基于單片機的LCD多功能顯示器設計

陳燕秀

(貴州理工學院電氣工程學院，貴州 貴陽 550004)

2013-08-22

陳燕秀(1975-)，女，副教授，現主要從事電子線路方面的教學與研究工作。

基于單片機的LCD多功能顯示器設計

陳燕秀

(貴州理工學院電氣工程學院，貴州 貴陽 550004)

設計了一種基于單片機的LCD多功能顯示器：該顯示器以STC89C52單片機為控制核心，以LCD12864作為顯示器，時鐘產生采用DS1302芯片，溫度采集選用DS18B20，片外數據儲存芯片采用CAT24C04。實際應用表明，該顯示器能夠進行時間顯示、溫度采集、電子書閱讀、圖片顯示、音樂播放等，具有響應速度快、抗干擾能力強、體積小等特點。

單片機；LCD多功能顯示器；控制系統

現代電子產品正在以前所未有的速度革新，向著功能多樣化、體積最小化，低功耗化的方向迅速發展。針對現實生活中對小型多功能產品的需求，筆者基于單片機設計了一種LCD多功能顯示器。

1 整體設計方案

圖1 系統結構圖

LCD多功能顯示器結構圖1。具體設計思路如下：①整個控制系統采用STC89C52系列單片機作為控制核心[1]。②采用帶中文字庫的LCD12864作為顯示器，利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面，并顯示8×4行16×16點陣的漢字。③時鐘產生采用DS1302，DS1302是美國DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗、帶內部RAM的實時時鐘芯片(RTC)，能夠為單片機系統提供日期和時間。④溫度采集選用DS18B20，使用簡單。⑤片外數據儲存芯片采用CAT24C02，其具有低功耗、掉電不丟失數據的特點。⑥控制部分采用5個獨立式按鍵，從P2口輸入，一鍵多用。LCD12864采用P0口并口輸出，讀寫速度快，連接簡單，布線美觀。

2 主要單元電路設計

2.1顯示電路設計

LCD12864可構成全中文人機交互圖形界面，可完成圖形顯示，且低電壓低功耗。顯示電路單元電路圖如圖2所示。

2.2時鐘單元設計

實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數和閏年的天數可自動調整，時鐘操作可通過AM/PM標志位決定采用24或12小時時間格式[2]。DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需3根I/O線(包括復位(RST)、I/O數據線、串行時鐘(SCLK))。DS1302工作時功耗很低(保持數據和時鐘信息時，功耗小于1mW)。為了使DS1302在斷電的情況下也能工作，在設計中加入了一個3.2V的備用電池(J4)，由于耗電量小，電池壽命至少在2a以上。時鐘單元電路圖如圖3所示。

圖2 顯示電路單元電路圖 圖3 時鐘單元電路圖

圖4 溫度采集單元電路圖

2.3溫度采集電路設計

溫度采集選用DS18B20，其具有以下主要特性：①獨特的單線接口方式，與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現雙向通訊。②支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫。③在使用中不需要任何外圍元件。④測溫范圍-55℃～125℃。溫度采集單元電路圖如圖4所示。

2.4儲存電路設計

為了擴展片外數據存儲容量，采用一片基于I2C-BUS 的CAT24C02作為片外擴展[3]，其2K的容量足以保存程序所需的顯示點陣代碼、電子書字符和簡單的音樂容量。

3 系統主要軟件設計

圖5 主程序流程設計圖

3.1主程序設計

主程序設計內容包括主程序的起始地址、中斷服務程序的起始地址、有關內存單元及相關部件的初始化和一些子程序調用等，主程序流程設計圖如圖5所示。

3.2時間程序設計

雖然DS1302芯片省去了時鐘產生的步驟，但是調時程序要注意DS1302內部產生的時鐘是以16進制形式出現，調試中發現從00H-09H為1到9數字，09H后并不是0AH而是10H，因而調時程序應避免0AH-0FH的出現，否則重置以后會出錯[4]。此外，鬧鐘程序是一個比較程序，將需要比較的時間設置并儲存，在時間運行時不斷進行比較，一旦時、分、秒都和設置的時間相符合，則啟動鬧鐘。時間程序流程設計圖如圖6所示。

圖6 時間程序流程設計圖

4 結 語

基于單片機系統設計了LCD多功能顯示器，產品設計中遵循硬件電路簡單化、盡可能采用軟件編程完成功能控制的原則，且編程采用匯編語言完成，使得產品具有體積小、功能多、響應速度快等特點，可以在市場上推廣應用。

[1][1]何立民.單片機初級教程——單片機基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]韓志軍，沈晉源，王振波.單片機應用系統設計——入門向導與設計實例[M].北京：機械工業出版社，2005.

[3]鐘富昭，張晨.8051單片機典型模塊設計與應用[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[4]陳有卿，謝剛.新穎電子模塊應用手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

TP273

A

1673-1409(2013)31-0090-03

[編輯] 李啟棟