毕业设计(论文)-定时LCD闹钟设计.doc
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1、定时LCD闹钟设计摘 要:随着电子技术的迅速开展,特别是随着大规模集成电路出现,给人类生活带来了根本性的改变。本系统通过点阵式LCD液晶为载体显示数据,所以具有人性化的操作和美观的页面效果。可以显示时间,并有闹铃的家用电器功能。关键词:单片机; LCD液晶技术; 定时闹钟1引言 20世纪90年代,电子技术的迅猛开展,推动了现代电子产品在社会各个领域的开展。并且对社会生产力的开展和社会信息化程度的起到了促进作用,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏越来越快。 定时闹钟可以放在计算机教室或是实验室中使用,假设LCD选择有背光显示的模块,在夜晚或黑暗的场合中也可以使用。可以设置现在
2、的时间及显示闹铃设置时间,假设所设置的时间到了,那么发出一阵声响告知计时终了,并可以启动继电器,进一步可以扩充可控制家电开关。时间对人们来说总是那么珍贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时播送、定时启闭电路、定时开关烘箱、通断动力设备,甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为根底的。因此,研究定时闹铃应用,有着非常现实的意义。本课题将利用单片机8051的控制程序结合LCD设计一个简易的定时LCD闹钟。它结合了许多电子装置最根本的功能:
3、利用单片机定时器设计时间进行计时处理。2方案论证时钟模块方案 2.1方案一 根本门电路搭建 用根本门电路来实现定时闹钟,电路结构复杂,故障系数大,不易调试。2.2方案二 单片机编程 用单片机设计电路,由于使用软硬件结合的方式,所以电路结构简单、调试也相对方便。与第一种方案比拟优点是非常明显的。我们选择了第二种方案定时闹钟的控制电路分为以下几个局部:1 单片机80C512 LCD显示器3 按键控制4 压电喇叭5 继电器电路框图如图单片机晶 振复 位电 源显 示按键继电器喇 叭图1.1控制电路框图其中J1为+5V电源输入当电源输入时电源指示LED会亮起,用以指示电源供应。定时在闹铃时间到后会使压电
4、喇叭发出哗声,并启动继电器使之状态为ON。控制继电器ON/OFF,可以直接控制家电开关。在选择LCD显示时,必须在有亮度照明的地方使用,假设使用背光的显示模块就可以在黑暗中使用。无背光和有背光的模块在引脚上是兼容的,只是在价格有出入,一般是选者有背光的,这样用起来更方便3各电路设计和论证根据题目的要求,本系统除了核心器件单片机外主要还包括了以下几个局部:31电源电路设计和论证为使模块稳定工作,须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案31.1方案一:采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠,且有各种成熟电路可供选用;缺点是各模块都采用独立电源,会使系统复杂,且可能影响电路电平。312方案二:采用单
5、片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要,节约本钱;缺点是输出功率不高。31.3方案三:采用三只干电池提供电源。该方案的优点是系统简明扼要,节约本钱;缺点是输出功率不高,只能勉强推动8051,适合小电流负载。综上所述,我们选择第三种方案。32 按键电路设计和论证321方案一:4*4矩阵式键盘。如果选择此方案,那么在修改时钟或设置闹铃时间时就可以直接从键盘输入,方便、快捷,但程序较为复杂。322方案二:独立式按键。如果设置过多按键,将会占用较多I/O口,而且会给布线带来不便,因此,此方案适用于按键较少的情况。如果选择此方案,由于按键较少,在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入,只能通过
6、加或减完成,稍为麻烦一些,但其程序简单。由于并不需要经常修改时间和设置闹铃时间,而且方案二的程序简单,按键少、本钱低,因此,选择方案二33 显示器331方案一:用数码管作为显示器。数码管的驱动电路简单,虽然使用方便,但缺点很多。其缺点是功耗较大,集成度低。由于数码管使用起来不方便,332方案二:LCD液晶显示器。如果选择此方案,系统驱动能力,将会提高系统的功率,集成度高。这样就可以用电池供电,LCD液晶显示器的体积小,消耗电量少,便于携带。所以选择方案二。文字型 LCD常见的文字型LCD根本的方块图如下图1.2文字型LCD结构图图1.3LCD引脚图LCD引脚的功能为: D0D7: 双向的数据总
7、线,LCD数据读写方式可以分为8位及4位两种,以8位数据进行读写那么D0D7皆有效,假设以4位方式进行读写,那么只用到D7D4。RS: 存放器选择控制线,当RS=0时,并且做写入动作时,可以写入指令存放器,假设RS=0,且做读取的动作时,可以读取忙碌标志及地址计数器的内容。如果RS=1那么用于读写数据存放器。R/W: LCD读写控制线,R/W=0时,LCD执行写入的动作,R/W=1时那么做读写的动作。EN: 启用控制线,高电平动作。VCC: 电源正端。VO: 亮度调整电压输入控制引脚,当输入0V时字符显示最亮。GND: 电源地端。因为LCD本身并不会发亮,为了使夜间能看清楚LCD內容,某些LC
8、D模组另外提供A、K做为背光用的电源接脚,有些厂商为了控制简化,已将此两接脚及相关电路接到LCD的电源脚,所以LCD只要1、2接上电源就LCD背光就会亮。目前常见控制LCD的晶片最高可控制显示80个字元,但实际LCD面板尺寸依价钱及使用者需求而有不同的规格,目前市面较常见的规格有16字2行或20字2行。34 定时/计时局部如果使用时钟芯片,系统就不怕掉电且时间精确。但这种芯片比拟贵,况且,设计本系统主要是为了学习单片机程序的编写和调试以及设计硬件电路的一些方法,因此采用软件的方法来计时而没有采用价格较高的时钟芯片。341定时/计数器的四种工作方式方式0 定时器/计数器的工作方式0称之为13位定
9、时/计数方式。它由TL1/0的低5位和TH0/1的8位构成13位的计数器,此时TL1/0的高3位未用。方式1方式1的工作原理和功能如图1.1。定时/计数器一共有四种工作方式,就是用M1M0来控制的,2位正好是四种组合,对T0、T1要分别设定各控制字。M1 M0操作方式功能描述0 0方式013位定时器0 1方式116位定时/计数器1 0方式2具有自动重装的8位定时/计数器1 1方式3定时0分2个8位定时器,定时/计数器即可作定时用也可用计数用,到底作什么用,由我们根据需要自行决定,也说是决定权在我们。如果C/T为0就是用作定时器开关往上打,如果C/T为1就是用作计数器开关往下打。 GATE=0,
10、分析一下逻辑,GATE非后是1,进入或门,或门总是输出1,和或门的另一个输入端INT1无关,在这种情况下,开关的翻开、合上只取决于TR1,只要TR1是1,开关就合上,计数脉冲得以畅通无阻,而如果TR1等于0那么开关翻开,计数脉冲无法通过,因此定时/计数是否工作,只取决于TR1。 GATE=1,在此种情况下,计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制,而且还要受到INT1引脚的控制,只有TR1为1,且INT1引脚也是高电平,开关才合上,计数脉冲才得以通过。这个特性可以用来测量一个信号的高电平的宽度,是16位的定时/计数方式,将M1M0设为01即可,其它特性与工作方式0相同。方式2 通常这种式作方式
11、常用于波特率发生器我们将在串行接口中讲解,用于这种用途时,定时器就是为了提供一个时间基准。计数溢出后不需要做事情,要做的仅仅只有一件,就是重新装入预置数,再开始计数,而且中间不要任何延迟,可见这个任务用工作方式2来完成是最好的了。方式3这种式作方式之下,定时/计数器0被拆成2个独立的定时/计数器来用。其中,TL0可以构成8位的定时器或计数器的工作方式,而TH0那么只能作为定时器来用。我们知道作定时、计数器来用,需要控制,计满后溢出需要有溢出标记,T0被分成两个来用,那就要两套控制及、溢出标记了,从何而来呢?TL0还是用原来的T0的标记,而TH0那么借用T1的标记。如此T1不是无标记、控制可用了
12、吗?是的。一般情况处,只有在T1以工作方式2运行当波特率发生器用时,才让T0工作于方式3的。 图1.4定时计数器方试3的T1结构定时器/计数器的定时/计数范围工作方式0:13位定时/计数方式,因此,最多可以计到2的13次方,也就是8192次。工作方式1:16位定时/计数方式,因此,最多可以计到2的16次方,也就是65536次。工作方式2和工作方式3,都是8位的定时/计数方式,因此,最多可以计到2的8次方,也说是256次。35 继电器如图1.2继电器接点说明如下1NC常闭点。以COM为共同点,NC与COM在平时是呈导通的状态。2COM 共通点。输出控制接点的共同接点。3常开点。NC与COM平时呈
13、开路的状态,当继电器工作时,NO与COM导通,NC与COM那么呈开路状态。继电器所扮演的角色是一组可以电气控制开关,因此是串联到电器的AC 110V电源回路中,其功能可以取代电器上的开关。在使用上IO51 控制板上的继电器线圈驱动电压为直流5V,做电器上的开关时,其流过的电流负载请勿大过,约2A内较保险,以免烧毁继电器或是8051相关控制电路。3.6电路原理图 图1.5电路原理图3.6.1功能说明 定时闹钟的功能根本如下: 文字型LCD16*2显示 显示格式为“时时 分分。 由LED闪动来做秒的计数表示。具有四个按键来做功能设置,可以设置现在的时间及显示闹钟设置时间。一旦时间到就会发出一阵声响
14、,同时继电器启动,可以扩充家点开启关闭。程序执行后工作指示灯LED闪动,表示程序开始执行,LCD显示“00 00,按下操作键K1K4动作如下:操作键K1:设置现在的时间。操作键K2:显示闹钟设置时间。操作键K3:设置闹钟时间。操作键K4:闹钟ON/OFF的状态设置,设为ON是连续三次发出哗的一声,设为OFF时发出哗的一声。设置现在的时间或是闹钟时间设置如下:操作键K1:调整时。操作键K2:调整分。操作键K3:设置完成。 时间到时发出一阵声响,按下K4键可以停止声响。在本设计中使用一般的LCD显示器显示数据,除了具有显示现在时间的功能外,也可以扩充其他功能增加码表计书数。闹钟功能时间到了会产生音
15、乐声。增加计时倒数功能增加多组定时器功能本系统利用单片机89C51。它的引脚功能和80C51的引脚功能相似引脚简要说明主电源引脚Vcc和VssVcc40脚:主电源接5VVss20脚:接地时钟电路引脚XTAL1 和XTAL2XTAL218脚:接外部晶体振荡器的一端。片内是一个振荡电路反相放大器的输出端。XTAL119脚:接外部晶体振荡器的另一端。片内是一个振荡电路反相放大器的输入端。控制信号RST/Vpd、ALE/(/PROG) 、/ PSEN和 (/EA)/VppRST/Vpd9脚:复位端。高电平有效,宽度在24个时钟周期宽度以上,使单片机复位。该引脚有复用功能,Vpd为备用电源输入端,防止主
16、电源掉电。ALE/PROG30脚:地址锁存信号端。访问片外存贮器时,ALE作低八位地址的锁存控制信号。平时不访问片外存贮器时,该端以六分之一的时钟振荡频率固定输出脉冲。ALE端负载驱动能力为8个LSTTL门。该引脚有复用功能, 为片内程序存贮器编程固化的编程脉冲输入。/PSEN29脚:片外程序存贮器读选通信号端。负载能力为8LSTTL门。(/EA)/Vpp31脚:/EA端接高电平时,CPU取指令从片内程序存贮器自动顺延至片外程序存贮器。 /EA端接低电平时,CPU仅从片外程序存贮器取指令。该引脚有复用功能,Vpp为片内程序存贮器编程时的编程电压。 输入/输出引脚P0、P1、P2和P3口P0.0
17、P0.73932脚:访问片外存贮器时作为低八位地址线和八位数据线复用。负载能力为8个LSTTL门。P1.0P1.718脚: 8位准双向I/O口。负载能力为3个LSTTL门。P2.0P2.72128脚:访问片外存贮器时作为高八位地址线。P3.0P3.71017脚:8位准双向I/O口。负载能力为3个LSTTL门。另外还有专门的第二功能。P3口的第二功能P3.010脚: RXD串行口输入端P3.111脚: TXD串行口输出端P3.212脚: /INT0外部中断0输入端P3.313脚: /INT1外部中断1输入端P3.414脚: T0定时器/计数器0外部输入端P3.515脚: T1定时器/计数器1外部
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