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首页单片机控制的万年历温度显示系统设计
"基于单片机的万年历加温度显示设计毕业设计" 这篇毕业设计主要探讨了如何利用单片机技术构建一个集万年历与实时温度显示于一体的系统。设计的核心在于采用微控制器来实现这一功能,使得装置更加小巧、低功耗且精确。 在时间显示方面,设计采用了DS1302时钟芯片。DS1302是一款实时时钟(RTC)芯片,能够提供精确的时间记录和设置功能。它具备秒、分、小时、日期、月、年的计时能力,并且可以设置闹钟和定时器,这对于构建万年历功能至关重要。DS1302通过串行接口与单片机通信,减少了外部硬件的需求,降低了系统的复杂性。 在温度检测方面,设计选用了DS18B20一线制数字温度传感器。这种传感器的独特之处在于它能直接将测得的温度转换为数字信号,无须额外的信号调理电路,如放大器和A/D转换器。这不仅简化了硬件设计,降低了成本,还提高了系统的可靠性和效率。DS18B20可以直接与微控制器进行数据交换,实时获取温度信息。 显示模块采用了12864液晶显示器。12864是指该显示器有128列和64行的点阵,能够清晰地显示时间和温度数据。液晶显示器具有低功耗、高对比度和可视角度广的特点,非常适合于此类嵌入式系统。 测试结果表明,这个基于单片机的万年历加温度显示系统达到了预期的设计目标,各个部分运行稳定,功能完备。设计不仅实现了准确的时间显示和定时功能,还结合了一线数字温度传感器,提供了实时温度监测。整体上,这是一个高效、实用的嵌入式系统设计,充分体现了单片机在物联网和智能家居领域的应用潜力。
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3.2.3 显示模块
本设计显示模块主要采用 LCD12864 液晶显示器,其电路原理图如下:
图3-5 LCD12864模块
LCD12864 液晶显示器通过数据端口也即端口 7~14 与主控芯片 STC12C5A60S2
的 I/O 端口 P2 相连接实现数据与指令的传输,再通过控制端口 RS、RW、EN 也即端
口 4~6 与主控芯片 P3.6,P3.7,P4.0 端口相接实现对数据和指令传输的控制 。显示
模块采用 12864 液晶显示器可实现对温度和时间的直接显示,清晰明了。
3.2.3.1 LCD12864 的特征
带中文字库的 LCD12864 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方
式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块其显示分辨率为
128×64, 内置 8192 个 16*16 点汉字和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集。利用该模块灵活
的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。可以显示 8×4
行 16×16 点阵的汉字,也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模
块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比,不论硬件电路结构或
显示程序都要简得多,且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。其基本特
性如下:
��
○
1
低电源电压(VDD:+3.0-+5.5V)
��
○
2
显示分辨率:128×64 点
��
○
3
内置汉字字库,提供 8192 个 16×16 点阵汉字(简繁体可选)
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11
��
○
4
内置 128 个 16×8 点阵字符
��
○
5
2MHZ 时钟频率
��
○
6
显示方式:SIN、半透、正显
��
○
7
背光方式:侧部高亮白色 LED,功耗仅为普通 LED 的 1/5—1/10
��
○
8
通讯方式:串行、并行可选
��
○
9
内置 DC-DC 转换电路,无需外加负压
��
○
1
0
无需片选信号,简化软件设计
��
○
1
1
工作温度:0℃—-+55℃,存储温度:-20℃—+60℃
1.模块管脚是连接外部电路的纽带 ,在此模块中管脚主要由控制管脚和数据管
脚等构成,现将其组成情况及相关功能介绍如下:
表 3-1 12864 液晶模块接口说明
管脚号
管脚名称
电平
管脚功能描述
1
VSS
0V
电源地
2
VCC
3.0V/5V
电源正
3
V0
-
对比度(亮度)调整
4
RS(CS)
H/L
RS=“H”,表示 DB7~DB0 为显示数据
RS=“L”,表示 DB7~DB0 为显示指令数据
5
R/W
H/L
R/W=“H”,E=“H”,数据被读到 DB7~DB0
R/W=“L”,E=“H→L”, DB7~DB0 的数据被写
到 IR 或 DR
6
E(SCLK)
H/L
使能信号
7~14
DB0~DB7
H/L
三态数据线
15
PSB
H/L
H:8 位或 4 位并口方式,L:串口方式
16
NC
-
空脚
17
RESET
H/L
复位端,低电平有效
18
VOUT
-
LCD 驱动电压输出端
19
A
VDD
背光源正端
20
K
VSS
背光源负端
2.控制器控制着模块内部指令的发出与否,存储器则对指令和数据进行存储与
更换,现将分别介绍控制器各接口及各存储器的功能。
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1)RS,R/W 的配合选择决定控制界面的 4 种模式
表 3-2 RS,R/W 配合功能说明
RS
R/W
功能说明
L
L
MPU 写指令到指令暂存器(IR)
L
H
读出忙标志(BF)及地址记数器(AC)的状态
H
L
MPU 写入数据到数据暂存器(DR)
H
H
MPU 从数据暂存器(DR)中读出数据
2)E 信号
表 3-3 E 信号功能说明
E 状态
执行动作
结果
高——>低
I/O 缓冲——>DR
配合/W 进行写数据或指令
高
DR——>I/O 缓冲
配合 R 进行读数据或指令
低/低——>高
无动作
忙标志 BF: BF 标志提供内部工作情况。BF=1 表示模块在进行内部操作,此时模块
不接受外部指令和数据。BF=0 时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据。利用
STATUS RD 指令,可以将 BF 读到 DB7 总线,从而检验模块工作状态。
字型产生 ROM(CGROM): 字型产生 ROM(CGROM)是用于模块屏幕显示开
和关的控制。DFF=1 为开显示,DDRAM 的内容就显示在屏幕上,DFF=0 为关显示。
DFF 的状态是指令 DISPLAY ON/OFF 信号控制的。
显示数据 RAM(DDRAM ):模块内部显示数据 RAM 提供 64×2 个位元组的空
间,最多可控制 4 行各 16 字的中文字型显示,当写入显示数据 RAM 时,可分别显示
CGROM 与 CGRAM 的字型;此模块可显示三种字型,分别是半角英数字型(16*8)、
CGRAM 字型及 CGROM 的中文字型。三种字型的选择,由在 DDRAM 中写入的编
码选择,在 0000H—0006H 的编码中将选择 CGRAM 的自定义字型,02H—7FH 的编
码中将选择半角英数字的字型,至于 A1 以上的编码将自动的结合下一个位元组,组
成两个位元组编码形成中文字型的编码。
字型产生 RAM(CGRAM):字型产生 RAM 提供图象定义(造字)功能,可以提供四
组 16×16 点的自定义图象空间,使用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定
义到 CGRAM 中,便可和 CGROM 中的定义一样地通过 DDRAM 显示在屏幕中。
地址计数器 AC: 地址计数器是用来贮存 DDRAM/CGRAM 之一的地址,可由设定
指令暂存器来改变,之后只要读取或写入 DDRAM/CGRAM 的值时,地址计数器的值
就会自动加一。当 RS =0 且 R/W=1 时,地址计数器的值会被读取到 DB6—DB0 中。
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光标/闪烁控制电路:此模块提供硬体光标及闪烁控制电路,由地址计数器的值来
指定 DDRAM 中的光标或闪烁位置。
3.模块控制芯片提供两套控制指令:基本指令和扩充指令,这些由各控制端口
和寄存器组合而成的指令可对液晶显示器自身模式、状态、功能等进行设置,也可控
制与其他芯片进行数据和指令的通信。其指令分别如下:
表 3-4 基本指令集(RE=0)
指 令 码
指
令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
功 能
清除
显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
将 DDRAM 填满"20H",并且设定 DDRAM 的
地址计数器(AC)到"00H"
地址
归位
0
0
0
0
0
0
0
0
1
X
设定 DDRAM 的地址计数器(AC)到"00H",并
且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变
DDRAM 的内容
显示状
态开/关
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
D=1: 整体显示 ON
C=1: 游标 ON
B=1:游标位置反白允许
进入点
设定
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动
方向及指定显示的移位
游标或
显示移
位控制
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
X
X
设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指
令不改变 DDRAM 的内容
功能
设定
0
0
0
0
1
DL
X
RE
X
X
DL=0/1:4/8 位数据
RE=1: 扩充指令操作
RE=0: 基本指令操作
设定
CGRAM
地址
0
0
0
1
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
设定 CGRAM 地址
设定
DDRAM
地址
0
0
1
0
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
设定 DDRAM 地址(显示位址)
第一行:80H-87H
第二行:90H-97H
读取忙
标志和
地址
0
1
BF
AC6
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
读取忙标志(BF)可以确认内部动作是否完成,
同时可以读出地址计数器(AC)的值
写数据
到 RAM
1
0
数据
将数据 D7——D0 写入到内部的 RAM
(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)
读出
RAM 的
值
1
1
数据
从内部 RAM 读取数据 D7——D0
(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM
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表 3-5 扩展指令集(RE=1)
指 令 码
指
令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
功 能
待
命
模
式
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
进入待命模式,执行其他指令都棵终止
待命模式
卷
动
地
址
开
关
开
启
0
0
0
0
0
0
0
0
1
SR
SR=1:允许输入垂直卷动地址
SR=0:允许输入 IRAM 和 CGRAM 地址
反
白
选
择
0
0
0
0
0
0
0
1
R1
R0
选择 2 行中的任一行作反白显示,并可决定反白
与否。初始值 R1R0=00,第一次设定为反白显
示,再次设定变回正常
睡
眠
模
式
0
0
0
0
0
0
1
SL
X
X
SL=0:进入睡眠模式
SL=1:脱离睡眠模式
扩
充
功
能
设
定
0
0
0
0
1
CL
X
RE
G
0
CL=0/1:4/8 位数据
RE=1: 扩充指令操作
RE=0: 基本指令操作
G=1/0:绘图开关
设
定
绘
图
RA
M
地
址
0
0
1
0
AC6
0
AC5
0
AC4
AC3
AC3
AC2
AC2
AC1
AC1
AC0
AC0
设定绘图 RAM
先设定垂直(列)地址 AC6AC5…AC0
再设定水平(行)地址 AC3AC2AC1AC0
将以上 16 位地址连续写入即可
当 IC1 在接受指令前,微处理器先确认其内部处于非忙碌状态,即读取 BF 标志
时,BF 需为零方可接受新的指令;如果在送出一个指令前不检查 BF 标志,那么在前一
个指令和这个指令中间必须延长一段较长的时间,即等待前一个指令确实执行完成。
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