单片机课程设计LCD显示万年历EPROM存储.docx
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单片机课程设计LCD显示万年历EPROM存储
单片机课程设计
报告题目:
基于单片机的LCM1602液晶控制
——万年历显示设计
所在系部：
信息与电气工程
所在专业：
通信本
所在班级：
1001
姓名：
怀宝
学号：
指导教师：
勇
完成时间：
2013年7月3日
基于单片机的LCM1602液晶控制
——万年历显示设计
1.设计目的
该设计是基于AT89C52单片机的电子万年历系统，采用LCD1602液晶屏实现显示。
显示年月日星期温度等，双行显示，。
显示年、月、日、星期、时间，可设置，设置功能。
综上所述此时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、等优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。
2.设计原理及相关说明
设计原理：
利用DS1302读取系统中的日期以及时间信息，并分别利用P1.1端口和P3.3端口将相关信息传送至STC12C5A60S2主芯片之中，利用P0端口使之显示于LCD1602液晶显示屏上，四个按键分别置于P1口的5、6、7端口可以对时间进行控制修改。
详细请参阅第三节的芯片介绍。
2.2总体设计框图
日历时钟系统设计框图如图1所示：
DS1302
At89C52
键扫描电路
LCD1602
DS18B20
蜂鸣器
图1电子万年历系统设计框图
3各芯片的设计及其调用
3.1STC12C5A60S2单片机主控模块
STC12C5A60S2简介
STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。
部集成
MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换
1、增强型8051CPU，1T（1024G），单时钟机器周期
2、工作电压5.5-3.5V
3、1280字节RAM
4、通用I/O口，复位后为：
准双向口/弱上拉
可设置成四种模式：
准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA
5、有EEPROM功能
6、看门狗
7、部集成MAX810专用复位电路
8、外部掉电检测电路
9、时钟源：
外部高精度晶体/时钟，部R/C振荡器常温下部R/C
振荡器频率为：
5.0V
单片机为：
11~17MHz3.3V
单片机为：
8~12MHz针对电机控制，强干扰场合。
对应电路图中的单片机的周围电路，图为89C51
用protus软件的仿真图使用的是89c51
3.2LCD1602液晶显示模块
液晶显示模块
3.2.1引脚及接口说明
1602采用标准的16脚接口，其中：
第1脚：
VSS为电源地
第2脚：
VDD接5V电源正极
第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
第6脚：
E（或EN）端为使能（enable）端。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据端。
第15～16脚：
空脚或背灯电源。
15脚背光正极，16脚背光负极。
2LCD1602特性
+5V电压，对比度可调 含复位电路 提供各种控制命令,如：
清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示数据存储器DDRAM 建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM
3.2.2LCD1602模块部结构
LCM1602部主要寄存器有：
输入/输出缓冲器，指令寄存器（InstuctionRegister，即IR），指令译码器，数据寄存器（DataRegister，即DR），地址计数器（AddressCounter，即AC），忙标识（BusyFlag，即BF）以及显示数据存储器（DisplayDataRAM，即DDRAM），字符发生器（CharacterGenerateROM，即CGROM）。
其各个单元的功能作用如下：
1.输入/输出缓冲器，用于缓存输入/输出的数据与控制信号。
2.指令寄存器（IR），为八位寄存器。
用于存放LCD指令、DDRAM或CGROM地址。
数据输入流程：
数据存入DR，然后将该数据地址与指令存入IR，最后将该数据输入到DDRAM或CGROM。
读取数据流程：
将该数据地址与指令存入IR，DR取得该地址数据。
3.指令译码器，将IR里的指令进行译码，以获取DDRAM或CGROM地址。
4.数据寄存器（DR），连接LCM部数据总线以及缓存DDRAM或CGROM的存取数据。
当CPU读取DR容后，DR能自动加载下一个地址的容。
5.地址计数器（AC），连接LCM部数据总线以及缓存DDRAM或CGROM的存取数据地址。
当存取DDRAM或CGROM的数据地址，AC能自动加载下一个存储地址。
6.忙标识（BF），表示LCM的当前状态。
若BF=1，则表示LCM处于忙绿状态，无法接收外部数据或指令。
7.显示数据存储器（DDRAM），存储所要显示数据的ASCII码，根据该ASCII码地址，即可到CGROM里找到该字符的显示编码。
8.字符发生器（CGROM），是一个只读存储器，预制所有数据的ASCII码。
其存储的编码表如下（表3-5）：
此外，还有自定义字符发生器，串行/并行数据转换器，光标闪烁控制电路，时序产生电路，偏压产生电路，共同端驱动电路以及段驱动电路等。
3.5蜂鸣器
本设计采用的是无源蜂鸣器如下图：
图13无源蜂鸣器
3.6键盘接口
键盘接口电路如图，本次设计中，按键有3个，每个按键各占用一根I/O线，各按键相互独立，彼此的工作状态互不影响，用查询法完成按键功能。
图1键盘接口电路
5EPROM
EPROM是一种具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程的ROM存，写入前必须先把里面的容用紫外线照射它的IC卡上的透明视窗的方式来清除掉。
这一类芯片比较容易识别，其封装中包含有“石英玻璃窗”，一个编程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住，以防止遭到直射。
EPROM芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。
EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其部的集成电路，紫外线透过该孔照射部芯片就可以擦除其的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。
EPROM资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写容时必须要加一定的编程电压（VPP=12—24V，随不同的芯片型号而定）。
EPROM的型号是以27开头的，如27C020（8*256K）是一片2MBits容量的EPROM芯片。
EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。
EPROM芯片在空白状态时（用紫外光线擦除后），部的每一个存储单元的数据都为1（高电平）。
4.系统软件设计
4.1时间程序
使用中断并定时器T0的方式1，时分秒计数，采用24的时钟表示法，时计满23则回0，分秒计满59则回0，键盘输入可调，为4*4对地独立键盘中的某三个键，其中一个为功能键，用于调整时分秒，另外两个键用于调节数字使之上调和下调，其中日期可显示初始化程序，不可调，另外可以显示星期。
初始化时，只需通过P1口中的低两位读取
5.调试
5.1调试步骤
调试分为硬件调试和软件调试。
硬件调试主要是检查硬件电路是否有短路、断路和虚焊等，首先接上电源，电源的指示灯亮了之后，检测一下单片机的电源脚有没有电源输入，如果有这说明焊接无误，然后可以用万用表检查各个元器件的管脚之间的焊接，检查过程中需要细心和耐心。
硬件调试无误后，进行软件调试。
5.2性能分析
将程序烧入单片机后，在proteus软件中进行仿真。
。
经过测试制作完成后的电子万年历，只有部分功能实现，它能显示年、月、日等，但显示不稳定，设计中硬件或软件有待修正。
6.心得
首先拿到板子，依据电路图和板子，画电路图，并生成PCB图。
然后将板子焊接，注意焊接的方法，避免虚焊和过度焊接。
在对芯片的管脚功能和用法有充分的了解后，根据设计要求设计硬件电路，包括单片机控制电路、存储电路、键盘扫描电路、显示电路。
然后通过软件编程，实现了对年、月、日、时、分、秒、星期的自动调整，用按键进行控制，用液晶模块进行显示。
用PROTUS仿真实现相关的软件仿真，芯片采用最普遍的89C51，用KEIL软件编写程序，编写程序前，可以先查阅网上的相关资料，比如LCD芯片的原理图，有关可以借鉴的程序等。
自己编写，然后生成hex文件，仿真实现。
用焊接好的板子，将文件烧录进去，调试，查错。
可能会出现LCD屏幕不显示，或者出现一行黑一行白的现象，可能是插反了，或者驱动程序有问题，这时候需要根据实际的板子的需要，调整延迟时间，等等。
调试成功。
电子万年历可以正常显示时间并进行时间调整，基本完成了预期要实现的目标。
附录1系统电路原理图
SCH文件——选择自上而下的文件画法，可能有些器件的摆放有点乱
单片机级复位电路
数码管和4*4矩阵
ISP和电源接口
LED灯
蜂鸣器和lcd屏
顶层文件
附录2，PCB图
附录四：
PCB3D图
附录3实物图
附录4系统程序清单
/*******************************************************************************************
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#include"24c02.h"
/***********LCM1602IO口位定义***********/
sbitRS=P2^2;
sbitRW=P2^1;
sbitEN=P2^0;
/*************独立控制按键位定义*****************************************************/
sbitkey1=P1^5;//功能
sbitkey2=P1^6;//加
sbitkey3=P1^7;//减
/*************蜂鸣器IO口定义*****************************************************/
sbitSpeaker=P2^6;//接蜂鸣器接口
sbitRedLed=P2^7;
ucharkey1n,count;
uinthour,minute,second;
ucharcodetab[]="2013-7-2THU";//定义初始上电时液晶默认显示状态
/*************延时子函数，延时z毫秒*****************************************************/
voiddelay（uintz）
{
uinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<110;j++）;
}
voiddi（）
{
Speaker=0;
delay（400）;
Speaker=1;
}
////////////////////////////////////////////////////////
/*******************LCD1602有关子函数******************/
///////////////////////////////////////////////////////
/*************
函数功能：
LCD1602写命令函数
入口参数：
出口参数:
*****************************************************/
voidwrite_（uchar）
{
RS=0;
RW=0;
EN=0;
P0=;
delay（5）;
EN=1;
delay（5）;
EN=0;
}
/*************
函数功能：
LCD1602写数据函数
入口参数：
dat
出口参数:
*****************************************************/
voidwrite_data（uchardat）
{
RS=1;
RW=0;
EN=0;
P0=dat;
delay（5）;
EN=1;
delay（5）;
EN=0;
}
/*************
函数功能：
时分秒显示函数
入口参数：
出口参数:
*****************************************************/
voidDisplayTime（ucharadd,uchardat）
{
uinti,j;
i=dat/10;
j=dat%10;
write_（0x80+0x40+add）;
write_data（0x30+i）;
write_data（0x30+j）;
}
/*************
函数功能：
LCM1602初始化
入口参数：
出口参数:
*****************************************************/
voidinit_LCD1602（）
{
uchari;
EN=0;
minute=0;
hour=0;
second=0;
key1n=0;
count=0;
init_24c02（）;
write_（0x38）;
write_（0x0c）;
write_（0x06）;
write_（0x01）;
write_（0x80）;//日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示
for（i=0;i<15;i++）
{
write_data（tab[i]）;//向液晶屏写日历显示的固定符号部分
delay（5）;
}
write_（0x80+0x40+6）;//写出时间显示部分的两个冒号
write_data（':
'）;
delay（5）;
write_（0x80+0x40+9）;
write_data（':
'）;
delay（5）;
second=read_add
（1）;//首次上电从AT24C02中读取出存储的数据
minute=read_add
（2）;
hour=read_add（3）;
DisplayTime（10,second）;//分别送去液晶显示
DisplayTime（7,minute）;
DisplayTime（4,hour）;
TMOD=0x01;//设置定时器0工作模式1
TH0=（65536-50000）/256;//定时器装初值
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;//开总中断
ET0=1;//开定时器0中断
TR0=1;//启动定时器0
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////
/**************按键扫描4*4独立对地矩阵**************************/
/////////////////////////////////////////////////////////////////
/*************
函数功能：
独立对地键盘扫描
入口参数：
出口参数:
;
*****************************************************/
voidKeyScan（）
{
if（key1==0）
{
delay（5）;
if（key1==0）//第一次被按下时
{
key1n++;
while（!
key1）;
di（）;
RedLed=0;
di（）;
RedLed=1;
if（key1n==1）//第一次被按下时
{
TR0=0;//关闭定时器
write_（0x80+0x40+10）;//光标定位到秒位置
write_（0x0f）;//光标开始闪烁
}
if（key1n==2）//第二次按下光标闪烁定位到分钟位置
{
write_（0x80+0x40+7）;
}
if（key1n==3）//第三次按下光标闪烁定位到小时位置
{
write_（0x80+0x40+4）;
}
if（key1n==4）//第四次按下
{
key1n=0;//记录按键数清零
write_（0x0c）;//取消光标闪烁
TR0=1;//启动定时器使时钟开始走
}
}
}
if（key1n!
=0）//只有功能键被按下后，增加和减小键才有效
{
if（key2==0）
{
delay（5）;
if（key2==0）//增加键确认被按下
{
while（!
key2）;//按键释放
di（）;//每当有按键释放蜂鸣器发出滴声
RedLed=0;
delay（10）;
RedLed=1;
if（key1n==1）//若功能键第一次按下
{
second++;//则调整秒加1
if（second==60）//若满60后将清零
second=0;
DisplayTime（10,second）;//每调节一次送液晶显示一下
write_（0x80+0x40+10）;//显示位置重新回到调节处
write_add（1,second）;//数据改变立即存入24C02
}
if（key1n==2）//若功能键第二次按下
{
minute++;//则调整分钟加1
if（minute==60）//若满60后将清零
minute=0;
DisplayTime（7,minute）;//每调节一次送液晶显示一下
write_（0x80+0x40+7）;//显示位置重新回到调节处
write_add（2,minute）;//数据改变立即存入24C02
}
if（key1n==3）//若功能键第三次按下
{
hour++;//则调整小时加1
if（hour==24）//若满24后将清零
hour=0;
DisplayTime（4,hour）;;//每调节一次送液晶显示一下
write_（0x80+0x40+4）;//显示位置重新回到调节处
write_add（3,hour）;//数据改变立即存入24C02
}
}
}
if（key3==0）
{
delay（5）;
if（key3==0）//确认减小键被按下
{
while（!
key3）;//按键释放
di（）;//每当有按键释放蜂鸣器发出滴声
RedLed=0;
delay（10）;
RedLed=1;
if（key1n==1）//若功能键第一次按下
{
second--;//则调整秒减1
if（second==-1）//若减到负数则将其重新设置为59
second=59;
DisplayTime（10,second）;//每调节一次送液晶显示一下
write_（0x80+0x40+10）;//显示位置重新回到调节处
write_add（1,second）;//数据改变立即存入24C02
}
if（key1n==2）//若功能键第二次按下
{
minute--;//则调整分钟减1
if（minute==-1）//若减到负数则将其重新设置为59
minute=59;
DisplayTime（7,minute）;//每调节一次送液晶显示一下
write_（0x80+0x40+7）;//显示位置重新回到调节处
write_add（2,minute）;//数据改变立即存入24C02
}
if（key1n==3）//若功能键第二次按下
{
hour--;//则调整小时减1
if（hour==-1）//若减到负数则将其重新设置为23
hour=23;
DisplayTime（4,hour）;//每调节一次送液晶显示一下
write_（0x80+0x40+4）;//显示位置重新回到调节处
write_add（3,hour）;//数据改变立即存入24C02
}
}
}
}
}
/*************
函数功能：
主函数
入口参数：
出口参数:
调用子程序：
*****************************************************/
voidmain（）
{
init_LCD1602（）;//液晶屏初始化
while
（1）
{
KeyScan（）;
}
}
/*************
函数功能：
中断+键值
入口参数：
出口参数:
*****************************************************/
voidtimer0（）interrupt1//取得并显示日历和时间
{
TH0=（65536-50000）/256;//再次装定时器初值
TL0=（65536-50000）%256;
count++;//中断次数累加
if（count==20）//20次50毫秒为1秒
{
count=0;
second++;
if（second==60）//秒加到60则进位分钟
{
second=0;//同时秒数清零
minute++;
if（minute==60）//分钟
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