单片机显示系统课程设计报告

1、摘要本系统是一款基于 51 内核的单片机为主控芯片的单片机显示系统， 该系统由 MCU 主控制模块、传感器检测模块、时间检测模块、蓝牙模块以及液晶显示模块构成，整个系统是由一款基于 51 内核的深圳宏晶公司出产的STC90C516RD+芯片作为主控制芯片，通过采集多个传感器的感应数据，将环境温度、实时时间等信息显示在液晶屏上并同时通过蓝牙可以将数据传输到 PC 机上，经行上位机管理，实时记录。各个模块协同工作，通过各种传感器的数据采集功能，可以很好的把用户所需信息通过此显示系统明确的显示出来。关键字： 51 单片机，传感器，液晶显示ABSTRACTThe system introduces a

2、 51 microcontroller-based display system, the system consists of a main control module, the detection module, the time get module and the display module. The whole system is made up of STC90C516RD+ whitch made by HongJing company for the main control, through the induction of multiple sensors data,

3、environment temperature, the information such as real time display on the LCD screen. With various modules to work together, through a variety of sensor data acquisition function, can be very good to display user information needed by the system clearly displayed.Key words: 51MCU,sensor, LCD -displa

4、y1/19目录摘要序言一整体设计原理二硬件电路2.1主控模块2.1.1STC90C516简介2.1.2 最小系统2.2 DS18B20 温度检测模块2.2.1DS18B20 简介2.2.2DS18B20 主要特点2.2.3DS18B20 外围电路设计2.3 DS1302 实时时钟模块2.3.1DS1302简介2.3.2DS1302工作原理2.3.3DS1302外围电路设计2.4蓝牙串口模块2.5液晶显示模块 2.5.1Nokia 5110 液晶屏简介2.5.2Nokia 5110 外围电路设计三 .2.5.3Nokia 5110 液晶屏控制原理软件设计3.1系统主程序设计四调试结果五心得体会参

5、考文献2/19I/O ，便于项目日后的继续开发。序言随着科技的不断发展， 原来在我们生活中用途很广的 led 点阵，渐渐满足不了要求了，我们不可能在一个控制界面上焊上成千上百个 led，那样既笨重， 又昂贵。所以，液晶屏出世了，一块小小的屏幕，却能够显示我们想显示的任何汉字，能够显示我们想要的任何形状，而且它廉价，一块液晶显示屏也就几十块钱，远比一块笨重的 led 点阵屏来的便宜，最重要的，是它可以更好的实现人机交换，界面更加的友好，这使得我们的生活越来越离不开液晶屏，可以说假如没有液晶显示屏的存在，我们的生活，工业生产等等将落后很多。本系统仅仅只是添加了一些常见的人们生活所需信息，本系统还可

6、以向更好的人机交换界面，更丰富的环境信息采集，更好的自动控制等方面发展，但由于时间有限，暂不予添加，但已预留出3/19第一章整体设计原理该显示系统由 STC90C516 主控模块、 DS18B20 温度检测模块、 DS1302 实时时钟模块、蓝牙模块以及 Nokia 5110 液晶屏显示系统共同构成。DS18B20DS1302温度模块时钟模块STC90C516主控模块Nokia 5110蓝牙模块液晶屏图 1-1 系统组成图由图 1-1 所示，该系统通过 STC90C516 单片机来控制 DS18B20 温度传感器模块和 DS1302 时钟模块，使其分别采集温度信息和时钟信息，并将检测到的温度和

7、时间传送到 Nokia 5110 液晶屏上经行显示，与此同时，将温度信息传给蓝牙模块，并通过蓝牙模块传递给 PC 机，以便以温度的记录存档。针对如上功能，我们使用 Altium Designer 软件将电路原理图 (图 1-2)以及 PCB 图(1-3)绘画并制作出来，以便于硬件调试。4/19图 1-2 系统整体原理图5/19图 1-3 系统整体 PCB 图第二章硬件电路2.1 主控模块简介STC90C516RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机，12 时钟 /机器周期和 6 时钟 /机器周期可任意选择，内部集成 MAX810 专用复

8、位电路，时钟频率在 12MHz 以下时，复位脚可直接接地。工作频率范围： 0-40MHz ，相当于普通 8051 的 0-80MHz ；片上集成 1280 字节 /512/256 字节 RAM ；3 个 16 位定时器 /计数器，其中定时器 0 可当成 2 个 8 位定时器使用。最小系统STC90C516 单片机硬件上与传统8051 单片机完全兼容，在单片机的最小系统上，两者也可完全通用，如图2-1-1 所示。最小系统又由复位电路、振荡电路、电源电路、外设接口电路等组成。 单片机的机器频率有一个11.0592MHz晶振以及 2 个 30pF 电容提供， STC 单片机可以通过串口进行烧录程序代

9、码，但需冷启动，故为了烧录方便，特意制作了一个烧录接口 J7，我们可以通过拨动钮子开关来经行烧录程序。6/19图 2-1-1 单片机最小系统2.2 DS18B20 温度检测模块简介DS18B20 数字温度传感器，该产品采用美国 DALLAS 公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样等优点，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20 芯片封装如图 2-2-1 所示图 2-2-1 DS18B20 芯片封装图如图 2-2-1 所示， DS18B20 有两种封装，该系统采用PR-35 封装。7/19主要特点DS18B20 温

10、度传感器性能很好，其主要特点如下所述。（1）独特的单线接口方式：DS18B20 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0 +5.5 V。（4）测温范围： -55 +125 。固有测温分辨率为0.5 。（5）通过编程可实现912 位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能， 多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上， 实现多点测温。（8）负压特性，电源极性接反时， 温度计不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。外围电路设计DS18B20 温度传感器

11、与单片机进行数据交换只通过一条信号线，因此DS18B20 的外围电路设计由图2-2-2 所示。图中标号 temp 接主控制芯片 I/O 口。图 2-2-2 DS18B20 外围电路8/192.3 DS1302 实时时钟模块简介DS1302 是由美国 DALLAS 公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。 DS1302 时钟电路接口简单、价格低廉使用方便，并且，电路采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能，所以被广泛的应用于各种领域。图 2-3-1 DS1302 引脚图工作原理D

12、S1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行及时，具有闰年补偿功能。采用三线接口与 CPU 进行同步通信， 并可采用突发方式一次传送多个自己的时钟信号或 RAM 数据。 DS1302 内部有一个 31x8 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。DS1302 的引脚排列，其中 Vcc2 为主电源，Vcc1 为后备电源。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 两者中较大者供电。根据图 2-3-1， X1、X2 是振荡源，外接 32.768KHz 晶振。 RST

13、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。RST 输入有两种功能： 首先， RST 接通控制逻辑， 允许地址 /命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供终止单字节或多字节数据传送的方法。 当 RST 为高电平时，所有数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。如果在传送过程中 RST 置为低电平， 则会终止此次数据传送， I/O 引脚变为高阻态。 SCLK 为时钟输入端。9/19外围电路设计DS1302 外围电路由振荡电路与控制电路以及备用电源电路构成， x1、 x2 接 32.768KHz 晶振，V2 为主电源，接 VCC，V1 为备用电源， 接备用电池

14、； DS1302 的 5 脚、 6 脚、 7 脚接到控制芯片上。图 2-3-2 DS1302 外围电路2.4 蓝牙串口模块蓝牙模块是一种集成蓝牙功能的 PCBA 板，可用来短距离无线通讯。蓝牙串口模块可以使原串口设备摆脱线缆的束缚， 通讯距离可以达到 10 米左右，蓝牙串口模块无需了解复杂的蓝牙底层协议，只须通过串口将数据发送给蓝牙，与蓝牙配对的 PC 机即可通过串口助手接收到数据。 蓝牙模块使用 AT 指令，通过指令，可以更改蓝牙模块的波特率，名称，配对密码等，使用简单方便使得蓝牙模块在很多需要短距离无线传输的领域大受欢迎。2.5 液晶显示模块液晶屏简介Nokia 5110 是一款诺基亚经典

15、机型，由于经典缘故，旧机器很多，所以很多电子工程师将旧机器的屏幕拆下来，自行驱动 Nokia 5110 液晶屏，用于开发的设备显示，取代 LCD1602。10/19Nokia 5110 液晶屏具有以下等特点：（1）Nokia 5110 液晶屏性价比很高， LCD1602 可以显示 32 个字符，而 Nokia 5110 可以显示 15 个汉字， 30 个字符。 Nokia 5110 裸屏仅几块钱，而 LCD1602 一般 15 元左右， LCD12864 一般几十元。（2）Nokia 5110 的接口简单，仅五根 I/O 线即可驱动， LCD1602 需 11 根 I/O 线， LCD1286

16、4 需 12 根。（3）Nokia 5110 液晶屏速度快，是LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的40 倍。（4）Nokia 5110 工作电压 3.3V，正常显示时工作电流 200uA 以下，具有掉电模式，适合电池供电的便携式移动设备。外围电路设计图 2-5-1 Nokia 5110 引脚定义图Nokia 5110 液晶屏共有 8 个引脚，从左到右依次是RST、CS、 DC、DIN 、CLK 、VCC 、BLC 以及 GND ，其中前 5 个引脚为液晶屏的显示控制引脚，控制液晶屏的显示内容， BLC 为液晶屏的背光控制引脚， 此引脚 Nokia 5110 裸屏并不具有，而是

17、后有电子爱好者为此液晶屏添加上led 背光才有此引脚，我们可以接个滑动变阻器来调节液晶屏的背光亮度。11/19图 2-5-2 Nokia 5110 外围电路图12/19液晶屏控制原理Nokia 5110 液晶屏是基于由 Philips 半导体公司生产的 PCD8544 驱动芯片而制成的。 PCD8544 是一块低功耗的 CMOS LCD 控制驱动器，设计为驱动 48行 84 列的图形显示。内部集成显示功能、 LCD 电压及偏置电压发生器、振荡器等，与微控制器之间使用串行总线传送数据， 串行界面速度高达 4.0Mbits/S。图 2-5-3 PCD8544 原理方块图图 2-5-4 PCD854

18、4 引脚图PCD8544 包含 48 行和 84 列驱动器，连接适当的序列偏置电压来显示数据，不用的引脚可悬空。数据以字节为单位下载到PCD8544 的 48*84 位显示数据RAM 矩阵，列通过地址指针寻址，寻址范围为： X 083， Y 05。地址不允许超出这个范围。在垂直寻址模式， Y 地址在每个字节之后递增。经过最后的 Y 地址后， Y 绕回 0，X 递增到下一列的地址。在水平寻址模式， X 地址在每个字节之后递增，经过最后的 X 地址之后， X 绕回 0，Y 递增到下一行的地址。图 2-5-5 PCD8544 串口传送 1 个字节时序图13/19图 2-5-6 PCD8544 串行总线复位功能（ SCE）图14/19表 2-5-1 PCD8544 控制指令集表 2-5-2 PCD8544 控制指令集副表接电源后， PCD8544 内部寄存器和 RAM 的内容不确定。所以必须应用一个 RES 脉冲，所有的内部寄存器在指定的时间内，通过外部 RES 脉冲（低电平）复位。15/