液晶电子万年历——毕业设计

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1、西安文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业论文（设计）题 目 液晶电子万年历设计与制作 专业班级 10级电子信息工程（2）班 学 号 学生姓名 李 斌 指导教师 刘 渭 清 设计所在单位 西安文理学院 2014年5月西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题 目液晶电子万年历设计与制作学生姓名李 斌学 号专业班级10级电子信息工程（2）班指导教师刘渭清职 称讲师教 研 室电子信息工程毕业设计（论文）任务与要求任务：运用单片机的理论、技术，在一块12864LCD液晶显示模块上实现日历,温度显示，闹铃，星期。要求;1、以MCS-51系列的单片机为核心器件，完成电子万年历制作。2、显示屏由一块 128

2、64LCD液晶显示模块组成，可以依次显示四行信息。3、通过编程实现时间、DS18B20温度自动刷新，温度报警功能。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容2013.12.20-2014.2.162013.2.17-2013.3.32013.3.4-2013.4.152013.4.16-2013.4.202013.4.21-2013.5.10利用学校图书馆电子阅览室和图书，查阅有关12864液晶显示模块的原理及使用。深入研究单片机的软硬件设计方法，提出设计方案及实现方法。根据设计方案，编程，调试。完成论文准备工作。撰写论文，指导教师审阅。开始日期 2014.1.10 完成日期 2014.5.30

3、 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目液晶电子万年历设计与制作学生姓名李 斌学 号专业名称 电子信息工程 指导教师刘渭清开题时间2014.3.10班 级10级2班一、 选题目的和意义：目的：1、掌握51单片机的理论与编程技术。 2、掌握用单片机在一块12864LCD液晶显示模块上动态显示。意义： 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。液晶显示器件(LCD)是本世纪初最有活力的电子产品之一。由于LC

4、D具有低工作电压、微功耗、体积轻薄、驱动简单、易于实现画面显示、全色显示性能优良等特点已被公认为是媒体时代的关键器件。LCD的开发与发展大大扩展了显示器的应用范围，使显示便携化成为可能，目前大量电子设备如平板电视，智能机，平板电脑，车载导航仪，智能手环等已广泛应用。近十年来世界许多国家和地区都十分重视LCD产业的发展，加强了对LCD的投入。尽管现在在平板显示领域，出现PDP、有机EL、FFD等强有力挑战者。LCD在今后相当长的一段时间里仍将是最重要的显示器件之一。目前,液晶产业已划入国家战略支柱产业之一。二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势： 我国的液晶经过几年的发展，基本形成了具有一定规

5、模的国家战略骨干企业（如京东方、天马、龙腾光电、华星光电等），占行业市场总额的65%以上。我国做为世界最大的CRT、液晶电视制造国，在显示器产业发展历史上有着惨痛的教训。了解中国电子产业的朋友都知道一个词“缺芯少屏”，芯就是芯片，屏就是显示屏。早在1978年，我国从日本成套引进17-21英寸彩电生产线，在全国建成了八大彩色显像管厂（7家合资）和八大玻壳厂，同时引进113条彩电装配生产线，遍布于全国各地，由此诞生了长虹、TCL、康佳、海信等彩电巨头。 2009年8月25日，我国液晶面板龙头企业北京京东方，宣布投资280.3亿元人民币，建设我国第一条8.5代液晶面板生产线。此举如同一声霹雳，瞬间击

6、溃了外国厂商的技术封锁联盟。 进入二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代，大量电子设备的出现如智能机，平板电脑等，必将在全球掀起新一轮液晶技术竞赛，液晶行业将步入高分辨率，低功耗，高性价比时代。由于视网膜显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年的发展中，视网膜显示屏将会成为主流产品。视网膜显示屏的广泛应用会是LCD显示屏产业发展的一个新的增长点。未来LCD显示屏会向着标准化、规范化，产品结构多样化的方向发展。液晶时代必将让我们的生活更加缤纷多彩！ 三、主要研究内容： 该题目重点研究和掌握单片机和LCD12864液晶显示器的基本原理，主要研究内容：1、单片机技术理论；2、LCD12864液晶显示屏

7、的工作原理；3、LCD12864液晶显示依次显示四行信息（日期和温度，时间，星期等）；4、电路的设计，分析，程序设计、调试，优化等；5、软、硬件的调试。指导教师意见及建议： 液晶电子万年历是一种节能、环保的电子时钟显示装置，具有广阔的应用前景。李斌学生对该题目的要求已明确。希望抓紧时间，按时完成设计任务。同意开题。 签字： 2014年 月 日教研室审核意见： 签字： 年 月 日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。 西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题 目液晶电子万年历设计与制作学生姓名李 斌学 号专业名称电子信息工程指导教师刘渭清检查时间2014.

8、4.16 班 级10级2班毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况在开题之后本人及时查找相关书籍文档资料并进行学习，在老师的严格指导下，3月上旬的时侯基本有了设计的整体思路，然后再经过1个星期左右的准备工作，在3月中旬开始着手于开发板的选择和液晶的选择，最终选择了12864液晶(带字库)作为本次毕业设计的显示模块，这期间参考一些相关资料很快确定了初期方案，然后开始在KILL开发环境下运用C语言编写软件程序并运行、调试，在proteus中绘制硬件电路图。在此期间本人在网上查找了大量相关资料确保上述工作顺利完成。目前的工作基本上是按原计划完成，为了能够很好的完成设计，本人学习了keil、proteu

9、s的使用方法，并学习keil和proteus的使用方法，4月初基本完成了程序的编写和调试，目前正在检查是否还存在问题，预计在4月中旬可以开始论文的撰写，4月底基本可以完成。 按照目前来看，基本可在5月初作品审核前完成剩余任务。指 导 教 师 意 见签字： 年 月 日教研室意见签字： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名李斌学 号专 业电子信息工程班 级10级2班毕业设计（论文）题目液晶电子万年历设计与制作设计（论文）起止时间 2014年1月10日 至 2014 年 月 日指导教师评语：建议成绩：指导教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表

10、学生姓名李斌学 号专 业电子信息工程班 级10级2班毕业设计（论文）题目液晶电子万年历设计与制作设计（论文）起止时间 2014年 1 月 10 日 至 2014 年 月 日评阅教师评语：建议成绩：评阅教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录学生姓名李斌学 号专业名称电子信息工程答辩时间2014年 月 答辩地点 指导教师刘渭清题 目液晶电子万年历设计与制作答辩小组成 员姓 名职 称姓 名职 称提问及回答情况记录： 记录人签字： 年 月 日答辩成绩：答辩小组组长签名： 年 月 日毕业论文成绩答辩委员会认定成绩毕业论文等级系（院）答辩委员会意见：负责人签名： 年 月 日注：1、

11、毕业论文成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%；2、论文等级分优秀（90分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）、不及格（2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，SCLK为时钟输入端。2.2.5 无源蜂鸣器 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器。它广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话机等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，改变单片机引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生

12、各种不同音色、音调的声音。 改变输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小。蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。2.3系统软件方案软件的设计除了满足设计功能外还必须要满足易读写，方便下载和编译。在设计目标和硬件结构确定的情况下，软件可以分为主程序，各模块子程序，延时子程序三个主要部分组成。软件的编写要借助于软件编辑器和编译器，编译完成后还要能够下载到单片机中运行。编写软件之前要选择一种合适的语言以及配套的编辑器和编译软件，还要选择一款与所选单片机适配的下载器或下载软件把编写的程序下载到单片机中执行。2.3.1 单片机编程语言

13、现在用于单片机的编程语言主要有C语言和汇编语言两种，这两种语言相比较各有其优点： C语言（C Language）是一种源于编写UNIX操作系统的语言，它是一种结构化的语言，可以产生压缩代码。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。其结构是以括号 为前提的语言。C能够进行多机器级函数控制而不使用汇编语言。汇编语言(Assembly Language)是面向机器的程序设计语言，是一种功能很强的设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言，其具有执行速度快

14、、占内存空间少等优点，但是它在编写复杂程序时具有很明显的局限性，而且汇编语言需要依赖于具体的机型，不能通用，也不能在不同机型之间转换。而C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，C语言程序本身并不依赖于机器硬件系统，基本上不用做任何修改就可以根据单片机的不同较快地移植过来。所以基于以上理由决定采用C语言为该系统的编程语言。2.3.2 系统软件编译器的介绍C语言编写的程序并不能直接被单片机所执行，它需要被编译为单片机可执行的机器语言后才可以执行，因此在系统软件的设计中，编译器是必不可少的。目前在单片机开发中普遍都使用的是KEIL C51来进行编译。因此此系统软件设计的最终方案是采用C语言来进

15、行程序编程，KEIL为编译工具来编写程序。KEIL软件启动,编辑和调试界面： 图2.3 KEIL软件启动界面图2.4 KEIL软件编辑界面图2.5 KEIL软件调试界面第三章 AT89C51的工作原理及结构单片机（Single-Chip-Microcomputer）又称微控制器（Microcontroller），最基本的结构是将CPU和计算机外围功能单元集成在一个芯片上所构成的。虽然单片机只是一个芯片，但是从其功能上来看，它具有微机系统的特征，是集成了CPU，ROM，RAM和I/ O口的微型计算机。具有很强的接口性能，非常适合应用于工业控制。单片机的种类齐全,型号多样， CPU 从8，16，3

16、2到64位，大多都是采用RISC 技术，片上I/O口非常丰富，有的单片机集成有A/ D，“ 看门狗”，PWM，显示驱动，函数发生器，键盘控制等特点。它们的价格也高低不等，这样就能够极大地丰富开发者的选择自由。3.1 AT89C51简介 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含有4K bytes的可以反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes随机存储数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可

17、为您提供许多高性价比的应用场合，可以灵活的应用于各种控制领域。3.2 引脚图 图3.1 单片机外形及引脚图3.3 引脚说明VCC：供电电压。GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，能驱动8个TTL逻辑门电路。P1口:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1口的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。P2口:P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口, P2口的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。P3口: P3口是一个带有内部上拉电阻的双向8位I/O口, P3口的输出缓冲级可驱动(吸

18、收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平时间将使单片机复位。ALE:当访问外部存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部寄存器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。PSEN：程序存储允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器时,没有两次有效的PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。如EA端保持高电平(

19、接VCC端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.4 振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。本课题设计采用11.0592MHZ晶振。第四章 液晶电子万年历系统的硬件设计4.1 12864液晶模块 12864是一款优秀的液晶显示器件，本设计采用ST7920控制器，5V电压驱动，带背光，内置8192个1616点阵，128个字符以及64256点阵显示RAM。该液晶显示器件具

20、有驱动简单，显示效果，价格便宜等优良等特点。 12864液晶驱动电路： 图4.1 12864液晶驱动电路如上图所示，接口信息如表所示：表4-1 接口引脚功能表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地11D4数据口2VDD电源正极12D5数据口3VO对比度调节13D6数据口4RS（CS）数据/命令选择端14D7数据口5R/W读/写选择端15PSB并口/串口选择6E使能端16NC空7D0数据口17RST复位（低电平有效）8D1数据口18NC空9D2数据口19BLA背光电源正极10D3数据口20BLK背光电源负极4.2 DS1302实时时钟模块 DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，

21、VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 DS1302实时时钟芯片驱动电路：图4.2 DS1302驱动电路4.3 DS18B20温度传感器模块DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“单总线”接口的温度传感器,可直接将温度转化成串行数字信号处理器处理。DS18B20进

22、行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。因此，下图电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。 DS18B20硬件驱动电路： 图4.3 DS18B20驱动电路4.4 无源蜂鸣器驱动模块 蜂鸣器是通过三极管驱动的，因为单片机的I/O驱动能力不能够让蜂鸣器发出声音来，所以

23、我们通过三极管放大驱动电路来放大电流，从而让蜂鸣器发出声音来。当输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音；当输出低电平，三极管截止，集电极电流没有通过蜂鸣器，即蜂鸣器不能发出声音。 蜂鸣器驱动电路：图4.4 蜂鸣器驱动电路4.5 51最小系统设计 单片机最小系统，也可称为单片机最小应用系统,是指用最少元器件组成的单片机能够正常工作的系统.。对于51系列的单片机来说,最小系统包括：单片机、晶振电路、和复位电路。 51单片机最小系统电路如图：图4.5 51最小系统电路图第五章 液晶电子万年历系统的程序设计5.1 C语言实现框架 各传感器初始化 继续检测DS1302、DS18B2

24、0 12864动态扫描显示 开始YDS1302时间变化NYDS18B20温度变化N图5.1 液晶电子万年历动态扫描流程图5.2 系统各模块程序设计5.2.1 LCD12864初始化（1）并行基本操作时序读状态 输入：RS=L,R/W=H,E=H 输出：D0-D7=状态字读数据 输入：RS=H,R/W=H,E=H 输出：无写指令 输入：RS=L,R/W=L,E=高脉冲，D0-D7=指令码 输出：D0-D7=数据写数据 输入：RS=H,R/W=L,E=高脉冲，D0-D7=数据 输出：无 （2）忙标志（BF）当BF=1时，表示模块在进行内部操作，此时模块不再接受外部指令和数据；当BF=0时，模块为准

25、备状态，随时接受外部指令和数据。（3） 状态字说明 表5-1 状态字说明STA7D7STA6D6STA5D5STA4D4STA3D3STA2D2STA1D1STA0D0STA0-STA6当前地址指针的数值无STA7读写操作时能1-禁止；0-允许（4）汉子显示坐标 表5-2 汉字显示坐标Y坐标X坐标Line180H81H82H83H84H85H86H87HLine290H91H92H93H94H95H96H97HLine388H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FHLine498H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH（5）C语言初始化函数 1）、LCD初始化设定void lcd1286

26、4initinal(void)delay_50ms(2);write_12864com(0x30);delay_50us(4);write_12864com(0x30);delay_50us(4);write_12864com(0x0f);delay_50us(4);write_12864com(0x01);delay_50us(240);write_12864com(0x06);delay_50us(10);2)、写显示数据到LCDvoid write_12864dat(uchar dat)LCD12864rw=0;LCD12864rs=1;delay_50us(1);P0=dat;LCD1

27、2864e=1; delay_50us(10);LCD12864e=0;delay_50us(2);3）、写指令数据到LCDvoid write_12864com(uchar com)LCD12864rw=0;LCD12864rs=0;delay_50us(1);P0=com;LCD12864e=1;delay_50us(10);LCD12864e=0;delay_50us(2);4）、设定显示位置void lcd12864display(uchar *p,uchar line)uchar addr;uchar i;if(line=1)addr=0x80;if(line=2)addr=0x90

28、;if(line=3)addr=0x88;if(line=4)addr=0x98;write_12864com(addr);for(i=0;i16;i+)write_12864dat(*p);p+;delay_50us(3);5.2.2 DS18B20初始化（1） DS18B20的工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。配置寄存器：该字节

29、各位的意义如下：TMR1R011111 低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率。（2）初始化方法 由于DS18B20采用的是单总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。（3）ROM操作和RAM操作指令表指 令约定代码功 能温度变化44H启动DS18B20进行温度转换，12位转换时最长为750ms（9位为93.75ms），结果存入