利用單片機定時器做的電子時鐘Proteus仿真代碼 LCD1602顯示

ID:1021875 · 發表于 2022-4-26 16:48

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

單片機源程序如下:

/*設計思路
1、利用定時器中斷0二十次產生1s時間變量miao增加到60變量分+1并把miao清零，shi同理
2、第一行左邊顯示年月日，右邊為功能區，‘c’———調整時間，此時定時器中斷關閉
‘a’———調整鬧鐘，此時顯示的是設定鬧鐘的時間，小時和分鐘。
‘o’———鬧鐘開啟
第二行左邊為當前調整的位，分別有 miao shi fen ri yue nian
3、采用4個按鍵 key1,key2,key3,key4
在時鐘模式下，調整區顯示‘TIME’：
當長key4兩秒后首先進入時間鐘整預選模式，此時調整區顯示‘clock’，此時單擊key1即可確定進入時間調整模式，
此時功能區顯示的是當前調整的位，按key1切換，key2，3進行調整，調整完畢后單擊key4退出調整模式
再次長按key4進入下一個預調整界面，調整區顯示‘alarm’，此時表示設置鬧種，方法與時鐘相同
再次長安key4進入鬧鐘開關界面，調整區顯示‘onoff’，此時單擊key1可以開啟或關閉鬧鐘，‘o’表示開啟
再次長按，即可退出調整模式，調整區顯示‘TIME’
4、第一行日期后面顯示光照強度，0~102；
*/
#include"XPT2046.h"
#include"LCD1602.h"
#include<reg52.h>
void LCD_display(void);
void keykan(void);
void my_alarm_clock(void);
void shezhi(void);
void xingqi(void);
void datapros(void);
void T0_init();
void delay(uint x);
void mybeep(void);
void mybeeplong(void);
void mybeeplongplus(void);
int num[10]={0x30, 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39}; // lcd1602 0~9字碼
uchar miao=0, fen=5, shi=12 , zhou=1 , yue=6 , nian=21 ; //進位標志位秒分時周月年
uchar ri=21; //進位標志位日不知道為啥放在上面會報錯，單獨定義就可以
uint i=0; //定時器計時標志位
uchar *time[]={&miao , &fen , &shi ,&ri ,&yue , &nian, &zhou}; //指針變量time存放進位標志位的地址，由于數組不能存放標量，但是卻可以存放標量的地址，采用指針的方式來間接修改變量的值
uchar naofen=0 , naoshi=7; //鬧鐘值
uchar *nao[]={&naofen, &naoshi}; //存放鬧鐘值的數組
uint light_ ;
uchar set = 0 ;
bit kaiguan=0;
uchar SetPlace=0; //功能選擇標志
bit mod =0; //設置模式標志位
bit alarmset=0 , alarm=0 ; //鬧鐘設置需要的標志位
bit x=0; //鬧鐘開關標志位
sbit key1=P3^1; //定義四個按鍵 key1選擇需要調整的位
sbit key2=P3^0; //key2加
sbit key3=P3^2; //key3減
sbit key4=P3^3; //長按兩秒鐘進入或退出設置模式，前面三個按鍵需要進入設置模式才能使用
void datapros() //光敏電阻數值處理
{
static uchar i;
if(i==40)
{
i=0;
light_ = (Read_AD_Data(0xA4))/10; // AIN2 光敏電阻
}
i++;
}
//光照強度顯示函數
void lightdisplay(void){
LCD_disp_char(1,11,num[light_/100]);
delay(50);
LCD_disp_char(1,12,num[light_%100/10]);
delay(50);
LCD_disp_char(1,13,num[light_%100%10]);
delay(50);
}
void xingqi(void){ //星期計算函數
uchar c , y , m , d;
c=20;
y=nian;
m=yue;
d=ri;
if (m==1|| m==2) //將12月按上一年1314月處理
{
m+=12;
y-=1;
}
zhou = ((c/4) - 2*c +y + (y/4) + (13*(m+1)/5)+d-1)%7; //蔡勒公式
}
void main(void) //主函數
{
T0_init(); //定時器初始化
LCD_init(); //lcd1602初始化
SPI_Start(); //AD初始化
while(1) //死循環
{
datapros();
lightdisplay();
shezhi();
my_alarm_clock();
keykan();
xingqi();
LCD_display(); //lcd1602顯示時分秒年月日周
}
}
void keykan(void) //按鍵處理函數
{
if ((alarmset==0) && (mod==0))
{
LCD_disp_char(1,14,' ');
delay(50);
}
if (alarmset==1)
{
LCD_disp_char(1,14,'a');
if (SetPlace==0) //功能選擇位為0就顯示“miao” 為1就顯示“fen” 以此類推
{
LCD_row(2);
LCD_DispString(" fen ");
delay(50);
}
switch (SetPlace) //調整位閃爍
{
case 0 : { LCD_disp_char(2,12,' ');
delay(700);} ; break;
case 1 : { LCD_disp_char(2,9,' ');
delay(700);} ; break;
}
if(key1==0) //檢測按鍵key1是否按下
{
delay(10); //消除抖動
if(key1==0)
{ //按一下功能選擇位就+1，加到7就清零
SetPlace++;
if(SetPlace>=2)
SetPlace=0;
}
if (SetPlace==1)
{
LCD_row(2);
LCD_DispString(" shi ");
delay(50);
}
mybeep(); //蜂鳴器發聲
while(key1==0) //檢測按鍵是否松開
{
delay(10);
}
}
if(key2==0) //檢測按鍵key2是否按下
{
delay(10); //消除抖動
if(key2==0)
{
(*nao[SetPlace])++; //按鍵按一次指針數組*time[SetPlace]里對應的地址的數據值就+1，也就是說進位標志位年月日時分秒的值就會+1
if ((((*nao[SetPlace]))>=60) && (SetPlace==0))
{
(*nao[SetPlace])=0; //秒只能加dao59
}
if ((((*nao[SetPlace]))>=60) && (SetPlace==1))
{
(*nao[SetPlace])=0; //分只能加到59
}
mybeep(); //蜂鳴器發聲
while(key2==0) //檢測按鍵是否松開
{
delay(10);
}
}
}
if(key3==0) //檢測按鍵key3是否按下
{
delay(10); //消除抖動
if(key3==0)
{
//按鍵按一次指針數組*time[SetPlace]里對應的地址的數據值就+1，也就是說進位標志位年月日時分秒的值就會+1
if ((((*nao[SetPlace]))<=0) && (SetPlace==0))
{
(*nao[SetPlace])=60; //秒只能加dao59
}
if ((((*nao[SetPlace]))<=0) && (SetPlace==1))
{
(*nao[SetPlace])=60; //分只能加到59
}
(*nao[SetPlace])--;
mybeep(); //蜂鳴器發聲
while(key3==0) //檢測按鍵是否松開
{
delay(10);
}
}
}
}
if (mod==1) //如果進入設置模式顯示一個c
{
LCD_disp_char(1,14,'c');
if (SetPlace==0) //功能選擇位為0就顯示“miao” 為1就顯示“fen” 以此類推，shi zhou ri yue nian
{
LCD_row(2);
LCD_DispString("miao ");
delay(50);
}
switch (SetPlace) //調整位閃爍
{
case 0 : { LCD_disp_char(2,15,' ');
delay(700);} ; break;
case 1 : { LCD_disp_char(2,12,' ');
delay(700);} ; break;
case 2 : { LCD_disp_char(2,9,' ');
delay(700); } ; break;
case 3 : { LCD_disp_char(1,9,' ');
delay(700); } ; break;
case 4 : { LCD_disp_char(1,6,' ');
delay(700); } ; break;
case 5 : { LCD_disp_char(1,3,' ');
delay(700); } ; break;
}
if(key1==0) //檢測按鍵key1是否按下
{
delay(10); //消除抖動
if(key1==0)
{ //按一下功能選擇位就+1，加到7就清零
SetPlace++;
if(SetPlace>=6)
SetPlace=0;
}
switch (SetPlace) //調整為顯示
{
case 1 : { LCD_row(2);
LCD_DispString(" fen ");
delay(50);} ; break;
case 2 : { LCD_row(2);
LCD_DispString(" shi ");
delay(50); } ; break;
case 3 : { LCD_row(2);
LCD_DispString(" ri ");
delay(50); } ; break;
case 4 : { LCD_row(2);
LCD_DispString(" yue ");
delay(50); } ; break;
case 5 : { LCD_row(2);
LCD_DispString("nian ");
delay(50); } ; break;
}
mybeep(); //蜂鳴器發聲
while(key1==0) //檢測按鍵是否松開
{
delay(10);
}
}
if(key2==0) //檢測按鍵key2是否按下
{
delay(10); //消除抖動
if(key2==0)
{
(*time[SetPlace])++; //按鍵按一次指針數組*time[SetPlace]里對應的地址的數據值就+1，也就是說進位標志位年月日時分秒的值就會+1
if ((((*time[SetPlace]))>=60) && (SetPlace==0))
{
(*time[SetPlace])=0; //秒只能加dao59
}
void LCD_display(void) //lcd1602顯示年月日時分秒周
{
LCD_disp_char(2,6, *time[6]); //顯示周幾此處顯示的為自定義字符當zhou=1的時候即*time[3]=1 對應地址0x01的字符為一；以此類推
delay(50);
LCD_disp_char(2,15,num[*time[0]%10]); //顯示秒的個位當miao%10的值為0時即(*time[0])==0, 此時num[0]=0x30 對應1602字符庫中的0 ，lcd1602對應第2行第16位顯示0
delay(50); //當miao%10的值為1時即(*time[1])==1, 此時num[1]=0x31 對應1602字符庫中的1
LCD_disp_char(2,14,num[*time[0]/10]); //秒的十位
delay(50);
LCD_disp_char(2,13,':');
delay(50);
if (alarmset==0) //時鐘模式
{
LCD_disp_char(2,12,num[*time[1]%10]); //分的各位
delay(50);
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請從51黑下載附件…………

復制代碼

RAM地址映射
HD44780內置DDRAM、CGROM和CGRAM。
DDRAM就是顯示數據RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節，地址和屏幕的對應關系如下：

也就是說想要在LCD1602屏幕上的第一行第一個位置顯示一個“A”，就要向DDRAM的00H地址寫“A”字的代碼就OK了，但具體的寫入是要按照LCD模塊的指令格式來進行的。在寫入地址是，地址最高位D7必須為1，所以實際寫入數據應該是80H。

控制時序圖

圖3-2 讀操

作時序

圖3-3 寫操作時序

代碼實現

1、寫指令

RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼，E=高脈沖。

寫指令函數代碼段：

void LCD_write_command(uchar dat)

{

LCD_DB=dat;

LCD_RS=0; //指令

LCD_RW=0; //寫入

LCD_E=1; //允許

LCD_E=0;

delay_n40us(2);

}

2、寫數據

RS=H，RW=L,D0~D7=數據，E=高脈沖。

寫數據函數代碼片段

void LCD_write_data(uchar dat )

{

LCD_DB=dat;

LCD_RS=1; //數據

LCD_RW=0; //寫入

LCD_E=1; //允許

LCD_E=0;

delay_n40us(2);

}

有了以上基礎知識我們就能夠對1602顯示屏進行基本的顯示操作了，1602內置字符發生器CGROM中儲存了160個字符，每一個字符都有一個固定的代碼，我把它理解為地址，可以參考其字符代碼與字符圖形對應的關系。

（4）CGRAM自定義字模

（簡易漢字顯示，我把它用來顯示星期）

這里說明一下lcd1602液晶是不能顯示漢字的，因為它的顯示原理是由若干個5X7或者5X11的點陣字符位組成的，又因為漢字較為復雜，所以1602的主要作用就是顯示字母、數字、符號的。但是真的不能顯示漢字嗎?也并非絕對不能。

接就是下面要說的CGRAM自定義字模。要顯示我們自定義的字符，就要用到LCD中的CGRAM存儲器（character generate RAM），而我們之前用的顯示自帶的字符用到的是DDRAM，兩個是不同的。看手冊我們知道，CGRAM的容量是64個字節，而一個字符是8個字節，所以一共能顯示8個自定義的字符。內部常用字符的顯示是從0x20開始的，0x00 ~ 0x0F是專門留給自定義字符顯示用的，0x00-0x07和0x08~0x0F顯示的內容是一樣的，也就是說0x00=0x08,0x01=0x09，以此類推。CGRAM共128個位，地址是0x40-0x7F，128/8=16正好對應的是0x00-0x0F共16個，剛才說了，0x00與0x08對應，0x01與0x09對應，共16個，這并不矛盾！說了這么多，那么怎樣顯示一個自定義字符呢？

首先我們要清楚LCD1602顯示字符的點陣大小，眼力好的可以看出來，LCD1602一個顯示字符的位置是58的點陣，也就是說它所能顯示的點陣圖形的大小是58的！要顯示一個自定義的字符，首先我們要知道所顯示自定義字符的點陣數據，也就是在一個58的點陣上那個點是黑的（將該點點黑，就是高電平----1），哪個點是白的（該點不顯示，為低電平----0），但是我們送入到LCD中的是ASCII碼，它是8位的數據，而一個顯示字符的點陣大小只是58的，顯然不夠，顯示的辦法是8*8點陣的前三列不用，也就是不顯示，我們只用后面的5列來顯示。

然后設定我們是要定義第幾個自定義字符，前面已經介紹了，LCD1602最多顯示8個自定義字符；然后要規定在液晶的什么位置顯示自定義字符，看過數據手冊我們知道，第一行第一個位置的地址是0x80，第二行一個位置的地址是0xC0。最后就是要顯示我們定義的第幾個字符其對應CGRAM地址的關系式是：

0x00：第一個(0x40) 0x01：第二個(0x48)

0x02：第三個(0x50) 0x03：第四個(0x58)

0x04：第五個(0x60) 0x05：第六個(0x68)

0x06：第七個(0x70) 0x07：第八個(0x78)

每個字符由5X8點陣組成,想要實現顯示，只需如下圖:例:以5X8點陣為例，顯示字符 A

0代表滅，1代表亮

只需將想要顯示的字符的對應位置1,就能顯示該字

01110 □█ █ █□

10001 █ □□□ █

11111 █ ███ █

10001 █ □□□ █

A={0x0e,0x11,0x11,0x11,0x1f,0x11,0x11,0x11}

定義好自定義字符后，需要將定義的字符裝入CGRAM中

代碼實現如下：

1、定義了一個存儲簡單漢字的數組

uint code Xword[]={

0x1F,0x15,0x1D,0x17,0x11,0x15,0x01,0x00, //周，代碼 0x00（由于這個lcd1602像素太小了5*8，這個周字屬實有點認不出）

0x00,0x00,0x00,0x00,0xff,0x00,0x00,0x00, //一，代碼 0x01

0x00,0x00,0x00,0x0e,0x00,0xff,0x00,0x00, //二，代碼 0x02

0x00,0x00,0xff,0x00,0x0e,0x00,0xff,0x00, //三，代碼 0x03

0x00,0x00,0xff,0xf5,0xfb,0xf1,0xff,0x00, //四，代碼 0x04

0x00,0xfe,0x08,0xfe,0x0a,0x0a,0xff,0x00, //五，代碼 0x05

0x00,0x04,0x00,0xff,0x00,0x0a,0x11,0x00, //六，代碼 0x06

0x00,0x1f,0x11,0x1f,0x11,0x11,0x1f,0x00, //日，代碼 0x07

};

2、將數組內容寫入CGRAM

void CgramWrite(void) { // 裝入CGRAM //

uint i;

LCD_write_command(0x06); // CGRAM地址自動加1

LCD_write_command(0x40); // CGRAM地址設為00處

for(i=0;i<64;i++) {

LCD_write_data(Xword[ i]);// 按數組寫入數據

}

由此我們就能讓我們的電子時鐘顯示簡單的漢字：一、二、三、四、五、六、日。

（五）XPT2046芯片使用簡介

（XPT2046的功能有很多，我在這里只做了簡單的ADC使用方法介紹，更多詳細的內容可參考附件XPT2046中文資料。）

XPT2046 是一種典型的逐次逼近型模數轉換器（SAR ADC），包含了采樣/保持、模數轉換、串口數據輸出等功能。同時芯片集成有一個 2.5V的內部參考電壓源、溫度檢測電路，工作時使用外部時鐘。XPT2046 可以單電源供電，電源電壓范圍為 2.7V～5.5V。參考電壓值直接決定ADC的輸入范圍，參考電壓可以使用內部參考電壓，也可以從外部直接輸入 1V～VCC范圍內的參考電壓（要求外部參考電壓源輸出阻抗低）。我這塊開發板使用的參考電壓為XPT2046供電電壓5V。

我們需要了解和使用到的幾個引腳如圖所示，我用圓圈圈出來了：

圖5-1 XPT2016引腳說明

了解完引腳之后，就要看怎么去使用和控制這些引腳來達成目標，
所以接下來要看的就是時序工作圖,要了解芯片是如何工作,如何完成采樣保持量化編碼這幾個步驟的。一次完整的轉換需要 24 個串行同步時鐘（DCLK）來完成。（看DCLK時序那，一共出現了3次8, 3*8=24）

圖5-1 8位總線接口，無DCLK時鐘延遲，24時鐘周期轉換時序

表5-2 制字的控制位命令

表5-3 單端模式輸入配置

要想啟動選中該芯片,首先得給CS和CLK置0 (因為單片機默認引腳輸出1) ,然后開始寫入數據。

處理器和轉換器之間的的通信需要 8 個時鐘周期，可采用 SPI、SSI 和Microwire 等同步串行接口。前面8個時鐘就在進行通信。

前8個時鐘就是用來通過DIN引腳輸入控制字節。

先看DIN的時序（圖中有幾個英文單詞，Idle的意思是閑置的意思，aquire是獲取的意思，conversion是轉換的意思，個人理解是圖中把DIN在24個時鐘周期內的變化，分成了幾個段，閑置段，獲取段，轉換段）DIN的控制位有8位，下面開始從最高位開始介紹：

控制字節由 DIN 輸入的控制字如表所示，它用來啟動轉換，尋址，設置 ADC 分辨率，配置和對XPT2046 進行掉電控制。圖4-1和表4-2給出控制字的各控制位的詳細說明。

起始位——第一位，即 S 位。控制字的首位必須是 1，即 S＝1。在 XPT2046 的 DIN 引腳檢測到起始位前，所有的輸入將被忽略。

地址——接下來的 3 位（A2、A1 和 A0）選擇多路選擇器的現行通道（見表4-3和圖4-1），觸摸屏驅動和參考源輸入。這里我參考我手里的開發板原理圖光敏電阻是接在AIN2通道，也就是AUX引腳，所以A1/A2/A3為010。

MODE——模式選擇位，用于設置 ADC 的分辨率。MODE＝0，下一次的轉換將是 12 位模式；MODE＝1，下一次的轉換將是 8 位模式。這里我們選擇12位模式，此位為0。

SER/ ——SER/ 位控制參考源模式，選擇單端模式（SER/ ＝1）或差分模式（SER/ ＝0），我們在這里選擇單端模式，此位為1。

PD0 和和 PD1——低功率模式選擇位，若為11，器件處于供電狀態，若為00，器件在交換之間處于低功率模式。我們選擇PD0/PD1都為0。

綜上所述，最后我們給DIN的值為A4H。

圖5-2 開發板XPT2046原理圖

（六）其他外圍元器件的介紹

光敏電阻

光敏電阻是一種無結器件 , 它是利用半導體的光致導電特性制成的 , 在受光時產生空穴和電子( 光生載流子) ,在復合前就由一電級到達另一電極 , 有效的參與導電 , 從而使光電導體的電阻率發生變化。光照強度越強 , 電阻越小如右圖所示, 目前生產的光敏電阻主要是硫化鎘 (cdS) 光敏電阻 ( 占 90 % 以上 ) 。為提高硫化鎘光敏電阻的光靈敏度 , 在 cdS中摻入銅銀等雜質。

圖4-1

光敏電阻的應用在生活中也非常的廣泛，我們在這里應用是給光敏電阻串聯一個100k的普通電阻如下圖4-2，我們只需要測量普通電阻兩端的電壓，就可以間接收集到光照強度。再將測得的電壓值通過ADC傳送給單片機。