基于單片機控制的LCD顯示萬年歷制作

蘇 暢 (黑龍江工業學院教務處，黑龍江 雞西 158100)

基于單片機控制的LCD顯示萬年歷制作

蘇 暢 (黑龍江工業學院教務處，黑龍江 雞西 158100)

利用單片機控制程序設計一個簡易的LCD萬年歷。單片機選擇能夠在線編程的AT89S52，不但能在線編程還具有8KB的內部程序存儲器和256B的數據存儲器，其接口與指令系統完全與51系列單片機兼容，具有抗干擾能力強、操作簡單等優點；萬年歷數據由最常用的DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶有片內RAM的實時萬年歷電路，可以分別對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，還具有閏年調整功能；溫度傳感器則采用集成式的DS18B20，特點是采用獨特的一線接口；數據掉電存儲電路采用AT24C02，支持I2C總線數據傳送協議I2C。

LCD萬年歷；AT89S52；DS1302；DS18B20；AT24C02

1 系統電路總體設計

萬年歷電路主要由6大模塊構成：單片機控制電路，溫度傳感器電路、按鍵輸入電路、萬年歷輸出模塊電路、顯示電路、蜂鳴器提示電路。 當溫度傳感器接受到外面的信號，送入單片機，單片機將接受到的信號輸出，讓它在液晶上顯示。 同時由單片機控制芯片讀取DS1302萬年歷芯片數據在液晶屏上顯示日期、時間等信息。當秒計數計滿60時就向分進位，分計數器計滿60分后向時計數器進位，小時計數器按“24翻1”規律計數。時、分、秒的計數結果經過數據處理可直接送顯示器顯示。當計時發生誤差的時候可以用校時電路進行校正。時計數器計滿24h后自動向日計數器進一，日計數器對大、小月和二月的判斷應與當月相應的日期相一致，當日計數器計滿時，向月計數器進位，月計數器計滿12月向年計數器進位，當年計數器計滿100時所以計數器清零。設計采用的是年、月、日和時、分、秒、星期顯示。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

1)單片機 單片機選擇能夠在線編程的AT89S52，不但能在線編程還具有8KB的內部程序存儲器和256B的數據存儲器，其接口與指令系統完全與51系列單片機兼容，具有抗干擾能力強、操作簡單等優點。

2)萬年歷數據 萬年歷數據由最常用的DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶有片內RAM的實時萬年歷電路，可以分別對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，還具有閏年調整功能，工作電壓為2.5～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個31*8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器，具有使用壽命長、精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能[1]。

3)溫度傳感器 采用集成式的DS18B20，特點是采用獨特的一線接口，電壓范圍為3.0～5.5V ，無需備用電源，測量溫度范圍為-55～125℃，精度為±0.5℃。溫度傳感器可編程的分辨率為9～12位，溫度轉換為12位數字格式[2]。

4)數據掉電存儲電路 采用AT24C02，支持I2C總線數據傳送協議I2C，總線協議規定任何將數據傳送到總線的器件作為發送器。任何從總線接收數據的器件為接收器。數據傳送是由產生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發送器或接收器，但由主器件控制傳送數據(發送或接收)的模式，由于A0、A1和A2可以組成000～111八種情況，即通過器件地址輸入端A0、A1和A2可以實現將最多8個AT24C02器件連接到總線上，通過進行不同的配置進行選擇器件。

5)液晶顯示電路 LCD智能型顯示模塊則是一種低功耗、低價值、低損耗的顯示器件，它不但可以顯示各式各樣的字符、漢子和圖形，同時具有可編程能力，且與單片機接口方便，基于以上優點，LCD智能型顯示模塊獲得了廣泛的應用。LCD12864點陣液晶顯示模塊是由128*64個液晶顯示點組成的一個128列*64行的陣列。每個顯示點對應一位二進制數，1表示亮，0表示滅。存儲這些點陣信息的RAM稱為顯示數據存儲器，要顯示某個圖形或漢字就是將相應的點陣信息寫入到相應的存儲單元中。圖形或漢字的點陣信息由自己設計，問題的關鍵就是顯示點在液晶屏上的位置(行或列)與其在存儲器中的地址之間的關系。每個存儲單元存儲8個液晶點的顯示信息[3]。

6)按鍵輸入及蜂鳴器提示電路 按鍵輸入采用通用按鍵，利用單片機輸入輸出接口P1口中的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7作為輸入，采集按鍵輸入值做出相應的交互變化。蜂鳴器電路也可以利用一個單片機的輸出接口，控制蜂鳴器的聲音。

2 系統硬件設計

在控制系統硬件電路設計中還要注意環境因素對系統的干擾情況，系統抗干擾的措施主要有以下幾種：①電源干擾的抑制。直流電源濾波效果不好將引起電源波動，直接造成對單片機不穩定的影響，應該選用各種參數較好的電源以及隔離性能較好的設備來屏蔽電纜、高壓泄放元件等，防止干擾信號的傳送。②變壓器干擾的抑制。可以使用一些隔離物來對變壓器產生的干擾進行屏蔽，例如使用濾波器，就能防止設備本身的干擾傳遞給電源等，減少了電磁輻射和能量的消耗。③信號線之間相互的防干擾措施。在LED的設計中，應該充分考慮信號線引入的防干擾，盡可能讓信號線之間保持一定的距離，從而將干擾的程度降到最低。設計硬件電路中主要利用萬年歷芯片DS1302、集成式溫度傳感器DS18B20、E2PROM存儲芯片24C02以及普通按鍵輸入電路，其中，DS1302時鐘電路如圖2所示，溫度檢測模塊電路圖如圖3所示，按鍵輸入電路如圖4所示，24C02數據存儲電路如圖5所示。在進行LED時鐘設計的時候，對于單片機的抗干擾措施要做好，才能確保程序的正常運行。

圖2 時鐘電路 圖3 溫度檢測電路

圖4 按鍵輸入電路 圖5 24C02數據存儲電路

3 系統程序設計

圖6 系統程序流程圖

系統軟件在51編譯環境下，使用Keil4編程，主要將程序分為6個部分，依次為LCD12864各界面顯示、時間溫度顯示、DS1302萬年歷模塊、DS18B20溫度采集模塊、警報系統(包括鬧鐘的聲響)、按鍵等來實現萬年歷功能。系統程序設計涉及到多個子程序，多個芯片的編程。首先必須對可編程芯片的控制指令多次調用。其次，芯片很多都有時鐘輸入端，需要晶振支持。對芯片的讀寫都需要在相應的觸發沿到來時才能進行。程序設計中LCD12864和DS1302的數據讀取及指令寫入函數均已在各自的頭文件中完成，在主程序中只須引用即可。由于在硬件電路方面上設計了時間調整按鍵，因此也要有對應的時間調整程序。系統程序流程圖如圖6所示。

4 結語

筆者設計了一種基于AT89S51單片機的萬年歷系統，該系統以AT89S51單片機作為主控核心，與時鐘芯片DS1302、按鍵、LED顯示等模塊組成硬件系統。在硬件系統中設有獨立按鍵和LED顯示器，能顯示豐富的信息，根據使用者的需要可以隨時對時間進行校準、選擇時間等。該萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優點，符合電子儀器儀表的發展趨勢，具有廣闊的市場前景和教學實用前景。

[1]郭世維,鄧飛. 單片機控制系統的抗干擾措施[J]. 煙臺職業學院學報，2006,12(2):44-47.

[2] 成都 學友.AVR單片機開發工具的使用(一)[N]. 電子報，2001-04-15.

[3]梁新平. 單片機控制的邏輯無環流可逆調速系統設計[A]. Proceedings of 2010 International Conference on Broadcast Technology and Multimedia Communication(Volume 4)[C]. 2010.

[編輯] 洪云飛

TN873.93

A

1673-1409(2013)22-0077-03

2013-05-12

蘇暢(1977-)，女，碩士，講師，現主要從事計算機硬件方面的教學與研究工作。