一种基于51单片机的LCD时钟的设计

1、计题目：一种基于51单片机的LCD时钟的设计学院：系别：电气工程系班级：姓名：指导老师：0前言31 .单片机的介绍及的基础知识42 .单片机的定时/计数器及I/O接口53 .LCD接口显示94 .带单片机的LCD时钟12后记27参考文献2828前言8051是目前市面上相当流行的单片机，以基本的8051软硬件 设计为基础，结合一些特殊接口的程序设计，最基本的8051基本 程序设计，介绍了用8051制作LCD时钟的技巧，本书撰写的主 导思想是软硬件相结合，以硬件为基础，来执行各功能模块的编 写。本设计利用单片机8051的控制程序结合LCD设计一个简易 的微电脑时钟，可以放在自已的工作桌上使用告知现

2、在的时间， 或是每次重置后开始计时，记录完成一件工作要花费多少时间， 利用单片机定时器设计时间计时处理，这是许多电子装置最基本 的功能。本书语言通俗易懂，结构紧凑，主要介绍了 8051单片机的定 时/计数器，并行I/O接口，LCD接口显示，用带单片机的LCD时 钟显示器来设置时间，硬、软件电路设计流程图及具体描述，及 其源程序编码等内容。本书在编写的过程中得到了许多同学们和老师的帮助和大力 支持，提出了许多宝贵的意见和建议，在此向他们表示感谢。由 于编者水平有限，加上时间仓促，书中难免有错误于不妥之处， 请检阅及指导老师批评指正。第一章单片机的基础知识单片微型计算机(Single Chip M

3、icrocomputer)简称单片机， 是将CPU、存储器、总线、I/O接口电路集成在一片超大规模集成 电路芯片上，是典型的嵌入式微控制器。由于单片机具有体积小、功能全、可靠性好、价格低廉的突 出优点，因而问市后广泛应用于工业控制、仪器仪表、交通运输、 通信设备、家用电器等众多领域，使得许多领域的自动化水平和 自动化程度得以大幅度提高，成为现代电子系统中最重要的智能 化器件之一。单片机的广泛推广和应用，反过来也进一步使得单 片机本身得到了迅速的发展，不断地更新换代并逐渐改进和完善各 方面的功能。单片机的典型代表是Intel公司在20世纪80年代初 研制出来的MCS-51系列单片机,并很快在我国

4、得到广泛的推广和 应用。第二章MCS-5系列单片机的定时/ 计数器MCS-51系列单片机的定时/计数器定时/计数器在任何单片机中都是一个很重要的部分，为程序 设计者提供一种实现与时间有关的功能的方法。定时器主要完成 系统运行过程中的定时功能，计数器主要用于对外部事件的计数。定时/计数器的核心部件是二进制加1计数器。8051单片机 内有两个16位可编程的定时/计数器，定时器0 (TO)和定时器1 (Tl)o它们都有定时或事件计数的功能，TO由2个特殊功能寄存 器THO和TLO构成，T1则由TH1和TL1构成。1.定时功能一一计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使 计数器的值加lo 2.计数功

5、能一一计数脉冲来自相应的外部输入 引脚,TO 为 P3.4, T1 为 P3. 5。1,定时/计数器模式寄存器TMOD：定时器方式控制寄存器TMOD在特殊功能寄存器中，字节地 址为89H,无位地址。TMOD的格式如下图所示。D7D6D5D4D3D2D1DOGATEC/TM1M0GATEc/rM1MOTMOD高4位用于TL低4用于T0,含义如下：GATE：门控制位，C/T：定时/计数器选择位。C/T=l,为计数 方式；C/T=0,为定时方式。MIMO：工作方式选择位,定时/计数器的4种工作方式由MIMO 设定。M1M0工作方式功能00工作方式013位计数器0 1工作方式116位计数器1 0工作方

6、式2初值自动装入8位计数器11工作方式3两个8位计数器仅适用T0定时/计数器方式控制寄存器TMOD不能进行位寻址，只能用 字节传送指令设置定时器工作方式，低半字节定义为定时器0,高 半字节定义为定时器1。复位时，TMOD所有位均为0。2.定时/计数器控制寄存器TCON：TCON在特殊功能寄存器中，字节地址为88H,位地址（由低到 高）为88H 8FH. TCON的作用是控制定时器的启、停，标志定 时器溢出和中断情况。TCON的格式如图所示。8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TFOTROIE1IT1IE0ITOTF1：定时器1溢出标志位。TR1：定时器1运行控制位。TF

7、O： 定时器。溢出标志。TRO：定时器0运行控制位。IE1：外部中断 1请求标志。IT1：外部中断1触发方式选择位。3 定时/计数器的原理：16位的定时/计数器实质上就是一个加1计数器，其控制电路 受软件控制、切换。当定时/计数器为定时工作方式时，计数器的 加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计 数器加1，直至计满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的 振荡频率有关。当定时/计数器为计数工作方式时，通过引脚TO 和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。4定时/计数器的初始化：对TMOD赋值：预置初值；对IE 位赋值；启动定时/计数器二.I/O接口电路8051有4

8、个8位并行接口，即P0P3,它们是双向端口，可 用于输入也可用于输出，每个端口各有8条I/O 口线。1. I/O接口概述I/O接口是CPU和外围设备之间交换信息的连接部件，是CPU 与外围设备之间进行数据传送的桥梁和纽带。因外围设备种类繁 多，有机械式的、机电式的或电子式的；有输入设备、输出设备， 外围设备的工作速度通常比CPU的速度低很多，且不同外围设备的 工作速度、信息类型、传送方式差别很大，因此导致CPU与外围设 备之间的信息传送十分复杂，所以CPU和外设之间必须有接口电路， 通过接口电路对单片机与外设之间的数据传送进行协调。1. I/O接口的功能I/O接口电路的主要功能如下：地址译码：

9、数据缓冲和锁存；信息转换；通信联络。MCS-51单片机的四个并行端口，通常表示为P0P3,每个端 口都由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。1. P0 口是一个体位多功能分时复用的I/O 口，由1个输出锁 存器、2个输入缓冲器、1个输出驱动器和控制电路组成2. P1 口是一个体位准双向口,只能当作通用I/O使用.P1 口的 每一位可以分别定义这输入或输出，其功能同P0 口通用功能.P1 口 的每一位可以驱动4个LSTTL负载。3. P2 口是一个8位多功能I/O 口，当P2 口作通用I/O 口时, 多路开关使输出锁存器的Q端与驱动器的栅极相连构成一个以双 向口。4. P3 口为多功能口，第一功

10、能作通用I/O 口； P3 口用于第 二功能输出时，锁存器的Q为了打开与非门，第二输出功能内容 通过与非门和驱动器送至引脚，输入时，引脚的第二功能信号通 过缓冲器送到第二输入功能端。P3 口也能驱动4个LS型TTL门 电路。第三章LCD接口显示-LCD接口显示；它由五部分构成:输入信号、多媒体显示控制 器、TFT液晶屏、逆变器及配件二.LCD驱动显示(l)LCD Liquid Crystal Display,液晶显示器。(2)常用 LCD 的分类：TN、STN、DSTN、TFT。三.LCD接口控制下图为LCD控制电路281) R/W LCD读写控制线，直接接地，由于R/W=O吐LCD执 行写入

11、的动作,R/W=l时则执行读取动作。2) RS寄存器选择控制线，由P0.0控制，当RS=O时，可以写入 指令寄存器，如果RS=1则为写入数据寄存器。3) EN启用控制线，由P0.1控制，高电平动作。高电平时LCD动 作启用有效。4)V0亮度调整控制引脚，直接接地,使字符显示最亮。5)D0D7双向的数据总线，LCD数据读写方式以4位方式进 行写入，只用到D7D4,分别由P0.7-P0.4控制。28第四章带单片机的LCD时钟一.带单片机的LCD时钟LCD时钟的基本功能如下:1 .使用文字型LCD显示器来显示出现在的时间。2 .显示格式为“时时:分分：秒秒二3 .具有4个按键操作来设置现在的时间。4

12、 .程序执行后工作指示灯LED闪动,表示程序开始执行,LCD 显示器显示"00： 00： 00"然后开始计时。操作键K1K4动作如 下：5 .操作键K1：进入设置现在的时间；操作键K2：设置小时; 操作键K3：设置分钟：操作键K4：完成设置。二.控制电路：按键控制完整的控制电路如图1.2所示28其中J1为+5V电源输入，当电源加入时电源指示灯LED将亮 起，用以指示电源供给正常，另一批示灯LED则是作为程序执行动 作批示用。三.主程序的功能定时器0计时中断程序每隔5ms中断一次当作一个计数，每 中断一次则计数加1,当计数200次时则表示1s到了，秒变量加1, 同理再判断是否

13、则min钟到了，再判断是否则lh到了，若计数到 了则将相关变量清除为0,时间计时处理程序是等过了一秒后，则 更新时间数据，将最新的时，分，秒的数据转换为数字数据显示在 LCD 上。是否按K1键?图4.1主程序控制流程图四.程序清单1 ;2 ; cll.Asm 1051 8051 LCD clock3 ; 8051 Asm USE : KEIL4 ； copYRIGHT CMY 20035;6; KI: ADJ TIME K2 :HOUR K3:MIN K4:OK7;8; 定时器0计时中断程序每隔5ms中断一次9； mov T10 ,#(8192-5000),MOD.32 ;加载低字节10； m

14、ov THO ,#(8192-5000)/ 32；加载高字节11 LO EQU 24；加载低字节12 HI EQU 99；加载高字节13 14 COEQU200； 5ms中断时间常数,计数200次表示1sHOUR EQU 30H MIN EQU31H SEC EQU 32H DEDA EQU 33H SECO EQU 34H1516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152;存放小时变量 ;存放分钟变量 ;存放秒钟变量 ;5ms计数值;存放旧的秒数 LCD地址变量X EQU 35H28按键输入

15、引脚定义KI EQU P2.4K2 EQU P2.5K3 EQU P2.6K4 EQU P2.7按键1引脚定义按键2引脚定义按键3引脚定义按键4引脚定义LCD控制信号引脚定义RS EQU P0.0 ； LCD RS 引脚定义EN EQU P0.1 ； LCD EN 引脚定义WLED EQU P3.7 ；工作指示灯引脚定义ORG 0H ：程序代码由地址。开始执行JMP STARTORG OBH ：定时器0中断地址设置JMP TO -INTSTART ：CLR EN ： LCD OFFCALL LED-BL ； LED闪动，表示程序开始执行CALL SET-LCDCALL INIT ；初始化变量C

16、ALL INIT-TIMER ；初始化定时器CALL MENULOOP：；无穷循环CALL TIME-PRO ；时间定时处理；TEST KEYJB KI, LI；未按下KI键则继续扫描；K1 KEYEDCALL LED-BL； LED 闪动5354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990MOV DPTR , #MADJ ；显示执行消息 MOV A, #1CALL LCD-PRINTCALL SET-TIMECALL MENUJMP LOOP;设置目前时间 ；显示工作菜单 ;继续循环执行Li：

17、 JB K2, L2 ：未按下K2键则继续扫描 ;K2 KEYED；K2键目前保留未做任何动作JMP LOOP ；继续循环执行L2 ： JB K3, L3 ；未按下K3键则继续扫描JNB K3, $;K3键目前保留未做任何动作；K3 KEYED;继续循环执行JMP LOOPL3： JB K4, L4 ：未按下K4键则继续扫描 ;K4 KEYED;K4键目前保留未做任何动作JMP LOOP;继续循环执行L4:JMP LOOP;继续循环执行LMESS1:DBULCD LINE l”,0 ;LCD 第一行显示消息LMESS2:DB “LINE ”,0 ;LCD 第二行显示消息TITLE : DB &

18、quot;CLL.ASM 8051 CLOCK WITH LCD”INIT:MOV DEDA ,#0MOV SECO ,#0MOV SEC ,#0MOV MIN #0MOV HOUR ,#0RET;初始化控制变量；5ms计数值清除为0；旧的秒数清除为0；秒钟变量清除为0；分钟变量清除为0；小时变量清除为0INIT-TIMER ；初始化定时器按口，使用定时器0 模式0计时MOV TMOD, #00000000B ；设置定时器0工作模式为模式 0MOV IE , #10000010B ；启用定时器0中断产生MOV TLO, #L0MOV THO, #HISETB TRORET;加载低字节;加载高字

19、节;启用定时器0开始计时USE TIMER MODE 0：COUNT=5ms/lus=5000T0-INT ：PUSH ACC MOV TLO, MOV THO, INC DEDA；定时器0计时中断程序每隔5 ms中断一次;#L0#HI:将累加器放入堆栈;加载低字节;加载高字节；5 ms计数值加11SEC TIME OUT CHECK919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126MOV A, DEDA CJNEA , #C0, TT MOV D

20、EDA , #0CPL WLED INC SEC MOV A, SEC CJNEA , #60, TT;1 MIN TIME OUT INC MIN MOV SEC , #0 MOV A, MIN CJNEA , #60, TT;1 HOUR TIME OUT INC HOUR MOV MIN , #0 MOV A, HOUR CJNEA ， #24, TT；是否Is到了？;计数值清除为0;LED灯亮灭变换;秒计数加1;是否Imin到了？;分计数加1 ;秒计数清除为0；是否lh到了？;小时计数加1;分计数清除为0:是否24h到了？12712812913013113213313413513613

21、7138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164MOV SEC , #0MOV MIN , #0MOV HOUR , #0TT ：POP ACCRETIINC HOURMOV A, HOURCJNEA , #24, SilMOV HOUR , #0Sil：CALLCONNMOV R5, #20CALL DELAYJMP SO：;小时计数加1;是否24h到了？;小时变量清除为0:转换显示数据:短暂延迟继续程序执行;秒钟变量清除为0;分钟变量清除为o;小时变量清除为0;将累加器由堆栈

22、取出；K2： HH K3： MM K4： OK ；设置目前时间SET-TIME：CLR TR0 ；定时器动作暂停MOV SEC , #0；秒钟变量清除为0:SCAN 3 KEY TO ADJSO ：JB K2, SI ；未按下K2键则继续扫描 ；KI KEYED ADJ HH ；小时调整MOV MIN , #0S21 ：CALLCONNMOV R5, #20CALL DELAYJMP SOSI： JBK3, S2；未按下K3键则继续扫描K2 KEYED ADJ MM ；分钟调整INC MIN；分钟计数加1MOV A, MINCJNEA , #60, S21 ；是否 60min 到了？;分钟变量

23、清除为0:转换显示数据:短暂延迟;继续程序执行S2： JBK4, SO ；未按下K4键则继续扫描JNB K4, $；有按下则等待放开来；K3 KEYED OK；设置完成CALL LED-BL； LED 闪动SETB TRO；启动定时器RETLCD第一行显示数字：A： DIGX； LCD XPOS：；SHOW ON LCD LINE1SHOW-DIG ：165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202MOV B, #1

24、0;设置被除数ADDA, #30HPUSH BMOV B, XCALL LCDP1POP BMOV A, BADD A, #30HINC XMOV B, XCALL LCDP1RETPOP BMOV A, B；B由堆栈取出来;B为个位数DIV AB ；除法运算，结果A存商数，B存余数;A为十位数，转换为字符;B放入堆栈暂存起来;设置LCD显示的位置;由LCD显示出来；B由堆栈取出来;B为个位数;转换为字符；LCD显示位置加1:设置LCD显示的位置;由LCD显示出来；A： DIGX： LCD XPOS ； LCD 第二行显示数字；SHOW ON LCD LINE2SHOW-DIG2 ：MOVB,

25、 #10；设置被除数DIV AB ；除法运算，结果A存商数，B存余数ADDA, #30H； A为十位数，转换为字符PUSH B： B放入堆栈暂存起来MOV B, X：设置LCD显示的位置CALL LCDP1；由LCD显示出来203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239ADD A, #30HINC XMOV B, XCALL LCDP2;转换为字符；LCD显示位置加1;设置LCD显示的位置;由LCD显示出来RET;LCD

26、 HH： MM： SS ；更新时间数据并送到LCD显示 出来；CONVERT TO ASCII AND SHOWCONV：;更新小时数据;加载数据;设置位置;显示数据:SHOW HOURMOV A, HOURMOVX, #5CALLSHOW-DIG2INCXMOV A, #MOVB, XCALL LCDP2;更新分钟数据;加载数据;设置位置1;显示数据；SHOW MINMOV A, MININCXCALLSHOW-DIG2INCXMOV A, # '：'MOVB, XCALL LCDP2；SHOW MIN；更新秒钟数据MOV A, SEC ；加载数据INC X；设置位置CALL

27、SHOW-DIG2 ；显示数据RET木木木*木LCD CONTROL木木木木木SET-LCD：；对LCD做初始化设置及测试CLR EN ； EN=0 ；启用失效CALL INIT-LCD ；初始化 LCD240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277MOV R5, #10；延迟一下CALL DELAYMOV DPTR, #LMESS1 ；指针指到显示消息1MOV A, #1；显示在第一行CALL LCD-PRINT

28、：显示执行消息1于LCD第一行MOV DPTR, #LMESS2 ；指针指到显示消息2MOV A, #2；显示在第二行CALL LCD-PRINT：显示执行消息2于LCD第二行 RETINIT-LCD： ； LCD控制指令初始化MOV A, #28H ；双列显示，字型使用5*7点阵CALL WCOMMOV A, #OCH ；光标出现，不闪烁CALL WCOMMOV A, #OEH ；每次向右移一位，显示屏不移动CALL WCOMMOV A, #01H ；清除LCD显示屏CALL WCOMRETCLR-LINE1：清除LCD的第一行字符MOV A, #80H ；设置第一行地址CALL WCOMM

29、OV R0, #24；设置计数值Cl： MOV A, # ''；载入空格符至LCDCALL WDATA；输出字符至LCDDJNZ R0, Cl；计数结束RET ;A=LINE1OR2；在LCD第一行或第二行显示字符；DPTR=MESSAGE POINTERLCD-PRINT ：CJNEA, #1, LINE2 ；判断是否为第一行LINE1： MOV A, #80H：设置LCD的第一行地址CALLWCOM ；写入命令CALLCLR-LINE ；清除该行字符数据MOV A, #80H ；设置LCD的第一行地址CALL WCOM ；写入命令JMP FILLLINE2： MOVA, C

30、ALL WCOM CALL CLR-LINE MOV A, #OCOH CALL WCOM FILL：CLR A#OCOH：设置LCD的第二行地址;写入命令;清除该行字符数据;设置LCD的第二行地址；写入命令278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315MOVC A, ©A+DPTRCJNEA,#O,LC1RETLC1:CALL WDATAINC DPTRJMP FILLRET;由消息取出字符;判断是否为

31、结束码;写入数据；指针加1；继续填入字符填入字符;清除该行LCD的字符;短脉冲产生启用信号CLR-LINE： MOV R0, #24 Cl： MOV A, # ''CALL WDATA DJNZ R0, CL1RETDE： MOV R7, #5DJNZ R7, $RETEN1: SETB ENCALL DE CLR ENCALL DE RET316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353INIT-L

32、CD:;4位I/O控制LCD接口初始化MOV P0,#30H:RS=0 R/W=0 D7-D4=0011CALLENIMOV P0.#30HCALLENIMOV P0,#30HCALLENI;启动4位接口指令;LCD指令设置初始化MOV P0,#20HCALLENICALL INIT-LCD1RETWCOM:;WRITE HI 4 BITMOV P0,ACLR RSCALLENIRLC ARLC ARLC ARLC A;WRITE LO 4 BITMOV P0,ACLR RSCALLENIRET似4位控制方式将命令写至LCD ;写入高4位数据;设置写入命令；左移4位；写入低4位数据；设置写入命

33、令WDATA:;以4位控制方式将命令写至LCD:WRITE HI 4 BIT ;写入高4位数据MOV P0,ASETB RS;设置写入数据CALLENIRLC ARLC ARLC ARLC A354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391;WRITE LO 4 BIT ;写入低4位数据MOV P0,ASETB RS;设置写入数据CALLENIRET ;PRINTACHAR ON LCD LINE!;A=ASC DA

34、TA;B=LINE XPOS.LCD Pl:;在LCD的第一行显示字符;LINE 1PUSH ACC ;将A放入堆栈MOVA,B ;设置显示的地址ADD A,#80H;设置LCD的第一行地址CALL WCOM ;写入命令POP ACC;由堆栈取出ACALL WD ATA ;写入数据RET ;PRINT A CHAR ON LCD LINE2 ;A=ASC DATALCD P2:;LINE 1PUSH ACCMOV A,B ADD A,#OCOH;B=LINE XPOS.;在LCD的第二行显示字符;将A放入堆栈;设置显示的地址;设置LCD的第二行地址CALL WCOMPOP ACCCALL WDATA；写入命