1、中南大学自动化工程训练设计题目 LCD 时钟程序设计 指导老师 设 计 者 专 业 班 级 自动化 级 班号 设 计 日 期 2016 年 9 月 目 录一、设计任务要求分析 11.1 设计总体方案及其方案论证 1二、 组成电路介绍 .12.1 复位电路： 12.2 晶振电路： 12.3 键盘控制系统设计： 22.4 闹钟部分： 32.5 显示电路设计 32.5.1 LCD1602 简介 3三 、软件设计 .43.1 程序主流程图 53.2 初始化流程图 53.3 延时中断子程序 63.4 时间设置子程序 7四、系统测试 74.1 测试方法 74.2 测试结果 74.3 结果分析 8五、源程序
2、 81一、设计任务要求分析本设计要实现的功能是：实时显示当前的时钟，并且可以设定闹铃，以蜂鸣器鸣响 5 秒的方式作为闹铃。1.1 设计总体方案及其方案论证按照系统的设计功能所要求的，液晶显示电子时钟原理图如图所示。单片机显示电路键盘电路 复位电路晶振电路液晶显示电子时钟原理图 本系统以 AT89C51 单片机为核心，该单片机可把数据进行处理，从而把数据传输到显示模块 LCD1602 液晶显示器，实现时间及日期的显示。以 LCD 液晶显示器为显示模块，把单片机传来的数据显示出来，并且显示多样化，还可以对时间和日期进行设置，主要靠按键来实现。二、组成电路介绍2.1 复位电路：复位电路复位电路有两种
3、方式：上电复位和按钮复位，我们主要用按钮复位方式。如图所示：2.2 晶振电路：晶振电路如图所示：2晶振模块原理图选取原则：电容选取 22pF，晶振为 12MHz。1） 电源：AT89S51 单片机的供电电源是 5V 的直流电。2） EA 非/Vpp 脚：我们没有用外部扩展 ROM,因此 EA 非/Vpp 为高电平，即接+5V 电源。2.3 键盘控制系统设计：按键需要 4 个，分别实现为时间调整、时间的加、时间的减、闹钟调整四个功能。用单片机的 4 个 I/O 口接收控制信号，其电路如图所示：按键调时电路通过控制键来控制所要调节的是时、分、还是秒。在控制键按下后 LCD 中会在相应的位置出现光标
4、，这时在通过加数键或减数键来控制时分秒的加或减。在调闹钟键按下后 LCD 中也会在相应的位置出现光标，这时也通过加数键或减数键来设置闹钟。32.4 闹钟部分：闹钟部分主要由蜂鸣器，三极管，电阻组成。其电路图如图所示：闹钟电路当单片机的 P15 接口输出为高电平时，蜂鸣器响，当输出为低电平时，蜂鸣器停止。2.5 显示电路设计2.5.1 LCD1602 简介LCD1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有也有间隔，起到了字符间距和行
5、间距的作用，正因为如此，所以他不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为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）。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 （1）LCD1602的主要技术参数显示容量：162个字符；芯片工作电压：4.55.5V；工作电流：2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压：5.0V；字符尺寸：2.954.35(WH)mm。4（2）LCD1602 引脚功能说明1602LCD 采用标准的 14
6、脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下：第 1 脚：VSS 为地电源；第 2 脚：VDD 接 5V 正电源；第 3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，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，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入
7、数据；第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令；第 714 脚：D0D7，为 8 位双向数据线；第 15 脚：背光源正极；第 16 脚：背光源负极。1602 液晶模块的读写操作，屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。本显示电路将单片机的 P0 口作为液晶的数据口，由于 P0 口没有上拉电阻，所以需额外加一个排阻作为上拉电阻，利用 P1 口作为其读写控制端，具体电路如图。显示电路 5三 、软件设计软件设计是本次设计中不可缺少的环节，是本次设计能够完成的最重要的环节之一。在完成了硬件电路的设计之后，依据系统设计要求和硬件电路开始系统软件部分的设计。本系统软
8、件设计包括：主程序、系统初始化子程序、延时中断子程序、时间设置子程序。首先进行模块设计，最后进行各模块的整合以完成整个软件系统。3.1 程序主流程图L C D 初始化延时中断子程序送 L C D 显示开始是否有键按下否调用时间延时子程序是主流程图3.2 初始化流程图系统初始化模块的主要功能是完成系统的初始化以及设定系统的工作状态，初始化部分包括以下方面的内容：（1）单片机定时器 0 初始化以及各种 I/O 口定义；（2）1602 液晶初始化清屏及设定工作方式；（3）系统进入正常工作状态。6开始L C D 功能设置L C D 显示设置L C D 赋初值定时器赋初值开中断开定时器结束初始化流程图3
9、.3 延时中断子程序开始T H O = ( 6 5 5 3 6 - 4 6 0 8 0 ) / 2 5 6T L O = ( 6 5 5 3 6 - 4 6 0 8 0 ) % 2 5 6定时 5 0 m sC o u n t = 2 0m i a o + +m i a o = 6 0f e n + +f e n = 6 0s h i + +s h i = 2 4d a y + +d a y = 3 1m o n t h + +m o n t h = 1 3y e a r + +y e a r = 1 0 0y e a r = 0是是是是是是是否否否否否否否延时中断子程序73.4 时间设置子程
10、序这里仅画出了秒设置流程图，其他时间及日期设置类似。开始S 1 按下延时 5 m sS 1 n u m = 1S 2 按下 S 3 按下M i a o + + M i a o - -M i a o = 6 0M i a o = 0M i a o #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit beep=P15; /定义蜂鸣器的 io 口sbit rw=P21; /定义读写的 io 口sbit rs=P20;/定义接收与发送指令的 io 口sbit lcden=P22;/定义使能端的 io 口sbit k1=P30
11、; /定义调时键的 io 口sbit k2=P31; /定义加数键的 io 口sbit k3=P32; /定义减数键的 io 口sbit k4=P33; /定义调闹钟键的 io 口uchar count,count1,num,num1,num2;char h,min,sec,h1,min1,sec1;uchar table=“ 23:59:57“;uchar table1=“ 00:00:00“;void delay(uint ms)/延时程序9int i;while(ms-)for(i = 0; i0;x-)for(y=110;y0;y-); return 0;bit write_busy(
12、) /判断是否为繁忙状态 bit result; rs = 0; rw = 1; lcden = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); result = (bit)(P0 lcden= 0; return result; void write_com(uchar com) /写指令函数 while(write_busy();rs=0;rw=0;lcden=0;P0=com;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();lcden=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();10lcden=0;void write
13、_data(uchar date) /写数据函数 while(write_busy();rs=1;rw=0;lcden=0;P0=date;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();lcden=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();lcden=0;void write_pos(uchar pos) /设定地址write_com(pos | 0x80); /数据指针=80+地址变量void write_sfm(uchar add,uchar date) /设定时分秒及其显示与地址uint shi,ge;shi=date/10;ge=date%1
14、0;write_com(0x80+0x40+add);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);void write_sfm1(uchar add,uchar date) /设置闹钟时分秒及其显示与地址uint shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+add);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);void keyscan() /键盘扫描 if(k1=0)11delay1(5);if(k1=0)while(!k1);num+;if(num=1)TR0=0;wri
15、te_com(0x80+0x40+11);write_com(0x0f);if(num=2)write_com(0x80+0x40+8);if(num=3)write_com(0x80+0x40+5);if(num=4)num=0;write_com(0x0c);TR0=1; if(num!=0)if(k2=0)delay1(5);if(k2=0)while(!k2)if(num=1) sec+;if(sec=60)sec=0;write_sfm(10,sec);write_com(0x80+0x40+0x10);if(num=2)min+;if(min=60)min=0;12write_sf
16、m(7,min);write_com(0x80+0x40+8);if(num=3)h+;if(h=24)h=0;write_sfm(4,h);write_com(0x80+0x40+5); if(k3=0)delay1(5);if(k3=0)while(!k3);if(num=1)sec-;if(sec=-1)sec=59;write_sfm(10,sec);write_com(0x80+0x40+0x10);if(num=2)min-;if(min=-1)min=59;write_sfm(7,min);write_com(0x80+0x40+8);if(num=3)h-;if(h=-1)h=
17、23;write_sfm(4,h);write_com(0x80+0x40+5); if(k4=0)13delay1(5);if(k4=0)while(!k4);num1+; if(num1=1)write_sfm1(10,sec1);write_sfm1(7,min1);write_sfm1(4,h1);if(num1=2)write_com(0x80+11);write_com(0x0f);if(num1=3)write_com(0x80+8);if(num1=4)write_com(0x80+5);if(num1=5)num1=0;write_com(0x0c);write_sfm(10
18、,sec);write_sfm(7,min);write_sfm(4,h); if(num1!=0)if(k2=0)delay1(5);if(k2=0)while(!k2)if(num1=2) sec1+;if(sec1=60)sec1=0;write_sfm1(10,sec1);14write_com(0x80+0x10);if(num1=3)min1+;if(min1=60)min1=0;write_sfm1(7,min1);write_com(0x80+8);if(num1=4)h1+;if(h1=24)h1=0;write_sfm1(4,h1);write_com(0x80+5);if
19、(k3=0)delay1(5);if(k3=0)while(!k3);if(num1=2)sec1-;if(sec1=-1)sec1=59;write_sfm1(10,sec1);write_com(0x80+0x10);if(num1=3)min1-;if(min1=-1)min=59;write_sfm1(7,min1);write_com(0x80+8);if(num1=4)h1-;if(h1=-1)h1=23;15write_sfm1(4,h1);write_com(0x80+5); void init() /程序初始化函数uint i;h=23;min=59;sec=57;h1=00
20、;min1=00;sec1=00;num=0;lcden=0;write_com(0x38);delay(1);write_com(0x0c); /显示开，关光标 delay(1);write_com(0x06); /移动光标 delay(1);write_com(0x01); /清除 LCD 的显示内容 delay(1); i=0;while(table1i != 0) /显示闹钟（静态）write_data(table1i);i+;i=0;write_pos(0x40);while(tablei != 0) /显示时间（静态）write_data(tablei);i+;TMOD=0x01;
21、 /定时器TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1; /开启定时器ET0=1;TR0=1;void main() 16init();while(1) keyscan();if(min=min1delay1(2);beep = 0;elsebeep=0;void timer0() interrupt 1 /定时器时间设定TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;count+;if(count=20)count=0;sec+;if(sec=60)sec=0;min+;if(min=60)min=0;h+;if(h=24)h=0;write_sfm(4,h);write_sfm(7,min);write_sfm(10,sec);
