LCD单片机原理及接口技术 课程设计.docx
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LCD单片机原理及接口技术课程设计
一、前言…………………………………………………………………………………1
一、设计要求及任务…………………………………………………………3
二、设计的基本步骤及方案………………………………………………………3
三、硬件电路设计及描述……………………………………………………3
<1>开关控制部分…………………………………………………………………3
<2>LCD液晶显示部分……………………………………………………………4
<3>温度测量部分…………………………………………………………………4
四、程序框图…………………………………………………………………5
<1>Lcd1602…………………………………………………………………………5
<2>时间，闹铃设置………………………………………………………………5
<3>温度显示…………………………………………………………………………5
<4>总流程图…………………………………………………………………………6
<5>部分程序说明……………………………………………………………………7
五、硬件的调试过程及调试方法……………………………………………10
六、课程设计体会………………………………………………………………11
七、参考资料……………………………………………………………………11
附录………………………………………………………………………………11
前言
本学期期末，我们进行了单片机实训，对于我们机械设计制造及其自动化专业的学生来说，单片机是自动控制装置中不可缺少的一部分，在当今制造业中有着不可替代的作用。
所谓单片机，就是把CPU、存储器、输入设备、输出设备、定时，计数器、等计算机的主要部件集成在一小块硅片上的单片微型计算机。
因为它体积小可靠性高性价比高等诸多有点，在机电一体化产品领域有着广泛地应用。
本次单片课程实训我们选择的题目是设计一个LCD智能电子时钟，也就是在生活中有着广泛应用的电子表的部分功能电路，虽然在单片机的电路中，此电路属于相对简单的一个，但是在我们制作电路过程中，对我们的启发是很大的。
首先这是我们把理论适用于实践的一次尝试，我们学习的目的是为了实用，也就是通常说的学以致用。
本次实训，我们选择了生活中应用广泛的电子时钟电路的原因也就在于此！
通过LCD电子时钟的设计，我们相信，可以积累更多的实际运用单片机的经验！
便于我们在以后的工作中更好的适应工作环境，更加顺利的进行工作过程，更加熟练的掌握进单片机的应用技术。
其次实训过程也是我们巩固所学知识的过程。
在我们实训过程中，会遇到这样或那样意想不到的问题，需要对设计进行一遍又一遍的改动，在改动和检错的过程中，我们需要向其他通许或老师请教许多关于已知错误的知识，而这些知识大部分是我们平时学习所不掌握或掌握不熟练指之处，因此通过查阅资料和请教他人，我们不仅温习了已学的部分知识，更重要的是接触到了大量的课外知识。
孔子有句话：
“温故而知新，可以为师矣”。
说的就是这个道理！
再次单片机的实训中，培养了我们吃苦耐劳的精神和一丝不苟的学习工作态度。
单片机的实训过程是很辛苦的，要想做好必须要付出极大的努力。
在机的开放期间，几乎在整个实践段都有许多同学在刻苦学习，用心设计。
为了更好更快的完成任务，大家废寝忘食的查找设计过程中的错误和不足，虽然同学们的水平有限，但是大家都尽了自己最大的努力。
单片机的电路设计复杂而繁琐，每一根线都要细心考虑，精心检查，以保证设计电路尽可能的减少错误，因此没有认真严谨的学习态度是很难完成的！
虽然实训的过程很辛苦，但是我们的指导老师更加辛苦，他们在实训的每天都按时到达机房，时刻为我们解答疑难问题！
是我们能够完成任务的保证！
因此要感谢老师的精心指导和无私帮助！
一、设计任务及要求
1.设计任务：
制作一个的智能电子钟。
2.设计要求：
1.使用文字型LCD显示当前时间；
2.显示格式为“时时：
分分：
秒秒；
3.用4个功能键操作来设置当前时间，功能键K1~K4功能如下；
K1———选择设置时/分/秒；
K2———加一；
K3———减一；
K4———确认完成设置。
4.程序执行后工作指示灯LED闪动，LCD显示“00:
00:
00“；
5.@增加万年历显示“年月日”；
6.☆增加温度传感器显示当前的温度；
3.设计原件
AT89C51单片机
LCD采用LM16L16*2字符型LCD液晶显示器；
采用定时器；
温度传感器18b20；
五个开关；
一个LED指示灯；
一个10k排阻；
二、设计的基本步骤及方案
1方案：
本课题采用单元电路设计硬件电路分为4个部分。
1）4个开关控制进行时间设置；
2）LCD采用LM16L16*2字符型LCD液晶显示器显示时间，温度，日历；
3）用18b20进行测温；
4）工作指示灯；
总体设计框图：
2.步骤:
A.首先根据设计要求，分析闹钟工作原理，然后查阅相关元件资料及文献。
如lcd液晶显示器，温度传感器18b20；
B．针对实现的功能，利用protues软件来画硬件图。
C．结合硬件图，写出相关硬件的的程序框图，然后进行编写程序。
D．用keil软件进行程序编译，调试，然后再送给protues仿真。
实现各部分硬件的仿真运行。
E．最后将各个部分程序组合，调试，编译，实现整体仿真。
三、硬件电路设计及描述
<1>开关控制部分：
K1,K2,K3,K4分别闭合时分别给P1.0,P1.1,P1.2,P1.3一个低电平信号。
K1-----控制时间时分秒设置；
K2-----加一；
K3-----减一；
K4-----完成设置；
<2>lcd液晶显示部分：
由于P0口为漏极，所以加个排阻；D0~D7连接P0口；lcd的使能信号端接P2.2，数据/命令端（H/L）接P2.1，读/写选择端（H/L）接P2.0；
<3>温度测量部分：
DS1820数字温度计以9位数字量的形式反映器件的温度值。
DS1820通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和DS1820之间仅需一条连接线（加上地线）。
用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。
因为每个DS1820都有一个独特的片序列号，所以多只DS1820可以同时连在一根单线总线上，这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。
这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。
数据DQ端接在P2.3口
四、程序框图：
<1>Lcd1602：
<2>时间，闹铃设置：
<3>温度显示：
<4>总流程图：
<5>部分程序说明：
Lcd相关资料：
voidinit（）//lcd初始化
{
ucharnum;
rw=0;//写功能;
lcden=0;
write_com（0x38）;//显示模式设置
write_com（0x0c）;//显示开
write_com（0x06）;//关标设置
write_com（0x01）;//清除原数据;
write_com（0x80）;}//首地址指针
写操作时序图：
voidwrite_com（ucharcom）//写命令
{
rs=0;
lcden=0;
P0=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_date（uchardate）//写数据
{
rs=1;
lcden=0;
P0=date;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
关于18b20资料介绍：
初始化时序图
1.先将数据线置高电平1;
2.延时（该时间要求尽可能小一点）;
3.数据线拉到低电平0;
4.延时750us（该时间范围480~960us）;
5.数据线拉到高电平1;
6.延时等待,如果初始化成功则在15~60us内产生一个由ds18b20返回的低电平0,据该状态可以确定它的存在.但是应注意,不能无限的等待,不然会使程序进入死循环,所以要进行超时判断;
7.若cpu读到数据线上的低电平0后;还要进行延时,其延时的时间从发出高电平算起（第5步的时间算起）最少要480us
8.将数据线再次拉到高电平1后结束.
voiddelay_18B20（unsignedinti）//延时1微秒
{
while（i--）;
}
voidds1820rst（）//ds1820复位
{
unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ复位
delay_18B20（4）;//延时
DQ=0;//DQ拉低
delay_18B20（100）;//精确延时大于480us
DQ=1;//拉高
delay_18B20（40）;
}
DS18B20写数据时序图
1.数据线先置低电平0;
2.延时确定的时间为15us;
3.按从低位到高位的顺序发送数据（一次只发送一位）;
4.延时时间为45us;
5.将数据线拉到高电平1;
6.重复1~5步骤,直到发送完整个字节;
7.最后将数据线拉高到1;
voidds1820wr（ucharwdata）//写数据
{
unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;
DQ=wdata&0x01;
delay_18B20（10）;
DQ=1;
wdata>>=1;
}
}
DS18B20读数据时序图
1.将数据线拉高到1;
2.延时2us;
3.将数据线拉低到0;
4.延时6us;
5.将数据线拉高到1;
6.延时4us
7.读数据的状态得到一个状态位,并进行数据处理;
8.延时30us.
9.重复1~7步骤,直到读完一个字节;
uchards1820rd（）//读数据
{
unsignedchari=0;
unsignedchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1;//给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay_18B20（10）;
}
return（dat）;
}
五、硬件的调试过程及调试方法
硬件用protues仿真实现功能运行。
每用keil编译一次生成hex文件，然后添加到51单片机中，之后运行protues。
看是否实现所要的功能。
调试中也遇到很多问题；
1.在进行lcd显示时，编程端口定义错啦；
2.进行模块组合时，出现显示冲突，各模块的显示控制混乱。
3.用定时器0与18b20送数据到lcd是产生冲突。
T为当前显示温度；11－12－25为年月日；第二排为时间时分秒；
温度传感器检测的当前温度；
LED工作指示灯闪烁表明工作正常；
六、课程设计体会
虽然只有短短两个周的实训时间，但是通过这次的课程设计，在很大程度上提高了我们自主学习和思考的能力，使我们获益良多，不能用文字来表达其中的快乐。
巩固了我门这学期以来所学习的单片机及其原理这门课程，让我们找到了学习的乐趣，明白了带我们的的老师们的良苦用心和殷切希望。
论文中所涉及的很大部分的知识并不是从书本上，而是在已有的知识基础上，借助书籍和网上资源，经过反复思考而得出的，将书本知识运用到实际生活中体现了其价值所在。
七、参考资料
1单片机原理与应用技术。
北京：
清华大学出版社，2009
2吴亦锋.单片机原理与接口技术。
北京：
电子工业出版社，2010
3DS1820单线数字温度计说明书。
4smc1602ALOM使用说明书。
附录：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//sbitBLK=P1^0;
sbitDQ=P2^3;
sbitrs=P2^0;
sbitrw=P2^1;
sbitlcden=P2^2;
sbits1=P1^0;
sbits2=P1^1;
sbits3=P1^2;
sbits4=P1^3;
sbitled=P1^4;
sbitl=P2^4;
//sbitbeen=P3^0;
unsignedcharcodestr1[]={"t:
11-12-25"};
unsignedcharcodestr2[]={"00:
00:
00"};
uchardatadisdata[5];
uinttvalue;//温度值
uchartflag;//温度正负标志
ucharcount,s1num,s2num;
charmiao,shi,fen;
/*************************lcd1602程序**************************/
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidwrite_com（ucharcom）//写命令
{
rs=0;
lcden=0;
P0=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_date（uchardate）//写数据
{
rs=1;
lcden=0;
P0=date;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidinit（）
{
ucharnum;
rw=0;
lcden=0;
write_com（0x38）;
write_com（0x0c）;
write_com（0x06）;
write_com（0x01）;
write_com（0x80）;
for（num=0;num<16;num++）//第一排
{
write_date（str1[num]）;
delay（5）;
}
write_com（0x80+0x40）;
for（num=0;num<12;num++）//第二排
{
write_date（str2[num]）;
delay
（2）;
}
}
/******************************ds1820程序***************************************/
voiddelay_18B20（unsignedinti）//延时1微秒
{
while（i--）;
}
voidds1820rst（）//ds1820复位
{
unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ复位
delay_18B20（4）;//延时
DQ=0;//DQ拉低
delay_18B20（100）;//精确延时大于480us
DQ=1;//拉高
delay_18B20（40）;
}
uchards1820rd（）//读数据
{
unsignedchari=0;
unsignedchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1;//给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay_18B20（10）;
}
return（dat）;
}
voidds1820wr（ucharwdata）//写数据
{
unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;
DQ=wdata&0x01;
delay_18B20（10）;
DQ=1;
wdata>>=1;
}
}
read_temp（）//读取温度值并转换
{
uchara,b;
ds1820rst（）;
ds1820wr（0xcc）;///跳过读序列号
ds1820wr（0x44）;//启动温度转换
ds1820rst（）;
ds1820wr（0xcc）;//跳过读序列号
ds1820wr（0xbe）;//读取温度
a=ds1820rd（）;
b=ds1820rd（）;
tvalue=b;
tvalue<<=8;
tvalue=tvalue|a;
if（tvalue<0x0fff）
tflag=0;
else
{
tvalue=~tvalue+1;
tflag=1;
}
tvalue=tvalue*（0.625）;//温度值扩大10倍，精确到1位小?
return（tvalue）;
}
/*******************************************************************/
voidds1820disp（）//温度值显示
{
ucharflagdat;
disdata[0]=tvalue/1000+0x30;//百位数
disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位数
disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;//个位数
disdata[3]=tvalue%10+0x30;//小数位
if（tflag==0）
flagdat=0x20;//正温度不显示符号
else
flagdat=0x2d;//负温度显示负号:
-
if（disdata[0]==0x30）
{
disdata[0]=0x20;//如果百位为0，不显示
if（disdata[1]==0x30）
{
disdata[1]=0x20;//如果百位为0，十位为0也不显示
}
}
write_com（0x80+2）;
write_date（flagdat）;//显示符号?
write_com（0xc1）;
write_date（disdata[0]）;//显示百位
write_com（0x80+3）;
write_date（disdata[1]）;//显示十位
write_com（0x80+4）;
write_date（disdata[2]）;//显示个位
write_com（0x80+5）;
write_date（0x2e）;//显示小数点
write_com（0x80+6）;
write_date（disdata[3]）;//显示小数位
}
/********************时间设置***********************************/
voidtimer0_init（）
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardate）
{
ucharshi,ge;
shi=date/10;
ge=date%10;
write_com（0x80+0x40+add）;
write_date（0x30+shi）;
write_date（0x30+ge）;
}
voidkeyscan（）
{
rw=0;
if（s1==0）
{
delay（5）;//消除抖动
if（s1==0）
{s1num++;
while（!
s1）;
if（s1num==1）
{
TR0=0;
//EA=0;
write_com（0x80+0x40+10）;//秒的位置
write_com（0x0f）;//光标闪烁
}
if（s1num==2）
{
write_com（0x80+0x40+7）;//分的位置
}
if（s1num==3）
{
write_com（0x80+0x40+4）;//时的位置
//delay（500）;
//s1num=0;
}
if（s1num==4）
{
s1num=1;
write_com（0x80+0x40+10）;
//write_com（0x0c）;
//TR0=1;
}
}
}
if（s1num!
=0）//k1不按时候，k2，k3，k4，无作用
{
if（s2==0）
{
delay（5）;//防抖
if（s2==0）
{
while（!
s2）;
if（s1num==1）
{
miao++;
if（miao==60）
miao=0;
write_sfm（10,miao）;
write_com（0x80+0x40+10）;
}
if（s1num==2）
{
fen++;
if（fen==60）
fen=0;
write_sfm（7,fen）;
write_com（0x80+0x40+7）;
}
if（s1num==3）
{
shi++;
if（shi==24）
shi=0;
write_sfm（4,shi）;
write_com（0x80+0x40+4）;
}
}
}
if（s3==0）
{
delay（5）;
if（s3==0）
{
while（!
s3）;//防抖
if（s1num==1）
{
miao--;
if（miao==-1）
miao=59;
write_sfm（10,miao）;
write_com（0x80+0x40+10）;
}
if（s1num==2）
{
fen--;
if（fen==-1）
fen=59;
write_sfm（7,fen）;
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