【正文】 液晶 LCD 電子鐘設計 姓 名： 余興強、林貞濤、林環(huán)宇 專 業(yè)： 光電子專業(yè)技術與科學 輔導 教師： 張育釗、 劉偉、陳邦 完成日期： 20xx 年 8 月 2 日 目錄 引言、 ..................................................... .....4 一、 方案設計及方案論證 ...................................5 .....................................5 1)時鐘系統(tǒng)方案選擇 .....................................5 2)單片機的選擇 .........................................5 3)顯示系統(tǒng)的方案比較 ...................................5 4)鬧鈴 系統(tǒng)的方案比較 ...................................6 5)溫度系統(tǒng)方案選擇 .....................................6 6)鍵盤控制方案選擇 .....................................6 7)呼吸燈系統(tǒng)方案選擇 ...................................7 .................................... 7 二．硬件設計部分 ...................................7 1)單片機芯片選擇 ........................................7 2)單片機管腳說明 ........................................8 3)單片機最小系統(tǒng) ........................................10 .........................................11 .............................................11 1） 溫度芯片的選擇 ........................................11 2） DS18B20 內(nèi)部結(jié)構描述 ..................................11 3） DS18B20 溫度系統(tǒng)電路 ..................................12 ..........................................13 電路系統(tǒng)設計 ..........................................13 ..........................................13 1） 1602 液晶顯示 簡介 ......................................13 2） 1602 引腳說明 ..........................................14 3） 1602 液晶顯示特性 ......................................14 4） 12864F 液晶顯示電路 ....................................15 ..........................................15 三．軟件設計部分 .....................................................16 ...................................................16 ...........................................17 溫度數(shù)據(jù)處理程序 ...................................17 ...............................................17 ..................................................17 ......................................................18 ................................................18 四．軟硬件調(diào)試部分 ......................................................18 ......................................................19 五． 總結(jié)與體會 ....................................................19 參考文獻 ...........................................................20 附件： .............................................................20 LCD 液晶時鐘設計原理電路圖 .........................................20 另 外再附上我們的 PCB 圖 .............................................21 六 .LCD 液晶時鐘設計部分參考程序 .....................................21 [摘要 ] 我們設計的 LCD 時鐘溫度系統(tǒng)是由中央控制器、溫度檢測器、時鐘系統(tǒng)、鬧鈴設定系統(tǒng)、顯示器以及鍵盤部分組成。控制器采用 單片機 AT89C51， 溫度檢測部分采用 DS18B20 溫度傳感器 、 用 LCD1602 液晶顯示作為顯示器，用壓電式蜂鳴器構成鬧鈴 。 單片機通過外部設定時間獲取時間數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)處理后顯示時間； 單片機再把時間數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)傳送到 LCD 液晶顯示屏上顯示；還可以設定鬧鈴，到設定時間發(fā)出鬧鈴聲；不僅如此， 1602 還可以顯示星期、年月日、時分秒； 4x4 矩陣鍵盤可以設定年月日，時間，鬧鈴。 關鍵字： LCD1602 AT89c51 DS18B20 溫度 時間 星期 隨著人們生活水平的不斷提高 ,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數(shù)單片機技術入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 本設計是數(shù)據(jù)采集及處理， 矩陣 鍵盤控制，顯示系統(tǒng)及 鬧鈴 系統(tǒng)與單片機有效結(jié)合，本設計是通過在“單片機原理及應用”課堂上學習的知識的綜合應用，以及查閱資料，培養(yǎng)一種自學的能力。并且引導一種創(chuàng)新的思維，把學到的知識應用到日常生活當中。在設計的過程中，不斷的學習，思考和同學間的相互討論，運用科學的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握單片機系統(tǒng)一般的開發(fā)流程，學會對常見問題的處理方法，積累設計系統(tǒng)的經(jīng)驗，充分發(fā)揮教學與實踐的結(jié)合。全能提高個人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應工作崗位上的工作打下了堅實的基礎。 一 方案設計及方案論證 按照系統(tǒng)的設計功能要求，本 時鐘溫度系統(tǒng)的設計必須采用單片機軟件系統(tǒng)實現(xiàn)，用單片機的自動控制能力配合按鍵控制，來控制時鐘、溫度 ，鬧鈴 的調(diào)整及顯示。 獲得時鐘溫度數(shù)據(jù)信息，單片機對其進行一系列的處理，最后通過液晶顯示出來。 時鐘系統(tǒng)方案選擇 方案 1：通過單片機內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器，用軟件實現(xiàn)，直接用單片機的定時器編程以實現(xiàn)時鐘； 方案 2：用專門的時鐘芯片實現(xiàn)時鐘的記時，再把時間數(shù)據(jù)送入單片機，由單片機控制顯示 。 雖然使用 專用時鐘芯片硬件 的精度很高， 軟件編程 也 很簡單 ，但是 成本相對使用軟件來說大大增加了。 用軟件實現(xiàn)時鐘硬件線路簡單， 雖然 程序運行的每一步都需要時間， 或多或少 都會影響記時的準確度， 但是比賽時對于精度的要求不高，而且復雜的軟件編程有利于培養(yǎng)我們學生的能力，不僅如此，軟件實現(xiàn)大大降低了成本 。 綜上所述，選擇方案 1. 單片機的選擇 對于單片機的選擇， STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的 ARM CortexM3 內(nèi)核 。 雖然功能強大，但是費用也較高。 ；51 系列單片機的 ROM 為 4K， 足以滿足 我們 的 設計 需求 ， 并且平時接觸過得主要都是 51 單片機，對于它的參數(shù)比較熟悉，運用起來更加方便。 我們選擇 51系列的單片機。 顯示系統(tǒng)的方案比較 方案 1：用數(shù)碼管或 LED 顯示。 方案 2：用液晶 1602 顯示。 方案 3：用液晶 12864 顯示。 時鐘和溫度的顯示可以用數(shù)碼管或 LED，而且價格便宜。但是數(shù)碼管的只能顯示簡單的設計的系統(tǒng)，與我們設計要求也不相符。有很多東西 需要顯示，還是用顯示功能更好的液晶顯示器比較好，它能顯示更多的數(shù)據(jù)，用 1602 液晶顯示數(shù)據(jù)有限，顯示數(shù)據(jù)的可讀性不好， 但是足以滿足現(xiàn)階段所需。 用可以顯示漢字的 12864 液晶顯示器還可以增加顯示信息的可讀性，讓人看起來會很方便。另外它們在價格上差距很大，考慮 成本 我們首選 1602。因此我們選擇方案 2。 鬧鈴 系統(tǒng)的方案比較 方案 1：用 壓電式蜂鳴器實現(xiàn)鬧鐘鈴聲 。 方案 2：用 電磁式蜂鳴器 實現(xiàn)鬧鐘鈴聲。 壓電式蜂鳴器，用的是壓電材料，即當受到外力導致壓電材料發(fā)生形變時壓電材料會產(chǎn)生電荷。同樣，當通電時壓電材料 會發(fā)生形變。電磁式蜂鳴器，主要是利用通電導體會產(chǎn)生磁場的特性，用一個固定的永久性磁鐵與通電導體產(chǎn)生磁力推動固定在線圈上的鼓膜。兩種蜂鳴器發(fā)音原理不同，壓電式結(jié)構簡單但是音調(diào)單一音色差，適用于報警器等設備。而電磁式由于音色好，所以多用于語音、音樂等設備。但是電磁式價格遠遠高于壓電式，考慮成本以及所需實現(xiàn)的功能，我們選擇方案 1。 溫度系統(tǒng)方案選擇 方案 1： 用熱敏電阻等測溫元件測出電壓，再轉(zhuǎn)換成對應的溫度。需要比較多的外部元件支持，且硬件電路復雜，制作成本相對較高。 方案 2：用 DS18B20 直接測溫。 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 經(jīng)比較，我們選擇方案 2。 溫度實現(xiàn)只能通過外部的溫度傳感器來實現(xiàn)。經(jīng)上網(wǎng)查閱及市場考察，DS18b20 體積小，只有 3 只腳，電路接法簡單。內(nèi)部含有寄存器為我們設計實現(xiàn)上下限報警功能提供保障。精度為 176。 C， 足以滿足我們設計要求 。 DS18B20也是我們通常使用的型號，因此溫度傳感器用 DS18B20。 鍵盤控制方案選擇 方案 1：購買集 成鍵盤，采用矩陣形式連接。 方案 2：購買單個復位開關做成鍵盤。 雖然集成鍵盤美觀，與單片機的接口少，但是它的成本比較高。單片機的IO 口對于我們的設計綽綽有余。通常我們選用價格便宜單個復位開關做成鍵盤。因此我們選擇方案 2. 呼吸燈系統(tǒng)方案選擇 方案 1：通過陽極控制 LED 燈使其發(fā)光。 方案 2：通過陰極控制 LED 燈使其發(fā)光。 雖然呼吸燈陽極陰極控制原理相似，但是用陽極控制更加方便，也較為熟悉，因此我們選擇方案 1. 初步確定設計系統(tǒng)由單片機主控模塊、時鐘模塊、測溫模塊、 呼吸燈模塊 、顯示模塊、鍵盤接口模塊共 6 個模塊組成，電路系統(tǒng)框圖如圖（ 1）所示。 二．硬件設計部分 1 單片機最小系統(tǒng)電路設計 單片機芯片選擇 單片機采用 51系列單片機。 其代表型號是 ATMEL 公司 的 AT89系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能