LCD显示的秒表单片机课程设计.docx
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LCD显示的秒表单片机课程设计
单片机课程设计
题目：
1602LCD显示的秒表
系别/班级：
信息工程系11级嵌入式技术与应用专业
小组成员：
王玉瑶吴秋云
吴颖盈项念念
小组成员学号：
110407115110407215
110407116110407216
指导老师：
万振宇老师
1单片机原理…………………………………………………3
2课程设计的任务与要求……………………………………3
3课程设计目的………………………………………………4
4芯片资料……………………………………………………5
4.1AT89C51……………………………………………5
4.21602LCD……………………………………………8
5电路分析…………………………………………………16
6代码分析…………………………………………………21
7设计分析…………………………………………………29
8调试成功与否……………………………………………31
9参考文献…………………………………………………36
10附录
1602LCD秒表的显示源代码………………………37
1602LCD秒表的显示原理图………………………43
一、单片机原理
单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。
它是一种在线式实时控制计算机，需要有较强的抗干扰能力，较低的成本。
本次设计内容为以8051单片机为核心的秒表，采用数码管显示，单片机技术控制。
利用单片机的定时器/计数器定时和技术的原理，用集成电路芯片、LCD数码管以及按键来设计计时器。
将软、硬件有机地结合起来，使它拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛。
2、课程设计的任务与要求
设计任务：
利用AT89C51单片机结合1602LCD显示器设计一个秒表
设计要求：
1．本设计实现一个1602LCD显示秒表
2.利用AT89C51控制整个电路来实现秒表的显示。
大体上可以讲1602LCD秒表的显示主要包括硬件和软件两部分。
重点就是各部分硬件的连接设计以及程序的编写。
本章讲述的就是系统硬件的设计，其中包括各模块的器件选择和电路设计。
三、课程设计目的
《MCS-51单片机原理及应用》课的课程设计是四个学生一组完成一个老师给的一个题目，叫1602LCD显示的秒表。
为了让我们能够综合运用自己学的课程的基本知识，能够进行单片机的应用，掌握单片机程序设计调试和应用电路设计、分析及调试检测。
通过这个实验：
1.、使我们增进对单片机知识的进一步认识，也同时加深对单片机理论知识的理解。
2、使我们掌握单片机的内部功能模块的应用，
3、使我们了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程，方法即实现，为了以后设计和实现单片机应用系统打下基础。
4、芯片资料
4、1AT89C51
AT89C51是128字节内部RAM,4KB可编程Flash存储器（可擦写1000次）,三级程序存储器保密,静态工作频率:
0Hz-24MHz,2个16位定时/计数器,一个串行通讯口,6个中断源,32条I/O引线,有片内时种振荡器。
输入输出引脚资料:
（1）P0端口[P0.0-P0.7]P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。
作为输出口时能驱动8个TTL。
在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址（低8位）/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。
（2）P1端口[P1.0－P1.7]P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
（3）P2端口[P2.0－P2.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。
而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。
（4）P3端口[P3.0－P3.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
其它控制或复用引脚:
（1）ALE/PROG30访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。
即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率输出脉冲信号（此频率是振荡器频率的1/6）。
在访问外部数据存储器时，出现一个ALE脉冲。
（2）PSEN29该引是外部程序存储器的选通信号输出端。
当AT89C51由外部程序存储器取指令或常数时，每个机器周期输出2个脉冲即两次有效。
但访问外部数据存储器时，将不会有脉冲输出。
（3）EA/Vpp31外部访问允许端。
当该引脚访问外部程序存储器时，应输入低电平。
要使AT89C51只访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH）,这时该引脚必须保持低电平。
AT89C51特殊功能寄存器列表（适用于同一架构的芯片）
符 号
地 址
注 释
*ACC
E0H
累加器
*B
F0H
乘法寄存器
*PSW
D0H
程序状态字
SP
81H
堆栈指针
DPL
82H
数据存储器指针低8位
DPH
83H
数据存储器指针高8位
*IE
A8H
中断允许控制器
*IP
D8H
中断优先控制器
*P0
80H
端口0
*P1
90H
端口1
*P2
A0H
端口2
*P3
B0H
端口3
PCON
87H
电源控制及波特率选择
*SCON
98H
串行口控制器
SBUF
99H
串行数据缓冲器
*TCON
88H
定时器控制
TMOD
89H
定时器方式选择
TL0
8AH
定时器0低8位
TL1
8BH
定时器1低8位
TH0
8CH
定时器0低8位
TH1
8DH
定时器1高8位
带*号的特殊功能寄存器都是可以位寻址的寄存器
4.11602LCD
1602字符型LCD简介:
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780.
1602LCD主要技术参数：
显示容量:
16×2个字符
芯片工作电压:
4.5—5.5V
工作电流:
2.0mA（5.0V）
模块最佳工作电压:
5.0V
字符尺寸:
2.95×4.35（W×H）mm
引脚功能说明:
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下表1所示:
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
表1:
引脚接口说明
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7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
1602LCD的指令说明及时序:
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表2所示：
序号
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
4
显示开/关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
6
置功能
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
置数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM）
1
0
要写的数据内容
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出的数据内容
表2:
控制命令表
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。
（说明：
1为高电平、0为低电平）
指令1：
清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2：
光标复位，光标返回到地址00H。
指令3：
光标和显示模式设置I/D：
光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效，低电平则无效。
指令4：
显示开关控制。
D：
控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：
控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：
控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。
指令5：
光标或显示移位S/C：
高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。
指令6：
功能设置命令DL：
高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：
低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:
低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。
指令7：
字符发生器RAM地址设置。
指令8：
DDRAM地址设置。
指令9：
读忙信号和光标地址BF：
为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙
指令10：
写数据。
指令11：
读数据。
与HD44780相兼容的芯片时序下表3如下：
读状态
输入
RS=L，R/W=H，E=H
输出
D0—D7=状态字
写指令
输入
RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲
输出
无
读数据
输入
RS=H，R/W=H，E=H
输出
D0—D7=数据
写数据
输入
RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲
输出
无
表3:
基本操作时序表
读写操作时序如图2和3所示：
图2读操作时序
图3写操作时序
1602LCD的RAM地址映射及标准字库表:
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