1、11.1课题研究的背景1.2文章结构介绍2 单片机及液晶的简单介绍22.1 单片机的简介2.1.1 单片机的含义2.1.2 单片机的发展过程2.2 液晶的简介32.2.1 液晶的含义及用途2.2.2 液晶显示技术的发展43 单片机系统的硬件设计53.1单片机系统的原理框图3.2单片机系统的模块说明及电路图3.3 单片机系统的整体电路设计73.4 单片机系统的各器件使用说明3.4.1 AT89C51单片机的简要说明3.4.2 DS18B20的简要说明133.4.3 DS1302的介绍173.4.4 12864液晶的介绍214 单片机系统的软件设计264.1单片机系统的程序框图及代码4.1.1 单
2、片机控制模块的软件设计4.1.2 按键模块的软件设计274.1.3 温度检测模块的软件设计294.1.4时钟模块的软件设计4.1.5 液晶显示模块的软件设计304.2单片机系统的实现情况325 总结34参考文献35致谢36Contents1Foreword1.1 Research Background1.2 Introduction of essays structure2 The simple introduction of the MCU and LCD2.1 MCU Introduction2.1.1 The meaning of the MCU2.1.2 MCU development
3、 process2.2 LCD introduction2.2.1 The meaning and usage of the LCD2.2.2 The development of LCD technology3 The of MCU system3.1 The block diagram of MCU system3.2 MCU module description and schematic circuit diagram3.3 The whole circuit design of the MCU system3.4 The instructions of MCU systems dev
4、ices3.4.1 A brief description of the AT89C51 MCU3.4.2 A brief description of the DS18B203.4.3 DS1302 introduction3.4.4 The introduction of 12864 LCD4 Software designMCU system4.1 MCU systems block diagrams and codes4.1.1 MCU control module software design4.1.2 Key module software design4.1.3 Softwar
5、e design of the temperature detection module4.1.4 Software design of the clock module4.1.5 Software design of the LCD module4.2 The realization of the MCU system5 SummaryReferencesAcknowledgements基于单片机控制的液晶显示万年历设计2008级电子信息科学与技术03班指导老师 【摘要】相比于通用式计算机，单片机凭借其低成本、低功耗、可靠性高、控制性强等多种优点，已经广泛渗透到我们生活的各个领域。液晶显示器
6、具有驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、成本低廉、便于携带等特点，也使得其在工业控制，家庭娱乐等方面有着广泛的应用。本文以 AT89C51 为研究对象，128X64液晶作为显示器件，辅以DS18B20、DS1302芯片，组成一个具有时间、阴历、阳历、温度显示的单片机系统。并使用Keil C51、Protues软件检测系统各部分功能。【关键词】单片机、128x64液晶、DS18B20、ProtuesLiquid crystal display based on the control of single-chip microcomputerHuang Qingzhan【Abstract
7、】Compared with universal computers, single-chip microcomputers more widely infiltrated into every aspect of our lives. That is based on its advantages, such as low cost, low power consumption, . Liquid crystal display device , , low cost, easy to carry . Thats result in its universal in the fields o
8、f industrial control and is composed of a lunar calendar, a Gregorian calendar, time and temperature display. The functions of each part is test by soft wares of Keil C and Protues.【Key words】Single-chip Microcomputer, 128x64 LCD, DS18B20, Protues1 绪论 1.1 课题研究的背景单片机的出现是近代计算机技术的里程碑事件，因为它的诞生标志着计算机正式形成
9、了通用计算机系统和嵌入式计算机系统（简称嵌入式系统）两大分支。单片机单芯片的微小体积和极低的成本，可广泛的嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。单片机作为最典型的嵌入式系统，他的成功应用推动了嵌入式系统的发展。20年来，单片机经历了从单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）到微控制器（MicroController Unit，MCU）到片上系统（System on Chip）的发展，推动了嵌入式处理器的发展。目前，各种类型的嵌入式处理器
10、逐渐形成了微控制器或片上系统的嵌入式应用系统的基础内核，演化出庞大的嵌入式系统家族。目前，单片机已成为电子系统智能化的最普遍的应用手段，渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。1.2 文章结构介绍作为单片机系统的学习应用，本文意在完成一个基于单片机控制的液晶显示万年历设计。该万年历具有正常走时、调时、阴历阳历显示、实时温度显示等功能。先将本文的结构框架介绍如下：第一章，绪论部分；第二章，单片机及液晶的简单介绍；第三章，单片机系统的硬件设计，包括系统电路图、元器件的选择等；第四章，单片机系统的软件设计，包括系统各模块的程序流程图、核心程序、仿真结果等；第五章，总结；2 单
11、片机及液晶的简单介绍2.1 单片机的简介2.1.1 单片机的含义随着大规模集成电路技术的发展，可以将CPU、RAM、ROM、定时器计数器以及输入输出（IO）接口电路等计算机的主要部件集成在一块集成电路芯片上。这样组成的芯片级的微型计算机只以为“单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）”或“单片微机”，在我国，习惯上称其为“单片机”。单片机虽然只是一个芯片，但是从组成和功能上看，它已经具有了微机系统的含义。由于单片机从功能和形态上来说都是作为控制领域应用的要求而诞生的，并且发展到新一代80C51、M68HCO5、M68HC11系列单片机时，在其中着力扩展了各种控制功能
12、，如模数（AD）转换、脉冲调制（PWM）、计数器捕获比较逻辑（PCA）、高速IO口和WDT等，以突破了微型计算机（Microcomputer）的传统内容。所以更本质的反应单片机的叫法应是微控制器（MicroController Unit，MCU）。根据单片机的结构和微电子设计的特点，虽然应用系统中往往仅以单片机为核心，但是它已完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控制器（Embedded MicroController）的。在我国，单片机的叫法甚为普遍，这里把它认为是一个单片形态的微控制器，因为本文还是将其称为单片机。2.1.2单片机的发展过程1970年微处理器研制成功以后，随之出
13、现了单片机（即单片的微型计算机）。1971年美国Intel公司生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，特别是1976年9月Intel公司的MCS48单片机问世以来，在短短的时间年间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代，集成度增加一倍，功能翻一番。发展速度之快，应用范围之广已经达到了惊人的地步。它已经渗透到生产和生活的各个领域，可谓无所不在。下面列举单片机发展过程中的一些重要事件，对单片机的发展状况作简要说明。1971年Intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着
14、第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国经济学家杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。 1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器 ）其中4004（下图）包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。 1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；19
15、73年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。 Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算
16、机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，IO口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。2.2 液晶的简介2.2.1 液晶的含义及用途液晶，即液态晶体（Liquid Crystal，LC），是相态的一种，因为具有特殊的理化与光电特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固，较为生疏的是等离子和液晶。液晶相要具有特殊形状分子组合始会产生，它们可以流动，又
17、拥有结晶的光学性质。液晶的定义，现在以放宽而囊括了在某一温度范围可以是现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。液晶显示材料最常见的用途是电子表和计算器的显示板，为什么会显示数字呢？原来这种液态光电显示材料，利用液晶的电光效应1把电信号转换成字符、图像等可见信号。液晶在正常情况下，其分子排列很有秩序，显得清澈透明，一旦加上直流电场后，分子的排列被打乱，一部分液晶变得不透明，颜色加深，因而能显示数字和图象。2.2.2 液晶显示技术的发展在G
18、.Freidel之后，液晶研究暂时进入低谷，也有人说，年期间是液晶研究的空白期。究其原因，大概是由于当时没有发现液晶的实际应用。但是，在此期间，半导体电子工业却获得了长足的发展。为使液晶能在显示器中的应用，透明电极的图形化以及液晶与半导体电路一体化的微细加工技术必不可缺。随着半导体工业的进步，这些技术已趋向成熟。20世纪40年代，开发出矽半导体，利用传导电子的 n 型半导体和传导电洞的 p 型半导体构成 pn 介面（pnjunction），发明了二极管和晶体管。在此之前，在电路中为实现从交流到直流的整流功能，要采用二极管，而要实现放大功能，要采用晶体管。这些大而笨重的元件完全可以由半导体二极管
19、和晶体管代替，不需要向真空中发射电子，仅在固体特别是极薄的膜层中，即可实现整流、放大功能，从而使电子回路实现了小型化。 接着，藉由光加工技术实现了包括二极管、晶体管在内的电子回路图形的薄膜化、超微细化。这种技术简称为微影（photolithography）。20世纪60年代，随着半导体集成电路（integrated circuit）技术的发展，电子设备实现了进一步的小型化。上述技术的进步，对于在液晶显示装置（display）中的应用是必不可少的，随着材料科学和材料加工技术的进一步发展，以及新型显示模式和驱动技术的开发，液晶显示技术获得了快速发展。1968年，任职美国RCA公司的G.H.Heil
20、meier发表采用DS（dynamic scattering，动态散射）模式的液晶显示装置。在此之后，美国企业最早开始了数字式液晶手表实用化的尝试。3 单片机系统的硬件设计3.1 单片机系统的原理框图图3.1 单片机系统的原理框图由上图可以看出该单片机系统主要有四部分组成：按键输入模块、温度检测模块、时间模块、单片机控制模块、12864液晶显示模块。现在我就将各模块的功能一一介绍给大家。3.2 单片机系统的模块说明及电路图 按键输入模块在本设计中，总共有三个按键（如图3.1），采用独立式连接方式，SET键、INC键和DEC键，分别对应单片机的P2.4、P2.5、P2.6端口。图3.2 按键输入连接SET键：选择万年历分别进入校时模式和正常走时模式。INC键：在万年历的校时模式中，控制各选择位进行加一操作。DEC键：在万年历的校时模式中，控制各选择位进行减一操作。 温度检测模块在该模块中，采用DS18B20温度传感器作为温度采集芯片。DS18B20温度传感器是达拉斯公司生产的一种单总线芯片，它的测温范围为 55+125，固有测温分辨率0.5，具有使用简单、工作稳定的优点。可以适用
