基于PIC16F877A单片机字符液晶显示数字时钟毕业设计（论文）.docx

1、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

2、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 15方案 25方案选择5第二章16F877A 单片机概述62.1 单片机的用途与发展62.2 PIC16F877A 单片机的结构与特点62.2.1 PIC16F877A 单片机引脚结构62.2.2 PIC16F877A 的内部结构72.2.3 单片机的特点7本章小结8第三章LCD 1602A 字符液晶显示说明93.1 LCD 1602A 字符液晶显示的优势93.2 LCD 1602A 字符液晶引脚说明9本章小结9第四章整体设计方案104.1 硬件选择104.3 PIC16F877A 单片机电路104.4 L

3、CD 1602A 字符液晶显电路114.5 电源电路114.6 轻触按键电路114.7 整体电路图124.8 程序主流程图124.9 LCD 1602A 字符液晶程序流程图13本章小结13第五章 在线调式145.1 MPLAB ICD 2 在线调试器145.2 使用 ICD 2 进行调试145.4 ICD2 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

4、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

5、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 PIC 8 位单片机系列是世界上最有影响力的嵌入式

6、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

7、、电、仪一体化的智能型产品。本文重点论述了 LCD 1602A 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、LCD 1602A 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

8、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（Single Chi

9、p Microcomputer）,又称微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller） 。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

10、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。2.2 PIC16F877A 单片机的结构与特点2.2.1 PIC16F877A 单片机引脚结构52.2.2 PIC16F877A 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

11、）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,G

12、OTO）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

13、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LCD 1602A 字符液晶显示说明3.1 LCD 1602A 字符液晶显示的优势本方案使用 LCD1602A 字符液晶做

14、显示。LCD1602A 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。3.2 LCD 1602A 字符液晶引脚说明引脚 1VSS 一般接地引脚 2VDD 接电源（+5V）引脚 3 V0 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 4RS/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 5R/W R/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

15、。引脚 6E E(或 EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。引脚 7DB0 低 4 位三态、 双向数据总线 0 位（最低位） 引脚 8DB1 低 4 位三态、 双向数据总线 1 位引脚 9 DB2 低 4 位三态、 双向数据总线 2 位引脚 10 DB3 低 4 位三态、 双向数据总线 3 位引脚 11 DB4 高 4 位三态、 双向数据总线 4 位引脚 12 DB5 高 4 位三态、 双向数据总线 5 位引脚 13 DB6 高 4 位三态、 双向数据总线 6 位引脚 14DB7 高 4 位三态、 双向数据总线 7 位（最高位）（也是 busy flag）引脚 15BLA 背光电源正极引脚 16BLK 背光 电源负极本章小结本章主要介绍了 LCD 1602A 字符液晶的使用与引脚功能。LCD