陳燕秀

(貴州理工學(xué)院電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 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(jī)的LCD多功能顯示器設(shè)計(jì)

陳燕秀

(貴州理工學(xué)院電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550004)

設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的LCD多功能顯示器：該顯示器以STC89C52單片機(jī)為控制核心，以LCD12864作為顯示器，時(shí)鐘產(chǎn)生采用DS1302芯片，溫度采集選用DS18B20，片外數(shù)據(jù)儲(chǔ)存芯片采用CAT24C04。實(shí)際應(yīng)用表明，該顯示器能夠進(jìn)行時(shí)間顯示、溫度采集、電子書(shū)閱讀、圖片顯示、音樂(lè)播放等，具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、體積小等特點(diǎn)。

單片機(jī)；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(duì)現(xiàn)實(shí)生活中對(duì)小型多功能產(chǎn)品的需求，筆者基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種LCD多功能顯示器。

1 整體設(shè)計(jì)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(jì)思路如下：①整個(gè)控制系統(tǒng)采用STC89C52系列單片機(jī)作為控制核心[1]。②采用帶中文字庫(kù)的LCD12864作為顯示器，利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面，并顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字。③時(shí)鐘產(chǎn)生采用DS1302，DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗、帶內(nèi)部RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(RTC)，能夠?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)提供日期和時(shí)間。④溫度采集選用DS18B20，使用簡(jiǎn)單。⑤片外數(shù)據(jù)儲(chǔ)存芯片采用CAT24C02，其具有低功耗、掉電不丟失數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。⑥控制部分采用5個(gè)獨(dú)立式按鍵，從P2口輸入，一鍵多用。LCD12864采用P0口并口輸出，讀寫(xiě)速度快，連接簡(jiǎn)單，布線美觀。

2 主要單元電路設(shè)計(jì)

2.1顯示電路設(shè)計(jì)

LCD12864可構(gòu)成全中文人機(jī)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(shí)鐘單元設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM標(biāo)志位決定采用24或12小時(shí)時(shí)間格式[2]。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)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(shí)鐘(SCLK))。DS1302工作時(shí)功耗很低(保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)，功耗小于1mW)。為了使DS1302在斷電的情況下也能工作，在設(shè)計(jì)中加入了一個(gè)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(shí)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(shí)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(jì)

溫度采集選用DS18B20，其具有以下主要特性：①獨(dú)特的單線接口方式，與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通訊。②支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。③在使用中不需要任何外圍元件。④測(cè)溫范圍-55℃～125℃。溫度采集單元電路圖如圖4所示。

2.4儲(chǔ)存電路設(shè)計(jì)

為了擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，采用一片基于I2C-BUS 的CAT24C02作為片外擴(kuò)展[3]，其2K的容量足以保存程序所需的顯示點(diǎn)陣代碼、電子書(shū)字符和簡(jiǎn)單的音樂(lè)容量。

3 系統(tǒng)主要軟件設(shè)計(jì)

圖5 主程序流程設(shè)計(jì)圖

3.1主程序設(shè)計(jì)

主程序設(shè)計(jì)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(jì)圖如圖5所示。

3.2時(shí)間程序設(shè)計(jì)

雖然DS1302芯片省去了時(shí)鐘產(chǎn)生的步驟，但是調(diào)時(shí)程序要注意DS1302內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘是以16進(jìn)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(shí)程序應(yīng)避免0AH-0FH的出現(xiàn)，否則重置以后會(huì)出錯(cuò)[4]。此外，鬧鐘程序是一個(gè)比較程序，將需要比較的時(shí)間設(shè)置并儲(chǔ)存，在時(shí)間運(yùn)行時(shí)不斷進(jìn)行比較，一旦時(shí)、分、秒都和設(shè)置的時(shí)間相符合，則啟動(dòng)鬧鐘。時(shí)間程序流程設(shè)計(jì)圖如圖6所示。

圖6 時(shí)間程序流程設(shè)計(jì)圖

4 結(jié) 語(yǔ)

基于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了LCD多功能顯示器，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中遵循硬件電路簡(jiǎn)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(yǔ)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(diǎn)，可以在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用。

[1][1]何立民.單片機(jī)初級(jí)教程——單片機(jī)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)——入門(mén)向?qū)c設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]鐘富昭，張晨.8051單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)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(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

TP273

A

1673-1409(2013)31-0090-03

[編輯] 李啟棟