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液晶數(shù)字鐘論文0液晶數(shù)字鐘論文目錄緒論.1第1章設(shè)計(jì)方案.21.1方案論證與比較.21.2方案確定.3第2章硬件設(shè)計(jì).32.1單片機(jī)最小系統(tǒng).42.2時(shí)鐘模塊.42.2.1DS1307的引腳功能.42.2.2DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu).52.2.3DS1307的讀寫操作.62.2.4DS1307硬件電路設(shè)計(jì).72.3鬧鈴模塊.82.4鍵盤模塊.82.5.1LCD1602的引腳功能.92.5.2LCD1602的顯示操作.9第3章軟件設(shè)計(jì).133.1系統(tǒng)流程圖.133.2鍵盤處理模塊流程圖.13第4章系統(tǒng)測(cè)試.18總結(jié).19參考文件.錯(cuò)誤!未定義書簽。附錄1系統(tǒng)仿真電路圖.21附錄2主要源程序.22附件3軟件設(shè)計(jì)變24附件4程序模塊及參數(shù).25液晶數(shù)字鐘論文1緒論本次課程設(shè)計(jì)的目的是為我們更好的掌握單片機(jī)的應(yīng)用知識(shí),有助于提高我們的職業(yè)素質(zhì),同時(shí)加深對(duì)知識(shí)的了解,本次設(shè)計(jì)也是為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)打基礎(chǔ),加強(qiáng)知識(shí)的綜合應(yīng)用。本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心,以實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307和液晶顯示LCD1602為主體設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易數(shù)字時(shí)鐘。該時(shí)鐘系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、時(shí)鐘模塊、鬧鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊組成。系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單清晰的操作界面,能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間(顯示格式為時(shí)時(shí):分分:秒秒,24小時(shí)制),可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整,具有鬧鐘時(shí)間設(shè)置、鬧鐘開/關(guān)。設(shè)計(jì)以硬件軟件化為指導(dǎo)思想,充分發(fā)揮單片機(jī)功能,大部分功能通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn),電路簡(jiǎn)單明了,系統(tǒng)穩(wěn)定性高。同時(shí),該時(shí)鐘系統(tǒng)還具有功耗小、成本低的特點(diǎn),具有很強(qiáng)的實(shí)用性。由于系統(tǒng)所用元器件較少,單片機(jī)所被占用的I/O口不多,因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。軟件程序均采用C語(yǔ)言編寫,便于移植與升級(jí)。報(bào)告詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。通過(guò)一個(gè)階段的對(duì)知識(shí)點(diǎn)的了解更加明確,同時(shí)也了解了做項(xiàng)目不是件容易的事,需要多方面的知識(shí),還需要大量的查閱資料,再把自己的所學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用,這樣才有可能做出項(xiàng)目來(lái)。液晶數(shù)字鐘論文2第1章設(shè)計(jì)方案1.1方案論證與比較方案一:基于FPGA的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方法。為了實(shí)現(xiàn):(1)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒、星期,并且可以進(jìn)行調(diào)整時(shí)間;(2)可以設(shè)定鬧鐘和整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能,數(shù)字時(shí)鐘在總體上主要分為三大部分:輸入人機(jī)界面部分、FPGA核心功能部分和輸出界面部分,其系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示。圖1-1基于FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖方案二:采用單片機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心控制器件,它除了具備微機(jī)CPU的數(shù)值計(jì)算功能外,還具有靈活強(qiáng)大的控制功能,以便實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。與傳統(tǒng)機(jī)械表相比,它具有走時(shí)精確,顯示直觀等特點(diǎn)。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí),顯滿刻度為“23時(shí)59分59秒”,另外具有校時(shí)功能,斷電后有記憶功能,恢復(fù)供電時(shí)可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)同步等特點(diǎn)。外圍主要有串行通信器件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1307等,使得系統(tǒng)線路簡(jiǎn)單可靠性高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。圖1-2基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)最小系統(tǒng):其作用是和外圍的時(shí)鐘芯片通信,并控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程,采集時(shí)間信息并予以處理。鍵盤模塊:鍵盤模塊可以設(shè)置時(shí)間信息,通過(guò)單片機(jī)寫入時(shí)鐘芯片,以更新時(shí)間;也可以設(shè)置鬧鐘,由單片機(jī)存入其內(nèi)部RAM中。時(shí)鐘模塊:此模塊由專用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片構(gòu)成,由它提供實(shí)時(shí)的日歷時(shí)鐘信息。液晶顯示模塊:?jiǎn)纹瑱C(jī)讀取時(shí)鐘芯片DS1307中的信息,通過(guò)液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示。采用LCD作為顯示器,具有界面友好、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。鬧鐘模塊:?jiǎn)纹瑱C(jī)主控模塊讀取日歷芯片中的時(shí)間信息,與所設(shè)置的鬧鐘時(shí)間相比較,若相同時(shí),鬧鐘模塊工作鬧鐘模塊。液晶數(shù)字鐘論文3電源模塊:用220V市電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后,輸出穩(wěn)定的+5V的直直流電為其供電。1.2方案確定綜合考慮以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及題目的基本要求和發(fā)揮要求,在本設(shè)計(jì)中,我采了第二種方案,即采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘的功能。第2章硬件設(shè)計(jì)XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1C1C2X1R2C3+5VR1SW?SW-SPSTVBAT3X11X22SCL6SDA5SOUT7U2DS1307X2R3R4+5VD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1+5VLS1Q1PNPR9100+5VR5R6R7R8+5VSW1SW2液晶數(shù)字鐘論文42.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心,由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成如圖2-1所示。主要負(fù)責(zé)各個(gè)模塊的初始化工作;讀取并處理時(shí)間;處理按鍵響應(yīng);控制液晶實(shí)時(shí)顯示等。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51C1C2X1R2C3+5VR1SW?SW-SPSTLCD_D0LCD_D1LCD_D2LCD_D3LCD_D4LCD_D5LCD_D6LCD_D7KEY1KEY2KEY3KEY4LCD_RSLCD_RWLCD_E鬧鐘模塊DS1307_SCLDS1307_SDA圖2-1單片機(jī)最小系統(tǒng)主控制器AT89C51單片機(jī)與MCS51系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容,內(nèi)部自帶有4KB的Flash存儲(chǔ)器及256KBRAM單元,不需另外擴(kuò)展EEPROM及靜態(tài)RAM,可以在線下載程序,易于日后的升級(jí)。圖中,P2.0、P2.1、P2.2及P1口為單片機(jī)與液晶顯示器連接的控制和通信的數(shù)據(jù)端口;P2.6和P2.7為單片機(jī)與時(shí)鐘芯片DS1307通信的端口;P2.3為鬧鐘的控制端口;P0.0、P0.1、P0.2、P0.3為按鍵模塊的接口。時(shí)鐘電路是由XTAL1和XTAL2之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。時(shí)鐘電路中晶體振蕩器的頻率高則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率就高,所以該系統(tǒng)采用12M晶振;復(fù)位電路有兩種形式:手動(dòng)按鍵復(fù)位和上電復(fù)位,在本系統(tǒng)中采用的是手動(dòng)按鍵復(fù)位。如圖2-1所示,R1、R2、C3和SW組成系統(tǒng)手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。2.2時(shí)鐘模塊系統(tǒng)采用DS1307時(shí)鐘芯片。DS1307是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的時(shí)鐘芯片,它是一款I(lǐng)2C總線接口的時(shí)鐘芯片,采用兩線與CPU進(jìn)行通信,片內(nèi)含有8個(gè)特殊功能寄存器和56bit的SRAM。DS1307的主要技術(shù)指標(biāo):具有秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的計(jì)數(shù)功能;12小時(shí)制和24小時(shí)制兩種計(jì)數(shù)模式;可自動(dòng)調(diào)整每月的天數(shù),具有閏年自動(dòng)修正、掉電保護(hù)和上電復(fù)位功能。2.2.1DS1307的引腳功能DS1307采用8引腳雙列直插DIP封裝形式,引腳分布如圖2-2所示。相應(yīng)功能如下:Vcc:主電源;液晶數(shù)字鐘論文5Vbat:備用電源。當(dāng)VbatVcc+0.2V時(shí),由Vcc向DS1307供電,當(dāng)VbatVcc時(shí),由Vcc向DS1307供電;GND:邏輯地;SCL:I2C總線時(shí)鐘線;SDA:I2C總線數(shù)據(jù)線;SQW/OUT:方波/輸出驅(qū)動(dòng)器。圖2-2DS1307引腳分布圖2.2.2DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1307芯片由晶體振蕩器、電源控制器、I2C總線控制、分頻處理、邏輯控制、RAM存儲(chǔ)、多路選擇器、時(shí)鐘/日歷寄存器、緩沖器組成,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3DS1307的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2寄存器DS1307有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有12個(gè),其中有7個(gè)寄存器(讀時(shí)81H8DH,寫時(shí)80H8CH),存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式,如表2-1所示。表2-1DS1307的日歷、時(shí)間寄存器地址D7D6D5D4D3D2D1D0功能取值范圍81HCH十位個(gè)位秒00-59VccSQW/OUTSDASCLGNDVbatX2X1電源控制器邏輯控制時(shí)鐘/日歷寄存器多路選擇器RAM存儲(chǔ)分頻處理晶體振蕩器RAM存儲(chǔ)I2C控制總線1Hz液晶數(shù)字鐘論文683H0十位個(gè)位分00-5985H012十位十位個(gè)位時(shí)AM:1-12PM:00-23248B00000星期星期01-0787H00十位個(gè)位日01-3189H000十位個(gè)位月01-128DH十位Year年00-998FHOUT00SOWE00RS1RS0控制字-91HRAM56800H-FFH(1)小時(shí)寄存器(85H、84H)的位7用于定義DS1307是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。當(dāng)為高電平時(shí),選擇12小時(shí)模式。在12小時(shí)模式時(shí),位D5是PMAM/,當(dāng)為1時(shí),表示PM。在24小時(shí)模式時(shí),位5是第二個(gè)10小時(shí)位。(2)秒寄存器(81H、80H)的位7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志(CH)。當(dāng)該位置為1時(shí),時(shí)鐘振蕩器停止,DS1307處于低功耗狀態(tài);當(dāng)該位置為0時(shí),時(shí)鐘開始運(yùn)行。(3)控制寄存器(8FH、8EH)的位7是寫保護(hù)位(WP),其它7位均置為0。在任何的對(duì)時(shí)鐘和RAM的寫操作之前,WP位必須為0。當(dāng)WP位為1時(shí),寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。2.2.3DS1307的讀寫操作DS1307是基于I2C總線接口的時(shí)鐘芯片,軟件上與I2C總線完全兼容。1.I2C總線的驅(qū)動(dòng)I2C總線在傳送數(shù)據(jù)時(shí),必須確認(rèn)傳送數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束。而且每傳送一個(gè)字節(jié),要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位(0);在一個(gè)周期發(fā)送結(jié)束后,要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位(1)。具體如圖2-4所示,三種信

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