基于protues平台下LCD电子钟的仿真设计.docx
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基于protues平台下LCD电子钟的仿真设计.docx
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基于protues平台下LCD电子钟的仿真设计
电子信息技术创新实践
课程设计说明书(论文)
题目:
基于protues平台下LCD电子钟的仿真
设计
学院:
信息工程学院
班级:
201X级电子信息工程X班
学生姓名:
XXX学号:
XXXXXXXXXXXX
指导教师:
XXX
设计时间:
2017年5月26日--2017年6月20日
成绩:
(百分制)
黄山学院教务处制
黄山学院课程设计任务书
题目
基于protues平台下LCD电子钟的仿真设计
一、设计(创作)的内容和任务要求
制作1个LCD显示的电子钟,在LCD显示器上显示当前的时间。
1、使用字符型LCD显示器显示时间。
2、显示格式为“时时:
分分:
秒秒”
3、使用4个功能键操作设置当前时间。
功能键K1—K4功能如下:
K1:
进入设置现在的时间;K2:
修改小时,并显示修改结果
K3:
修改分钟,并显示修改结果;K4:
确定完成设置
二、进度安排(起止时间:
2017年5月26日~2017年6月20日)
1、2017年5月26日-2017年6月3日:
熟悉课程设计内容,提出初步设计方案
2、2017年6月4日-2017年6月10日:
确定设计方案,并完成硬件、软件设计
3、2017年6月11日-2017年6月15日:
系统调试,完成课程设计报告
4、2017年6月16日-2017年6月20日:
课程设计答辩
3、主要参考资料
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:
高等教育出版社,2014.
[2]张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计[M].北京:
人民邮电出版社,2016.
[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].北京:
人民邮电出版社,2010.
院部审核意见:
年月日
成绩评定:
基于protues平台下LCD电子钟的仿真设计说明书
信息工程学院电子信息工程XX(学号)
指导老师:
XXX(副教授)
摘要:
本设计是基于protues平台下的LCD万年历仿真。
设计中采用了LCD1602液晶作为显示模块,使用到实时时钟DS1302作为时间来源,51单片机通过获取来的时间值来实现相关处理。
同时,设计中设置了四个按键,用于控制万年历的相关时间参数。
关键词:
51单片机;LCD1602;DS1302;万年历
黄山学院课程设计说明书
目录
1引言4
2设计思路与方案选择4
2.1设计思路4
2.2方案一5
2.3方案二5
3系统设计6
3.1硬件电路设计6
3.1.1单片机外围电路设计6
3.1.2电源电路设计6
3.1.3DS1302时钟电路设计6
3.1.4LCD1602液晶显示模块7
3.1.5按键模块9
3.2系统软件设计9
3.2.1系统软件设计思路9
3.2.2按键检测设计思路10
4系统调试11
4.1系统调试过程11
4.2结论13
参考文献13
1引言
在现代生活中,电子时钟是作为不可缺少的存在。
在不同的电子设备上,电子时钟也以不同的方式出现。
所以,本文就是以基于LCD1602液晶的万年历仿真为例,向大家介绍一种实现电子时钟的方案。
本方案以AT89C51单片机作为主控核心,与时钟芯片DS1302、按键、LCD1602液晶显示等模块组成硬件系统。
在硬件系统中设有独立按键和LCD1602液晶,能显示丰富的信息,根据使用者的需要可以随时对时间进行校准、选择时间等。
2设计思路与方案选择
2.1设计思路
本设计是以AT89C51单片机为主控模块,与DS1302时钟芯片、LCD1602液晶显示模块、按键等组建成整个硬件系统。
时钟芯片负责提供时间值,单片机在访问并获取DS1302的时间信息后,将时间值传送给LCD1602液晶显示。
为了让整个万年历系统变得丰富,增加了四个独立按键,分别承担设置、修改分、修改时、确认设置并显示的功能。
本设计系统框图如图2-1所示。
图2-1电子钟系统框图
2.2方案一
在已经搭建好的硬件系统下,由DS1302时钟芯片来提供时间数据。
单片机配置定时中断,并实时扫面按键状态,在没有检测到设置按键按下时,获取由DS130时钟芯片所提供的时间数据并写入至LCD1602液晶进行显示。
当检测到设置按键按下时,定时中断关闭,按键修改时间信息,待确认按键按下后,定时中断打开,单片机获取时间信息并写入至1602液晶进行显示。
2.3方案二
虽然有已搭建的硬件系统,但是可以选择使用单片机内部的定时器提供时间数据。
单片机配置定时中断,并实时扫面按键状态,在没有检测到设置按键按下时,获取由定时器提供的时间数据并写入至LCD1602液晶进行显示。
当检测到设置按键按下时,定时中断关闭,按键修改时间信息,待确认按键按下后,定时中断打开,单片机获取时间信息并写入至1602液晶进行显示。
方案一与方案二都能够实现设计的功能需求。
方案一由DS1302提供时间数据,节省了单片机内部资源,并且DS1302的时间数据可以在掉电的时候由备用电源提供电源,使得时钟数据能够在硬件系统掉电的情况下数据不丢失。
而方案二虽然实际电路比较简单,但是比较占用单片机的内部资源,且在断电的情况下,时间数据丢失,不适合实际应用,所以本设计最终选择的是方案一。
3系统设计
3.1硬件电路设计
3.1.1单片机外围电路设计
如图3-1所示分别是单片机的晶振电路与复位电路,与单片机构成最小系统,从而确保单片机与其他外设电路的正常运行。
图3-1单片机外围电路
3.1.2电源电路设计
因为设计是基于protues平台下的仿真,所以LCD电子钟系统电源部分的设计使用的是软件自带的POWER与GROUND。
3.1.3DS1302时钟电路设计
DS1302在该电子钟系统中的连线表如表3-1所示。
表3-1DS1302连线表
单片机IO口
模块接口
功能
P1.4
SCK
时钟线
P1.5
I/O
数据线
P1.6
RST
复位线
DS1302在该电子钟系统中的接线图如图3-2所示。
图3-2DS1302接线图
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。
DS1302是DS1202的升级产品,与DS1202兼容,但增加了主电源/后背电源双电源引脚,同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。
DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源,VCC2为主电源。
在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。
DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。
当Vcc2大于Vcc1+0.2V时,Vcc2给DS1302供电。
当Vcc2小于Vcc1时,DS1302由Vcc1供电。
X1和X2是振荡源,外接32.768kHz晶振。
RST是复位/片选线,通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能:
首先,RST接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
当RST为高电平时,所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平,则会终止此次数据传送,I/O引脚变为高阻态。
上电运行时,在Vcc≥2.5V之前,RST必须保持低电平。
只有在SCLK为低电平时,才能将RST置为高电平。
I/O为串行数据输入输出端(双向)。
SCLK始终是输入端。
3.1.4LCD1602液晶显示模块
LCD160液晶显示模块在电子钟硬件系统的连线表如表3-2所示。
表3-2LCD1602液晶显示模块连线表
单片机IO口
模块引脚口
功能
VSS
电源地
VDD
电源正极(+5V)
VEE
液晶显示偏压
P2.4
RS
数据/命令选择,高为数据,低为指令
P2.5
R/W
读/写选择,高为读,低为写
P2.6
E
使能信号,下降沿使能
P0.0
DB0
低4位三态,双向数据总线0位
P0.1
DB1
低4位三态,双向数据总线1位
P0.2
DB2
低4位三态,双向数据总线2位
P0.3
DB3
低4位三态,双向数据总线3位
P0.4
DB4
高4位三态,双向数据总线4位
P0.5
DB5
高4位三态,双向数据总线5位
P0.6
DB6
高4位三态,双向数据总线6位
P0.7
DB7
高4位三态,双向数据总线7位
BLA
背光电源正极
BLK
背光电源负极
LCD160液晶显示模块在电子钟硬件系统的接线图如图3-3所示。
图3-3LCD1602液晶显示模块接线图
3.1.5按键模块
按键控制模块在电子钟硬件系统的连线表如表3-3所示。
表3-3按键模块连线表
单片机IO口
模块引脚口
功能
P1.0
KEY1
设置键
P1.1
KEY2
修改分键
P1.2
KEY3
修改时键
P1.3
KEY4
确认设置键
按键控制模块在电子钟硬件系统的接线图如图3-4所示。
图3-4按键模块接线图
3.2系统软件设计
3.2.1系统软件设计思路
该设计方案的软件系统主要包括三方面的内容:
一、DS1302在单片机中读取数据并进行计数;二、单片机获取按键状态,并对时间值进行相应的修改;三、LCD1602显示当前时间以及当前操作。
软件主要流程图如图3-5所示。
图3-5软件流程图
3.2.2按键检测设计思路
在本设计中,按键函数是惟一在主循环中执行的函数,在整个软件设计流程中,按键操作起到了重要的作用,单片机根据检测到按键状态,来对时间变量进行操作,进而达到修改时间的作用。
本方案采取是四个独立按键分判别高低电平的方式来检测按键的状态。
在只有设置键按下的之后,其他按键的控制作用才是有效的,等确认按键按下后,就表示时间修改完成,液晶显示回到时间界面,中断打开,定时刷新时间数据。
4系统调试
4.1系统调试过程
以下是仿真调试的具体内容:
如图4-1所示,在接通电源之后,液晶显示“HomeworkbyFCHL”,开机界面维持约1S。
图4-1开机界面
如图4-2所示,开机界面过后,显示时间界面,内容包括年、月、日、周、时、分、秒。
图4-2时间显示界面
如图4-3所示,按下KEY1键后,定时器关闭,时间更新停止,按下KEY2键修改分钟。
图4-3分钟修改界面
如图4-4所示,按下KEY1键后,定时器关闭,时间更新停止,按下KEY3键修改小时。
图4-4小时修改界面
如图4-5所示,修改时间值完成后,按下确认键,,恢复到时间显示界面。
图4-5确认修改后时间显示界面
4.2结论
万年历系统作为一个单片机系统,它具有涉及知识面广,软硬件要求高,可扩展性强等诸多特点。
虽然本次设计所提供的方案功能比较单一,内容简单,但是这并不意味着它不值得学习。
通过这次的设计与实现,我越发地发现该系统的强大与广阔。
单于该设计系统上来讲,虽然该设计方案只实现了万年历的显示以及时间值的修改,但是由于保留了四个独立按键,所以在二次开发时还可以进行按键的重新定义,以完成更丰富的功能。
同时鉴于本次的设计是基于protues平台下的软件仿真,所以更加有利于后期的再次开发。
参考文献
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:
高等教育出版社,2014.
[2]张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计[M].北京:
人民邮电出版社,2016.
[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].北京:
人民邮电出版社,2010.
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- 关 键 词:
- 基于 protues 平台 LCD 电子钟 仿真 设计