单片机的数字时钟设计Word文档下载推荐.docx
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Keyboarddisplaythesimulationsystem;
LCD12864;
Theclock
目录
引言-4-
1设计要求-3-
1.1基本要求-3-
1.2发挥部分-4-
2方案设计与论证-4-
2.1控制部分方案论证-4-
2.2显示部分方案论证-4-
3系统框图及工作原理-5-
3.1系统框图-5-
3.2工作原理-5-
3.2.1硬件工作原理-5-
3.2.2软件工作原理-5-
4硬件原理分析及设计-6-
4.1单片机时钟电路-6-
4.2单片机复位电路-6-
4.2.1复位电路的可靠性设计-6-
4.3键盘电路-7-
4.4显示电路-7-
4.4.1LCD显示电路-7-
4.4.2七段数码管显示电路-7-
4.4整体电路图-8-
4.5系统硬件设计所需的元件-9-
5软件设计-9-
5.1软件总体设计及框图-9-
5.2软件重要子程序设计及框图-10-
5.2.1显示部分-10-
5.2.2键盘扫描部分-11-
5.2.3时钟部分-11-
5.2.4延时部分-12-
6硬件安装制作-13-
6.1PCB板制作-13-
6.2元件焊接-13-
7电路调试-13-
7.1硬件调试-14-
7.2软件调试-14-
8测试结果-14-
9结论-14-
致谢-15-
参考文献-15-
引言
仪器仪表的键盘显示系统,是实现通过键盘的控制,使LCD屏幕有相应的显示,广泛用于各个领域,如电脑、家电、数字仪器等,成为人们直观了解和控制仪器、设备的运行状态的重要依据,给人们的生活带了方便,成为现代人们生活、工作的必需品。
数字化显示系统告别了以前老式的监控和计算仪器、设置状态方式,给人们带来了极大的方便。
本设计是仪器仪表的控制显示模拟系统,所有的仪器仪表的控制显示系统都是以此为基础而扩展的。
因此,研究仪器仪表的控制显示系统及扩大其应用有着非常现实的意义。
本设计就是仪器仪表的控制显示系统简单的模拟和扩展应用。
1设计要求
1.1基本要求
1)开机LCD液晶屏幕显示“08级电子信息工程XXXX毕业设计”信息。
2)设计4X4矩阵键盘,分别对应键码“0-F”。
3)按下任意一个按键,LCD液晶屏幕显示相应按键的信息(不同按键的显示内容可以自行设计)。
1.2发挥部分
1)LCD液晶屏幕增加装饰图案。
2)增加一个LED数码管同步显示相应键码。
3)增加一个LED点阵同步显示相应键码。
2方案设计与论证
2.1控制部分方案论证
方案一:
可采用ALTERA公司的FLEX10K系列PLD器件。
设计起来结构清晰,各个模块,从硬件上设计起来相对简单,控制与显示的模块间的连接也会比较方便。
但是考虑到本设计的特点,EDA在功能扩展上比较受局限,而且EDA占用的资源也相对多一些。
从成本上来讲,用可编程逻辑器件来设计也没有什么优势,而以我们目前的条件在硬件和软件也无法实现本设计的各种要求。
方案二:
凌阳16位单片机有丰富的中断源和时基。
它的准确度相当高,并且C语言的编程环境也很方便来实现一些递归调用。
I/O口功能也比较强大,方便使用。
用凌阳16位单片机做控制器最有特色的就是它的可编程音频处理,可完成语音的录制播放和识别。
这些都方便对设计进行扩展,使设计更加完善。
成本也相对低一些。
但是,在控制与显示的结合上有些复杂,显示模组资源相对有限,而且单片机的稳定性不是很高,而且就需要完成这个
仪器仪表的键盘显示模拟系统不太复杂的设计可以不必用凌阳16位单片机来完成。
方案三:
AT89S52是8位单片机,提供的的四组8个I/O口能够实现既定功能,成本也不高。
综合考虑最后选择用AT89S52单片机来作为中心控制器件。
2.2显示部分方案论证
使用LCD1602成本低,程序控制简单,但它只能显示16X2个半宽字型符,不能显示汉字,比较单调。
带字库的由ST7920控制的LCD12864硬件上提供8位,4位并行接口及串行接口供选择,64×
16位字符显示RAM(DDRAM最多16字符×
4行,LCD显示范围16×
2行),2M位中文字型ROM(CGROM),总共提供8192个中文字型(16×
16点阵),16K位半宽字型ROM(HCGROM),总共提供126个西文字型(16×
8点阵),64×
16位字符产生RAM(CGRAM)。
在软件上提供文字与图形混合显示、画面清除、光标归位、显示开/关、光标显示/隐藏、显示字体闪烁、光标移位功能、显示移位、垂直画面旋转、反白显示、休眠模式的功能,相对于LCD1602来说功能丰富,而且已内建有GB码简体中文字型库,方便编程。
综合以上方案,决定采用LCD12864(除非特殊说明,以下都简称LCD)作为显示器件。
3系统框图及工作原理
3.1系统框图
图1系统框图
3.2工作原理
3.2.1硬件工作原理
硬件控制电路主要用了4*4矩阵键盘、AT89S52芯片处理器、LCD和七段数码管。
由AT89S52处理器处理从4*4键盘发出的指令,通过LCD和七段数码管显示出相应按键的内容。
3.2.2软件工作原理
软件控制程序主要有主控程序、时间程序、LCD控制程序、时间及日期显示程序、键盘扫描程序等组成。
主控程序中对整个程序进行控制,进行了时间和LCD初始化、LCD和数码管显示等控制。
LCD显示程序是整个显示部分中的重要部分,包括写入命令、初始化、写入数据、数据显示、自定义GDRAM显示、绘图显示、反白显示等。
当LCD的RS=RW=0,同时EN由1变0时,可以对LCD写入基本指令和扩充指令;
当RS=1,RW=0,同时EN由1变0时,可以对LCD写入数据。
对LCD端口写入不同的命令可以写入和显示不同的数据,具体命令请参考LCD12864和数据手册。
LCD时间控制程序是时间程序重要的部分,时间控制程序体现了年、月、日、时、分、秒的计算方法。
此设计采用AT89S52自带的T0计时器进行计时,中断程序每隔50ms中断一次当作一个计数,每中断一次则计数加1,当计数20次时,则表示1秒到了,秒变量加1,同理再判断是否1分钟到了,再判断是否1小时到了,再判断是否1天到了,再判断是否1月到了,再判断是否1年到了,若计数到了则相关变量清除0。
先给出一般年份的每月天数。
如果是闰年,第2月天数为29天,非闰年则有28天。
在我们的这个设计中只设有100年的范围,判断是否闰年就只需要用该年份除以4来判断就行了。
键盘扫描程序是整个设计的输入控制程序,4*4键盘占用单片机的8个I/O口。
本设计的键盘扫描程序采用行列反转扫描法读取按键键值。
单片机先让键盘行线输出全为0,然后读入列线值,再检测有无按键按下,去抖,再读入列线值,输出当前列线值,读入行线值,最后组合行、列线值,得到键盘的码值供调用。
4硬件原理分析及设计
4.1单片机时钟电路
内部时钟电路如图所示,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡电路就产生自激振荡。
定时元件通常石英晶体和电容组成的并联谐振回路,晶体振荡器选择12MHZ,电容采用30PF。
图2时钟电路
4.2单片机复位电路
影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分:
(1)外因
射频干扰,它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体(引线或零件引脚)感生出相应的干扰,可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰;
电源线或电源内部产生的干扰,它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导,可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰。
(2)内因
振荡源的稳定性,主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。
4.2.1复位电路的可靠性设计
复位是单片机的初始化操作。
单片机启动运行时,都需要先复位,其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。
因而,复位是一个很重要的操作方式。
但单片机本身是不能自动进行复位的,必须配合相应的外部电路才能实现。
复位电路的基本功能是:
系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。
为可靠起见,电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号,以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
如图3所示。
图3复位电路
4.3键盘电路
4*4键盘电路由4*4=16个按键组成,其中4列经过4个10K电阻接入VCC上拉,接入单片机的P3口的高4位口,4行直接接入单片机低4位,当有按键按下时,由单片机控制8个I/O口读取出当前键值。
图4键盘电路
4.4显示电路
4.4.1LCD显示电路
LCD12864一共有20个引脚,其中4-15、17脚接入单片机的P0全部I/O口和P2的三个I/O口,是LCD与单片机通讯的桥梁。
16号脚是空脚,1和20脚接地,2和
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