基于PIC16F877A单片机字符液晶显示数字时钟毕业设计（论文）.docx
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基于PIC16F877A单片机字符液晶显示数字时钟
摘要
近年来，随着电子产品的发展，人们对数字钟的要求越来越高，针对人们的这一需求设计了一种有单片机控制的智能化数字时钟，功能强大，界面友好，更好的满足了人们对它的智能化要求。
本文设计并实现了一款基于字符液晶显示的单片机数字钟，详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程。
论文重点阐述了数字钟硬件模块、时钟模块和相关控制模块等的模块化设计与制作；软件同样采用模块化的设计，包括读取模块、显示模块、时间调整模块设计，并采用汇编言语编写实现。
本设计实现了年、月、日和时间的显示功能、日期和时间修改功能。
设计方案已通过仿真软件验证，证明了设计的合理性。
关键词：
单片机；数字钟；液晶显示；仿真
目录
目录 3
引言 4
第一章 方案对比与选择 5
方案1 5
方案2 5
方案选择 5
第二章 16F877A单片机概述 6
2.1单片机的用途与发展 6
2.2PIC16F877A单片机的结构与特点 6
2.2.1PIC16F877A单片机引脚结构 6
2.2.2PIC16F877A的内部结构 7
2.2.3单片机的特点 7
本章小结 8
第三章 LCD1602A字符液晶显示说明 9
3.1LCD1602A字符液晶显示的优势 9
3.2LCD1602A字符液晶引脚说明 9
本章小结 9
第四章 整体设计方案 10
4.1硬件选择 10
4.3PIC16F877A单片机电路 10
4.4LCD1602A字符液晶显电路 11
4.5电源电路 11
4.6轻触按键电路 11
4.7整体电路图 12
4.8程序主流程图 12
4.9LCD1602A字符液晶程序流程图 13
本章小结 13
第五章在线调式 14
5.1MPLABICD2在线调试器 14
5.2使用ICD2进行调试 14
5.4ICD2在线调式结果 15
本章小结 15
第六章结束语 16
参考文献 17
致谢 17
附录字符液晶数字时钟程序 18
引言
现在是一个知识爆炸的新时代。
新产品、新技术层出不穷，电子技术的发展更是日新月异。
可以毫不夸张的说，电子技术的应用无处不在，电子技术正在不断地改变我们的生活，改变着我们的世界。
在这快速发展的年代，时间对人们来说是越来越宝贵，在快节奏的生活时，人们往往忘记了时间，一时但遇到重要的事情而忘记了时间，这将会带来很大的损失。
因此我们需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人。
数字化的钟表给人们带来了极大的方便。
近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字时钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。
多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、数字闹钟等等。
单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的，人们对数字钟的功能及工作顺序都非常熟悉。
但却很少知道它的内部结构以及工作原理。
由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。
通过键盘可以进行定时、校时功能。
输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。
现代人类社会的各个面，从工业、农业、商业、国防、通信、交通运输、科学技术等领域到文化娱乐、教育、医疗乃至家庭生活的每一个角落，无一不在快速地走向自动化和现代化。
单片机即单片微处理器或微控制器，是实现自动控制性价比最高的计算机，其发展非常迅速。
在发展16位、32位单片机得到了更大的发展和普及。
目前
8位单片机已经能够满足控制领域中多数场合需求，因此在今后相当长的时间内，8位单片机仍将是控制领域的主角。
Microchip公司的PIC8位单片机系列是世界上最有影响力的嵌入式微控制器之一。
该系列单片机采用了RISC精简指令系统和哈佛总线，易学易用；运算速度快，体积小巧，工作电压低，功耗小，驱动能力强，适合用电池供电；由于其程序存储器采用了低价的Flash技术，其价格几乎和掩模型相近，适合中小批量生产；PIC最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用需求，已经发展出基本级产品、中级产品和高级产品3个层次系列许多型号的产品，而且抗
干扰能力强，程序保密性好，可靠性高，广泛应用于鼠标器、IC卡、儿童玩具、家用电器、电信通信、工业控制、智能仪器仪表到汽车电电子、金融电子等许多领域，尤其适合机、电、仪一体化的智能型产品。
本文重点论述了LCD1602A液晶显示以及16F877A单片机的结合应用实现数字时钟的显示及智能时钟功能。
3
第一章 方案对比与选择
方案1
采用PIC16F877A单片机、LCD1602A字符液晶显示、32768Hz低频振荡器、使用TMR1延时等。
32768Hz的低频振荡器具有：
准确实现1S定时，最合适的方案是采用TMR1外接32768Hz的低频振荡器。
TMR1是一个16位的定时器，可以允许计数65536个脉冲。
而32768Hz的晶振，在匹配的震荡电路下1S可产生32768个时序脉冲。
假定TMR1的时间常数设置为0000H，那么TMR1的溢出时间刚好是2S。
若需产
生1S定时，只要将TMR1的时间常数设置为8000H即可
方案2
采用PIC16F877A单片机、LCD1602A字符液晶显示、使用软件延时等。
采用软件延时需要用一段或多段的延时子程序来延时整个程序。
方案选择
经过两个方案的比较：
方案1采用TMR1计数功能，使用计数功能对1S的延时会更准确；而使用软件延时会使得整体程序复杂化，而对1S延时会出现误差。
经过比较易行易懂易通性，本方案采用方案1。
第二章 16F877A单片机概述
2.1单片机的用途与发展
单片机全称为单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）,又称微控制器（MicrocontrollerUnit）或嵌入式控制器（EmbeddedController）。
它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。
单片机以微处理器为核心，在相应环境下开发出软件并写入片内的程序存储器，再配上周边的外围电路，就构成了应用于各行各业的单片机系统。
随着信息化社会和知识经济的发展，单片机的应用越来越引起人们的重视。
单片机控制着当今大多数电子设备、家用电器与机器设备。
单片机的身影无处不在地存在于工业控制、消费电子、计算机及周边产品、通信和办公设备等领域。
据
预测，到2010年，每个成年人平均每天会接触到351个单片机。
毫不夸张地说，我们生活在一个单片机的世界里。
下面仅是一些典型的应用领域。
2.2PIC16F877A单片机的结构与特点
2.2.1PIC16F877A单片机引脚结构
5
2.2.2PIC16F877A的内部结构
2.2.3单片机的特点
（1）哈佛双总线结构
冯·诺依曼结构的计算机的程序存储器和数据存储器一般为统一编址，共用总线，读取指令和存取操作数不能同时进行。
PIC单片机采用了指令总线和数据总线分开的哈佛双总线结构，其程序存储器和数据存储器在物理空间（即地址）上完全独立，读取指令的总线和存取数据的总线也完全分开，数据总线的宽度为8位，指令总线的宽度可以是12/14/16位。
由于两种总线独立，读取指令和存取操作数可以同时进行，即可以引入指令的流水线机制，提高单片机内的数据流量，提高代码的运行效率，避免了传统的冯·诺依曼结构的计算机的瓶颈现象。
（2）RISC指令集
PIC系列各种型号的单片机都采用精简指令集，基本级仅33条指令，中级
有35打指令加两条保留指令，高级产品也只有75条指令。
这样的指令系统具有易学易用的特点，而且所有指令都是单字指令，程序空间的效率即紧凑性比一般单片机高得多。
（3）指令周期
除地址跳转指令（CALL,GOTO）为双周期指令外，其余都为单周期指令。
（4）执行速度
PIC单片机的执行速度非常快，即使是基本级的PIC12C5XX，指令周期也只有1us，中级产品当采用20MHz晶体振荡器时，指令周期为200ns；而
PIC18FXXX执行速度更快，达到16MIPS，并且具有硬件乘法器，单个指令周期内就可完成8位乘8位的无符号乘法，仅仅只要63ns。
（5）硬件堆栈
基本级产品具有2级硬件堆栈，中级产品有8级，高级产品有31级硬件堆栈。
（6）寻址方式
所有PIC单片机都采用直接、间接或相对寻址3种寻址方式中的一种，寻址方式比较简单。
（7）程序和数据存储器
各种型号的PIC单片机都具有程序存储器和数据存储器，某些中级产品具有E2PROM数据存储器，数据可以保存40年以上。
本章小结
PIC单片机之所以能够获得广泛应用，是因为它具有一系列特点。
例如，
PIC的哈佛双总线结构、RISC指令系统、单周期指令、快速的执行速度、简单的寻址方式、程序和数据分开存储的模式、I/O引脚的独立编程能力和较大的驱动能力、丰富的功能部件、多种编程方式以及一系列微控制特性等。
这些特性都是使PIC单片机得到迅速推广应用的技术基础。
7
第三章 LCD1602A字符液晶显示说明
3.1LCD1602A字符液晶显示的优势
本方案使用LCD 1602A字符液晶做显示。
LCD 1602A字符液晶显示器具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在本题的制作中，用液晶来实现数字信息的显示时比较合适的一种选择。
3.2LCD1602A字符液晶引脚说明
引脚1 VSS一般接地
引脚2 VDD接电源（+5V）
引脚3V0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）。
引脚4 RS/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。
引脚5 R/WR/W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。
引脚6 EE（或EN）端为使能（enable）端，下降沿使能。
引脚7 DB0低4位三态、双向数据总线0位（最低位）引脚8 DB1低4位三态、双向数据总线1位
引脚9DB2低4位三态、双向数据总线2位引脚10DB3低4位三态、双向数据总线3位引脚11DB4高4位三态、双向数据总线4位引脚12DB5高4位三态、双向数据总线5位引脚13DB6高4位三态、双向数据总线6位
引脚14 DB7高4位三态、双向数据总线7位（最高位）（也是busyflag）
引脚15 BLA背光电源正极
引脚16 BLK背光电源负极
本章小结
本章主要介绍了LCD1602A字符液晶的使用与引脚功能。
LCD
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