【文章內容簡介】 9 D2 數(shù)據(jù)接口 3 2 VCC 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)接口 4 3 VO 液晶顯示對比度調節(jié)端 11 D4 數(shù)據(jù)接口 5 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 12 D5 數(shù)據(jù)接口 6 5 R/W 讀寫選擇端 13 D6 數(shù)據(jù)接口 7 6 E 使能端 14 D7 數(shù)據(jù)接 口 8 7 D0 數(shù)據(jù)接口 1 15 BLA 背光電源正極 8 D1 數(shù)據(jù)接口 2 16 BLK 背光電源負極 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 13 基本操作時序： 讀狀態(tài)：輸入， RS=L,R/W=H,E=H； 輸出， D0～ D7=狀態(tài)字。 讀數(shù)據(jù)：輸入， RS=H,R/W=H,E=H；輸出，無。 寫指令：輸入， RS=L,R/W=L,D0～ D7=指令碼， E=高脈沖；輸出， D0～ D7=數(shù)據(jù)。 寫數(shù)據(jù)：輸入， RS=H， R/W=L, D0～ D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖；輸出，無。 根據(jù)分析時序圖（圖 214）可知操作 1602 液晶的流程如 下： （ 1）通過 RS 來確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令。寫命令包括使液晶的光標顯示還是不顯示、光標閃爍或者不閃爍、需不需要移屏，在液晶何處位置顯示等等；寫數(shù)據(jù)是指顯示什么內容。 （ 2）讀 /寫控制端設置為寫模式，即低電平。 （ 3）要將數(shù)據(jù)或命令送到數(shù)據(jù)線上。 （ 4）給使能端（ E）一個高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器，完成寫操作。 時序圖如下： T s p 2T s p 1tH D 1tP WtH D 1tH D 2tRtFtC有 效 數(shù) 據(jù)R SR / WED B 0 D B 7Y N 如圖 214 1602 液晶寫操作時序圖 表 27 狀態(tài)字說明 STA7 D7 STA6 D6 STA5 D5 STA4 D4 STA3 D3 STA2 D2 STA1 D1 STA0 D0 STA0～ STA6 當前地址指針的數(shù)值 STA7 讀 /寫操作使能 1— 禁止； 0— 允許 基于 51 單片機的數(shù)字電子鐘設計 14 理論上每次對控制器進行讀 /寫操作之前，都必須進行讀 /寫檢測，確保 STA7為 0。實際上，由于液晶控制器的反應速度快于單片機的操作速度，因此可以不進行讀 /寫檢測，或許可以只進行簡短延時也行。 地址映射圖 控制器的內部帶有 80B 的 RAM 緩沖區(qū)，對應關系如圖 215 所示： 0 0 0 1 0 2 0 30 40 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 A 0 B 0 C 0 D 0 E 0 F 1 0? ?2 74 04 1 4 2 4 3 4 44 54 6 4 7 4 8 4 9 4 A 4 B4 C4 D 4 E 4 F 5 0? ?6 7L C D1 6 字 X 2 行 圖 215 1602 內部 RAM 地址映射圖 當向圖中的 00～ 0F、 40～ 4F 地址中的任一處寫入顯示數(shù)據(jù)時，液晶都會立即顯示出來，當寫入到 10～ 27或 50～ 67 地址時，必須要通過移屏指令將它們移入可顯示區(qū)域方可正常顯示。 表 28 數(shù)據(jù)指針設置 指令碼 功能 80H+地址碼（ 0～ 27H， 40～ 67H） 設置數(shù)據(jù)地址指針 控制器內部設有一個數(shù)據(jù)地址指針，我們可以通過它們訪問內部的全部 80B的 RAM。 表 29 其他設置 指 令碼 功能 01H 顯示清屏： 0 0 02H 顯示回車：數(shù)據(jù)指針清 0 （ 1）顯示模式設置 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 15 表 210 顯示模式設置 指令碼 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 設置 162 顯示， 57 點陣， 8 位數(shù)據(jù)口 （ 2）顯示開 /關及光標設置 表 211 顯示開 /關及光標設置 指令碼 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1，開顯示； D=0，關顯示 C=1，光標顯示； C=0，光標不顯示 B=1，光標閃爍 ； B=0，不顯示光標 0 0 0 0 0 1 N S N=1，讀或寫一個字符后地址指針加 1 且光標加 1； N=0，讀或寫一個字符后地址指針減 1 且光標減 1 S=1，寫一個字符時，顯示整體左移（ N=1）或右移（ N=0），來得到光標不移動而屏幕移動的效果； S=0，寫一個字符時，顯示整體不移動 0 0 0 1 0 0 0 0 光標左移 0 0 0 1 0 1 0 0 光標右移 0 0 0 1 1 0 0 0 顯示整體左移，同時光標跟隨移動 0 0 0 1 1 1 0 0 顯示整體右移，同時光標跟隨移 動 1602 液晶電路 為防止上電時燒壞背光燈，在 15 腳（ BLA）串接一個 10 歐姆的電阻來限流；液晶 3（ VO）腳為對比度調節(jié)端，串接一個 10K 的電位器來調節(jié)對比度；液晶 4（ RS）腳為向液晶控制器寫數(shù)據(jù) /寫命令選擇端，接單片機 口；液晶 5（ R/W）腳為讀 /寫選擇端，由于只向液晶寫入命令和顯示數(shù)據(jù)，不從液晶讀取數(shù)據(jù)，所以此腳始終選擇為寫狀態(tài)，即接地；液晶 6（ E）腳為使能端，是操作液晶時必須的，接單片機 口； 1（ VSS） 、 2（ VCC）腳是電源端； 15（ BLA）、 16（ BLK）腳是背光電源端 。具體電路圖如圖 215 所示： 基于 51 單片機的數(shù)字電子鐘設計 16 RSLCDEND0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7V C C 5 VVSS1VCC2V03RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16U2L C D 1 6 0 2W11 0 KR410V C C 5 V 圖 215 1602 液晶電路 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 17 3. 系統(tǒng)的軟件設計 軟件編譯器及燒寫工具 本設計采用 C 語言編程。程序的編寫和編譯在 Keil uVisio4 軟件上完成。編譯及燒寫的步驟如下： 打開 Keil uVisio4 軟件，新建工程→保存，選取芯片類型→ OK，新建文件→保存，添加文件到工程，在文件里完成程序的編寫，保存并編譯，在無錯誤的情況下，配置一些系統(tǒng)的設置，再編譯一次，生成可以下載到 STC89C52 芯片上的以 .hex 為后綴名的二進制文件。界面如圖 31 所 示： 圖 31 Keil uVisio4 編譯界面 編譯完成后的二進制文件，通過專用的 STCISP 軟件同時借助于開發(fā)板燒寫到單片機里，對程序進行測試。如圖 32 所示： 基于 51 單片機的數(shù)字電子鐘設計 18 圖 32 燒寫工具界面 軟件總體設計思路 主程序流程圖如圖 33 所示： 開 始D S 1 2 C 8 8 7 初 始 化L C D 1 6 0 2 初 始 化W h i l e ( 1 )按 鍵 掃 描是 否 有 按 鍵 按 下 ？ 執(zhí) 行 相 應 程 序鬧 鈴 中 斷 ？ 執(zhí) 行 相 應 程 序讀 取 D S 1 2 C 8 8 7 數(shù) 據(jù)送 L C D 1 6 0 2 顯 示YYNN 圖 33 主程序流程圖 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 19 首先，程序啟動后對單片機內部資源初始化，然后對 DS12C887 時鐘芯片初始化，寫入控制字，讀取芯片內相應寄存器的時間數(shù)據(jù)并對 LCD1602 初始化，完成時間日期的顯示。接著進入循環(huán)程序不停的執(zhí)行以下任務：按鍵掃描，有按鍵按下時執(zhí)行相應操作，沒有按鍵按下就檢查鬧鐘標志位有沒有中斷觸發(fā)，有就執(zhí)行鬧鈴程序（ DS12C887 的 IRQ 管腳在鬧鈴出發(fā)時產(chǎn)生低電平，觸發(fā)外部中斷1，蜂鳴器發(fā)聲），沒有就進行 DS12C887 時鐘芯片的數(shù)據(jù)讀取，向 LCD1602 發(fā)送數(shù)據(jù)并顯示。 蜂鳴器聲響模塊 DS12C887 的 IRQ 管腳在鬧鈴發(fā)聲時產(chǎn)生低電平，觸發(fā)外部中斷 1，蜂鳴器發(fā)聲。流程圖如圖 34 所示： 開 始檢 測 時 間 標 志 位設 置 時 間 是 否 來 到 ？執(zhí) 行 鬧 鈴 程 序YN 圖 34 蜂鳴器模塊流程圖 LCD1602 模塊 先向 LCD1602 寫入控制字 ，根據(jù) LCD1602 時序圖進行操作， RS 為寄存器選擇；再向 LCD1602 寫入數(shù)據(jù) date，根據(jù) LCD1602 時序圖進行操作，最后初始化。流程圖如圖 35 所示 ： 基于 51 單片機的數(shù)字電子鐘設計 20 開 始L C D 1 6 0 2 初 始 化忙 碌 狀 態(tài) 檢 測 （ 可 免 ）向 L C D 1 6 0 2 寫 入 命 令向 L C D 1 6 0 2 寫 入 數(shù) 據(jù)返 回 圖 35 液晶顯示模塊流程圖 DS12C887 時鐘電路模塊 先向 DS12C887 寫入數(shù)據(jù)，然后再讀 DS12C887 芯片數(shù)據(jù)，接著設置初始化時間，最后對芯片進行初始化。流程圖如圖 36 所示： 開 始S 1 2 C 8 8 7 初 始 化（ 對 A 、 B 寄 存 器 進 行 相 應 設置 以 及 設 置 上 電 靜 默 時 間 ）向 D S 1 2 C 8 8 7 寫 入 數(shù) 據(jù)讀 取 D S 1 2 C 8 8 7 數(shù) 據(jù)返 回 圖 36 時鐘模塊流程圖 按鍵模塊 此模塊有三個彈性小按鍵。 S1 鍵是功能選擇鍵， S2 鍵是“加”鍵， S3 鍵是巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 21 “減”鍵。 S1 鍵按下的次數(shù)不同，執(zhí)行的功能也不同流程圖如圖 37 所示： 開 始按 鍵 掃 描S 1 鍵 是 否 按 下 ？NS 2 是 否 按 下 ？ S 3 是 否 按 下 ？YN N執(zhí) 行 加 功 能 執(zhí) 行 減 功 能YY 圖 37 按鍵模塊流程圖 基于 51 單片機的數(shù)字電子鐘設計 22 4. 系統(tǒng)調試結果 在 Protel99SE 軟 件上設計原理圖，經(jīng)電氣檢查無錯誤后，就在電路板上焊接整個電路。下載好二進制文件到單片機里，通電后， LCD1602 顯示有亂碼。仔細檢查焊點和接線，確定無問題后，通電問題依然存在。于是我懷疑是不是有虛焊或者某處焊接出錯了，經(jīng)檢查沒有問題，最后我認為可能是程序存在些問題，幾經(jīng)修改，做了一下仿真，效果正常。仿真如圖 41 所示： 圖 41 系統(tǒng)仿真 將 .hex 文件下載到單片機里，連接好硬件，通電后系統(tǒng)正常。如圖 52 所示： 圖 42 實物圖 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 23 調試流程： S1 鍵按 1 下調秒，如圖 43： 圖 43 調秒界 面 S1 鍵按 2 下調分，如圖 44 所示： 圖 44 調分界面 S1 鍵按 3 次調時，如圖 45 所示： 圖 45 調時界面 S1 鍵按 4 次調星期，如圖 46 所示： 圖 46 調星期界面 S1 鍵按 5 次調日，如圖 47 所示： 基于 51 單片機的數(shù)字電子鐘設計 24 圖 47 調日界面 S1 鍵按 6 次調月，如圖 48 所示： 圖 48 調月界面 S1 鍵按 7 次調年，如圖 49 所示： 圖 49 調年界面 S1 鍵按 8 次進入鬧鐘調試，如圖 410 所示： 圖 410 鬧鐘調試界面 在上一步操作的基礎上按 1 次 S2 鍵鬧鐘調試開，如圖 411 所示： 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設計） 25 圖 411 鬧鐘開界面 在上一步的基礎上接著按 S1 鍵就可以設置鬧鐘時間，如圖 412 所示： 圖 412 設置鬧鐘界面 在進入鬧鐘設置設置時按下 S3 鍵則鬧鐘關，如圖 413 所示： 圖 413 鬧鐘關界面 在設置時間狀態(tài)下，按 S2（ S3）鍵進行加（減）設置。當設定的時間到時，蜂鳴器就會發(fā)出聲響，按 S3 鍵蜂鳴器就會停止發(fā)聲。 基于 51 單片機的數(shù)字電子鐘設計 26 5. 總結 本設計主要由單片機最小系統(tǒng)模塊、時鐘電路模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊和蜂鳴器聲響模塊；軟件則是通過 C 語言編程來實現(xiàn)。 本次的設計制作，涉及到以前學過的很多學科知識的綜合應 用。在整個設計的過程中，對自己的能力有