路用于整时提示。SPEAKER与口相连,当SPEAKER输出高电平时蜂鸣器不响,而SPEAKER输出低电平时蜂鸣器发出响声。只需控制SPEAKER输出高低电平的时间和变化频率,就可以让蜂鸣器发出不同的声音。
图3-5蜂鸣器电路
四、软件设计
软件需要完成的功能:
(1)显示时间,通过对程序的调节,在LCD上显示时间。
(2)调节时间,通过对按键的调节,实现对时钟的调节。具体为按下K1,进入设置现在的时间;按下K2,调节小时;按下K3,设置分钟;按下K4,确认完成设置。
系统总流程图
软件程序从开始到执行,先初始化各个寄存器,通过扫描按键来决定是否设定参数来执行相应的功能程序[4],进而在LCD上显示,如图4-1所示。
图4-1系统流程图
中断程序
时钟的最小计时单位是秒,使用定时器的方式1,最大的定时时间也只能达到131ms。在这里把定时器的定时时间定为50ms,这样,计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位─秒。计数20次可以用软件实现,对定时器溢出次数进行计数,计满20次即为1秒。从秒到分,从分到时,以及从时到天都是通过软件累加并进行比较的方法实现的。
voidtimer0(void)interrupt1ex”[4]文件导入到单片机中,点击仿真按钮,程序开始运行,电路开始正常工作,LCD数字时钟显示如下图5-1所示。
图5-1数字时钟
程序执行后工作指示灯LED[2]闪动,当出现整点时,蜂鸣器开始整点报时。开始进入设置时间,按下K1,工作指示灯LED一直亮,说明可以设置时间;按下K2时,小时的个位数加1,当加到9时,十位数加1,当十位数加到2时,十位数清零;按下K3时,分钟的个位数加1,当加到9时,十位数加1,当十位数加到6时,十位数清零;按下K4时,工作指示灯LED闪动,说明设置结束,返回到正常显示的状态。
仿真结果如下图5-2所示。
图5-2总体仿真图
六、总结
这次课程设计采用的是AT89C51单片机,而接口电路则是一个数字时钟,经过反反复复的修改、调试,程序终于达到预期功能。通过PROTEUS仿真演示也达到预期的功能。该设计采用了多种芯片,程序虽然不是很长但有很多接口需要定义,而且实现起来也比较麻烦。虽然关于LCD的显示实验在之前做过,但只是在屏幕上显示时间并没有按键调节,所以在做实验的过程中遇到很多问题,通过上网查询,请教同学和老师都顺利解决了
通过本次单片机课程设计,系统的了解了电子时钟的设计过程,尤其是软、硬件的设计方法,掌握了按键显示电路的基本功能及编程方法,了解了按键电路和显示电路的一般原理
,还掌握了有定时器的使用和中断程序的编程方法,提高了自身的实践能力。还积累了很多宝贵的经验,比如说,在I/O口要保证标准的高电平,不能用悬空来模拟,连接电路图很重要,尤其是两条线之间的节点不能忘记。只有通过实际动手才能发现自己的不足。
第二部分:参考文献
刘同法,[M].北京航空航天大学出版社,2007.
[M].高等教育出版社,2009.
[M].北京航空航天大学出版社,2003.
李全利,[M].高等教育出版社,2004.
学生签名:填表日期:年月日
第三部分:指导教师评语
第四部分:成绩评定
指导教师签名:填表日期:年月日