电气工程及其自动化专业本科毕业论文设计

电气工程及其自动化专业本科毕业论文设计内容摘要：

9 D2 数据接口 3 2 VCC 电源正极 10 D3 数据接口 4 3 VO 液晶显示对比度调节端 11 D4 数据接口 5 4 RS 数据 /命令选择端 12 D5 数据接口 6 5 R/W 读写选择端 13 D6 数据接口 7 6 E 使能端 14 D7 数据接 口 8 7 D0 数据接口 1 15 BLA 背光电源正极 8 D1 数据接口 2 16 BLK 背光电源负极 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 13 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,D0～ D7=指令码， E=高脉冲；输出， D0～ D7=数据。 写数据：输入， RS=H， R/W=L, D0～ D7=数据， E=高脉冲；输出，无。 根据分析时序图（图 214）可知操作 1602 液晶的流程如 下： （ 1）通过 RS 来确定是写数据还是写命令。 写命令包括使液晶的光标显示还是不显示、光标闪烁或者不闪烁、需不需要移屏，在液晶何处位置显示等等；写数据是指显示什么内容。 （ 2）读 /写控制端设置为写模式，即低电平。 （ 3）要将数据或命令送到数据线上。 （ 4）给使能端（ E）一个高脉冲将数据送入液晶控制器，完成写操作。 时序图如下： T s p 2T s p 1tH D 1tP WtH D 1tH D 2tRtFtC有 效 数 据R SR / WED B 0 D B 7Y N 如图 214 1602 液晶写操作时序图 表 27 状态字说明 STA7 D7 STA6 D6 STA5 D5 STA4 D4 STA3 D3 STA2 D2 STA1 D1 STA0 D0 STA0～ STA6 当前地址指针的数值 STA7 读 /写操作使能 1— 禁止； 0— 允许 基于 51 单片机的数字电子钟设计 14 理论上每次对控制器进行读 /写操作之前，都必须进行读 /写检测，确保 STA7为 0。 实际上，由于液晶控制器的反应速度快于单片机的操作速度，因此可以不进行读 /写检测，或许可以只进行简短延时也行。 地址映射图 控制器的内部带有 80B 的 RAM 缓冲区，对应关系如图 215 所示： 0 0 0 1 0 2 0 30 40 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 A 0 B 0 C 0 D 0 E 0 F 1 0„ „2 74 04 1 4 2 4 3 4 44 54 6 4 7 4 8 4 9 4 A 4 B4 C4 D 4 E 4 F 5 0„ „6 7L C D1 6 字 X 2 行 图 215 1602 内部 RAM 地址映射图 当向图中的 00～ 0F、 40～ 4F 地址中的任一处写入显示数据时，液晶都会立即显示出来，当写入到 10～ 27或 50～ 67 地址时，必须要通过移屏指令将它们移入可显示区域方可正常显示。 表 28 数据指针设置 指令码 功能 80H+地址码（ 0～ 27H， 40～ 67H） 设置数据地址指针 控制器内部设有一个数据地址指针，我们可以通过它们访问内部的全部 80B的 RAM。 表 29 其他设置 指 令码 功能 01H 显示清屏： 0 0 02H 显示回车：数据指针清 0 （ 1）显示模式设置 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 15 表 210 显示模式设置 指令码 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 设置 162 显示， 57 点阵， 8 位数据口 （ 2）显示开 /关及光标设置 表 211 显示开 /关及光标设置 指令码 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1，开显示； D=0，关显示 C=1，光标显示； C=0，光标不显示 B=1，光标闪烁 ； B=0，不显示光标 0 0 0 0 0 1 N S N=1，读或写一个字符后地址指针加 1 且光标加 1； N=0，读或写一个字符后地址指针减 1 且光标减 1 S=1，写一个字符时，显示整体左移（ N=1）或右移（ N=0），来得到光标不移动而屏幕移动的效果； S=0，写一个字符时，显示整体不移动 0 0 0 1 0 0 0 0 光标左移 0 0 0 1 0 1 0 0 光标右移 0 0 0 1 1 0 0 0 显示整体左移，同时光标跟随移动 0 0 0 1 1 1 0 0 显示整体右移，同时光标跟随移 动 1602 液晶电路 为防止上电时烧坏背光灯，在 15 脚（ BLA）串接一个 10 欧姆的电阻来限流；液晶 3（ VO）脚为对比度调节端，串接一个 10K 的电位器来调节对比度；液晶 4（ RS）脚为向液晶控制器写数据 /写命令选择端，接单片机 口；液晶 5（ R/W）脚为读 /写选择端，由于只向液晶写入命令和显示数据，不从液晶读取数据，所以此脚始终选择为写状态，即接地；液晶 6（ E）脚为使能端，是操作液晶时必须的，接单片机 口； 1（ VSS） 、 2（ VCC）脚是电源端； 15（ BLA）、 16（ BLK）脚是背光电源端。 具体电路图如图 215 所示： 基于 51 单片机的数字电子钟设计 16 RSLCDEND0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7V C C 5 VVSS1VCC2V03RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16U2L C D 1 6 0 2W11 0 KR410V C C 5 V 图 215 1602 液晶电路 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 17 3. 系统的软件设计 软件编译器及烧写工具 本设计采用 C 语言编程。 程序的编写和编译在 Keil uVisio4 软件上完成。 编译及烧写的步骤如下： 打开 Keil uVisio4 软件，新建工程→保存，选取芯片类型→ OK，新建文件→保存，添加文件到工程，在文件里完成程序的编写，保存并编译，在无错误的情况下，配置一些系统的设置，再编译一次，生成可以下载到 STC89C52 芯片上的以 .hex 为后缀名的二进制文件。 界面如图 31 所 示： 图 31 Keil uVisio4 编译界面 编译完成后的二进制文件，通过专用的 STCISP 软件同时借助于开发板烧写到单片机里，对程序进行测试。 如图 32 所示： 基于 51 单片机的数字电子钟设计 18 图 32 烧写工具界面 软件总体设计思路 主程序流程图如图 33 所示： 开 始D S 1 2 C 8 8 7 初 始 化L C D 1 6 0 2 初 始 化W h i l e ( 1 )按 键 扫 描是 否 有 按 键 按 下。 执 行 相 应 程 序闹 铃 中 断。 执 行 相 应 程 序读 取 D S 1 2 C 8 8 7 数 据送 L C D 1 6 0 2 显 示YYNN 图 33 主程序流程图 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 19 首先，程序启动后对单片机内部资源初始化，然后对 DS12C887 时钟芯片初始化，写入控制字，读取芯片内相应寄存器的时间数据并对 LCD1602 初始化，完成时间日期的显示。 接着进入循环程序不停的执行以下任务：按键扫描，有按键按下时执行相应操作，没有按键按下就检查闹钟标志位有没有中断触发，有就执行闹铃程序（ DS12C887 的 IRQ 管脚在闹铃出发时产生低电平，触发外部中断1，蜂鸣器发声），没有就进行 DS12C887 时钟芯片的数据读取，向 LCD1602 发送数据并显示。 蜂鸣器声响模块 DS12C887 的 IRQ 管脚在闹铃发声时产生低电平，触发外部中断 1，蜂鸣器发声。 流程图如图 34 所示： 开 始检 测 时 间 标 志 位设 置 时 间 是 否 来 到。 执 行 闹 铃 程 序YN 图 34 蜂鸣器模块流程图 LCD1602 模块 先向 LCD1602 写入控制字 ，根据 LCD1602 时序图进行操作， RS 为寄存器选择；再向 LCD1602 写入数据 date，根据 LCD1602 时序图进行操作，最后初始化。 流程图如图 35 所示 ： 基于 51 单片机的数字电子钟设计 20 开 始L C D 1 6 0 2 初 始 化忙 碌 状 态 检 测 （ 可 免 ）向 L C D 1 6 0 2 写 入 命 令向 L C D 1 6 0 2 写 入 数 据返 回 图 35 液晶显示模块流程图 DS12C887 时钟电路模块 先向 DS12C887 写入数据，然后再读 DS12C887 芯片数据，接着设置初始化时间，最后对芯片进行初始化。 流程图如图 36 所示： 开 始S 1 2 C 8 8 7 初 始 化（ 对 A 、 B 寄 存 器 进 行 相 应 设置 以 及 设 置 上 电 静 默 时 间 ）向 D S 1 2 C 8 8 7 写 入 数 据读 取 D S 1 2 C 8 8 7 数 据返 回 图 36 时钟模块流程图 按键模块 此模块有三个弹性小按键。 S1 键是功能选择键， S2 键是“加”键， S3 键是巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 21 “减”键。 S1 键按下的次数不同，执行的功能也不同流程图如图 37 所示： 开 始按 键 扫 描S 1 键 是 否 按 下。 NS 2 是 否 按 下。 S 3 是 否 按 下。 YN N执 行 加 功 能 执 行 减 功 能YY 图 37 按键模块流程图 基于 51 单片机的数字电子钟设计 22 4. 系统调试结果 在 Protel99SE 软 件上设计原理图，经电气检查无错误后，就在电路板上焊接整个电路。 下载好二进制文件到单片机里，通电后， LCD1602 显示有乱码。 仔细检查焊点和接线，确定无问题后，通电问题依然存在。 于是我怀疑是不是有虚焊或者某处焊接出错了，经检查没有问题，最后我认为可能是程序存在些问题，几经修改，做了一下仿真，效果正常。 仿真如图 41 所示： 图 41 系统仿真 将 .hex 文件下载到单片机里，连接好硬件，通电后系统正常。 如图 52 所示： 图 42 实物图 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 23 调试流程： S1 键按 1 下调秒，如图 43： 图 43 调秒界 面 S1 键按 2 下调分，如图 44 所示： 图 44 调分界面 S1 键按 3 次调时，如图 45 所示： 图 45 调时界面 S1 键按 4 次调星期，如图 46 所示： 图 46 调星期界面 S1 键按 5 次调日，如图 47 所示： 基于 51 单片机的数字电子钟设计 24 图 47 调日界面 S1 键按 6 次调月，如图 48 所示： 图 48 调月界面 S1 键按 7 次调年，如图 49 所示： 图 49 调年界面 S1 键按 8 次进入闹钟调试，如图 410 所示： 图 410 闹钟调试界面 在上一步操作的基础上按 1 次 S2 键闹钟调试开，如图 411 所示： 巢湖学院 2020 届本科毕业论文（设计） 25 图 411 闹钟开界面 在上一步的基础上接着按 S1 键就可以设置闹钟时间，如图 412 所示： 图 412 设置闹钟界面 在进入闹钟设置设置时按下 S3 键则闹钟关，如图 413 所示： 图 413 闹钟关界面 在设置时间状态下，按 S2（ S3）键进行加（减）设置。 当设定的时间到时，蜂鸣器就会发出声响，按 S3 键蜂鸣器就会停止发声。 基于 51 单片机的数字电子钟设计 26 5. 总结 本设计主要由单片机最小系统模块、时钟电路模块、液晶显示模块、按键模块和蜂鸣器声响模块；软件则是通过 C 语言编程来实现。 本次的设计制作，涉及到以前学过的很多学科知识的综合应 用。 在整个设计的过程中，对自己的能力有。