陳燕秀

(貴州理工學(xué)院電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽 550004)

2013-08-22

陳燕秀(1975-)，女，副教授，現(xiàn)主要從事電子線路方面的教學(xué)與研究工作。

基于單片機的LCD多功能顯示器設(shè)計

陳燕秀

(貴州理工學(xué)院電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽 550004)

設(shè)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(chǎn)生采用DS1302芯片，溫度采集選用DS18B20，片外數(shù)據(jù)儲存芯片采用CAT24C04。實際應(yīng)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(yīng)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(tǒng)

現(xiàn)代電子產(chǎn)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(fā)展。針對現(xiàn)實生活中對小型多功能產(chǎn)品的需求，筆者基于單片機設(shè)計了一種LCD多功能顯示器。

1 整體設(shè)計方案

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

LCD多功能顯示器結(jié)構(gòu)圖1。具體設(shè)計思路如下：①整個控制系統(tǒng)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(gòu)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(chǎn)生采用DS1302，DS1302是美國DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗、帶內(nèi)部RAM的實時時鐘芯片(RTC)，能夠為單片機系統(tǒng)提供日期和時間。④溫度采集選用DS18B20，使用簡單。⑤片外數(shù)據(jù)儲存芯片采用CAT24C02，其具有低功耗、掉電不丟失數(shù)據(jù)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(shè)計

2.1顯示電路設(shè)計

LCD12864可構(gòu)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(shè)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(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)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(fù)位(RST)、I/O數(shù)據(jù)線、串行時鐘(SCLK))。DS1302工作時功耗很低(保持數(shù)據(jù)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(shè)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(shè)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(xiàn)雙向通訊。②支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)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(shè)計

為了擴展片外數(shù)據(jù)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(tǒng)主要軟件設(shè)計

圖5 主程序流程設(shè)計圖

3.1主程序設(shè)計

主程序設(shè)計內(nèi)容包括主程序的起始地址、中斷服務(wù)程序的起始地址、有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等，主程序流程設(shè)計圖如圖5所示。

3.2時間程序設(shè)計

雖然DS1302芯片省去了時鐘產(chǎn)生的步驟，但是調(diào)時程序要注意DS1302內(nèi)部產(chǎn)生的時鐘是以16進制形式出現(xiàn)，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)從00H-09H為1到9數(shù)字，09H后并不是0AH而是10H，因而調(diào)時程序應(yīng)避免0AH-0FH的出現(xiàn)，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(shè)置并儲存，在時間運行時不斷進行比較，一旦時、分、秒都和設(shè)置的時間相符合，則啟動鬧鐘。時間程序流程設(shè)計圖如圖6所示。

圖6 時間程序流程設(shè)計圖

4 結(jié) 語

基于單片機系統(tǒng)設(shè)計了LCD多功能顯示器，產(chǎn)品設(shè)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(chǎn)品具有體積小、功能多、響應(yīng)速度快等特點，可以在市場上推廣應(yīng)用。

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

[2]韓志軍，沈晉源，王振波.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計——入門向?qū)c設(shè)計實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3]鐘富昭，張晨.8051單片機典型模塊設(shè)計與應(yīng)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(yīng)用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

TP273

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1673-1409(2013)31-0090-03

[編輯] 李啟棟