利用单片机定时器做的电子时钟Proteus仿真代码 LCD1602显示

ID:1021875 · 发表于 2022-4-26 16:48

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）

单片机源程序如下:

/*设计思路
1、利用定时器中断0二十次产生1s时间变量miao增加到60变量分+1并把miao清零，shi同理
2、第一行左边显示年月日，右边为功能区，‘c’———调整时间，此时定时器中断关闭
‘a’———调整闹钟，此时显示的是设定闹钟的时间，小时和分钟。
‘o’———闹钟开启
第二行左边为当前调整的位，分别有 miao shi fen ri yue nian
3、采用4个按键 key1,key2,key3,key4
在时钟模式下，调整区显示‘TIME’：
当长key4两秒后首先进入时间钟整预选模式，此时调整区显示‘clock’，此时单击key1即可确定进入时间调整模式，
此时功能区显示的是当前调整的位，按key1切换，key2，3进行调整，调整完毕后单击key4退出调整模式
再次长按key4进入下一个预调整界面，调整区显示‘alarm’，此时表示设置闹种，方法与时钟相同
再次长安key4进入闹钟开关界面，调整区显示‘onoff’，此时单击key1可以开启或关闭闹钟，‘o’表示开启
再次长按，即可退出调整模式，调整区显示‘TIME’
4、第一行日期后面显示光照强度，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字码
uchar miao=0, fen=5, shi=12 , zhou=1 , yue=6 , nian=21 ; //进位标志位秒分时周月年
uchar ri=21; //进位标志位日不知道为啥放在上面会报错，单独定义就可以
uint i=0; //定时器计时标志位
uchar *time[]={&miao , &fen , &shi ,&ri ,&yue , &nian, &zhou}; //指针变量time存放进位标志位的地址，由于数组不能存放标量，但是却可以存放标量的地址，采用指针的方式来间接修改变量的值
uchar naofen=0 , naoshi=7; //闹钟值
uchar *nao[]={&naofen, &naoshi}; //存放闹钟值的数组
uint light_ ;
uchar set = 0 ;
bit kaiguan=0;
uchar SetPlace=0; //功能选择标志
bit mod =0; //设置模式标志位
bit alarmset=0 , alarm=0 ; //闹钟设置需要的标志位
bit x=0; //闹钟开关标志位
sbit key1=P3^1; //定义四个按键 key1选择需要调整的位
sbit key2=P3^0; //key2加
sbit key3=P3^2; //key3减
sbit key4=P3^3; //长按两秒钟进入或退出设置模式，前面三个按键需要进入设置模式才能使用
void datapros() //光敏电阻数值处理
{
static uchar i;
if(i==40)
{
i=0;
light_ = (Read_AD_Data(0xA4))/10; // AIN2 光敏电阻
}
i++;
}
//光照强度显示函数
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){ //星期计算函数
uchar c , y , m , d;
c=20;
y=nian;
m=yue;
d=ri;
if (m==1|| m==2) //将12月按上一年1314月处理
{
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) //主函数
{
T0_init(); //定时器初始化
LCD_init(); //lcd1602初始化
SPI_Start(); //AD初始化
while(1) //死循环
{
datapros();
lightdisplay();
shezhi();
my_alarm_clock();
keykan();
xingqi();
LCD_display(); //lcd1602显示时分秒年月日周
}
}
void keykan(void) //按键处理函数
{
if ((alarmset==0) && (mod==0))
{
LCD_disp_char(1,14,' ');
delay(50);
}
if (alarmset==1)
{
LCD_disp_char(1,14,'a');
if (SetPlace==0) //功能选择位为0就显示“miao” 为1就显示“fen” 以此类推
{
LCD_row(2);
LCD_DispString(" fen ");
delay(50);
}
switch (SetPlace) //调整位闪烁
{
case 0 : { LCD_disp_char(2,12,' ');
delay(700);} ; break;
case 1 : { LCD_disp_char(2,9,' ');
delay(700);} ; break;
}
if(key1==0) //检测按键key1是否按下
{
delay(10); //消除抖动
if(key1==0)
{ //按一下功能选择位就+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(); //蜂鸣器发声
while(key1==0) //检测按键是否松开
{
delay(10);
}
}
if(key2==0) //检测按键key2是否按下
{
delay(10); //消除抖动
if(key2==0)
{
(*nao[SetPlace])++; //按键按一次指针数组*time[SetPlace]里对应的地址的数据值就+1，也就是说进位标志位年月日时分秒的值就会+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(); //蜂鸣器发声
while(key2==0) //检测按键是否松开
{
delay(10);
}
}
}
if(key3==0) //检测按键key3是否按下
{
delay(10); //消除抖动
if(key3==0)
{
//按键按一次指针数组*time[SetPlace]里对应的地址的数据值就+1，也就是说进位标志位年月日时分秒的值就会+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(); //蜂鸣器发声
while(key3==0) //检测按键是否松开
{
delay(10);
}
}
}
}
if (mod==1) //如果进入设置模式显示一个c
{
LCD_disp_char(1,14,'c');
if (SetPlace==0) //功能选择位为0就显示“miao” 为1就显示“fen” 以此类推，shi zhou ri yue nian
{
LCD_row(2);
LCD_DispString("miao ");
delay(50);
}
switch (SetPlace) //调整位闪烁
{
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) //检测按键key1是否按下
{
delay(10); //消除抖动
if(key1==0)
{ //按一下功能选择位就+1，加到7就清零
SetPlace++;
if(SetPlace>=6)
SetPlace=0;
}
switch (SetPlace) //调整为显示
{
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(); //蜂鸣器发声
while(key1==0) //检测按键是否松开
{
delay(10);
}
}
if(key2==0) //检测按键key2是否按下
{
delay(10); //消除抖动
if(key2==0)
{
(*time[SetPlace])++; //按键按一次指针数组*time[SetPlace]里对应的地址的数据值就+1，也就是说进位标志位年月日时分秒的值就会+1
if ((((*time[SetPlace]))>=60) && (SetPlace==0))
{
(*time[SetPlace])=0; //秒只能加dao59
}
void LCD_display(void) //lcd1602显示年月日时分秒周
{
LCD_disp_char(2,6, *time[6]); //显示周几此处显示的为自定义字符当zhou=1的时候即*time[3]=1 对应地址0x01的字符为一；以此类推
delay(50);
LCD_disp_char(2,15,num[*time[0]%10]); //显示秒的个位当miao%10的值为0时即(*time[0])==0, 此时num[0]=0x30 对应1602字符库中的0 ，lcd1602对应第2行第16位显示0
delay(50); //当miao%10的值为1时即(*time[1])==1, 此时num[1]=0x31 对应1602字符库中的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) //时钟模式
{
LCD_disp_char(2,12,num[*time[1]%10]); //分的各位
delay(50);
……………………
…………限于本文篇幅余下代码请从51黑下载附件…………

复制代码

RAM地址映射
HD44780内置DDRAM、CGROM和CGRAM。
DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码。共80个字节，地址和屏幕的对应关系如下：

也就是说想要在LCD1602屏幕上的第一行第一个位置显示一个“A”，就要向DDRAM的00H地址写“A”字的代码就OK了，但具体的写入是要按照LCD模块的指令格式来进行的。在写入地址是，地址最高位D7必须为1，所以实际写入数据应该是80H。

控制时序图

图3-2 读操

作时序

图3-3 写操作时序

代码实现

1、写指令

RS=L,RW=L,D0~D7=指令码，E=高脉冲。

写指令函数代码段：

void LCD_write_command(uchar dat)

{

LCD_DB=dat;

LCD_RS=0; //指令

LCD_RW=0; //写入

LCD_E=1; //允许

LCD_E=0;

delay_n40us(2);

}

2、写数据

RS=H，RW=L,D0~D7=数据，E=高脉冲。

写数据函数代码片段

void LCD_write_data(uchar dat )

{

LCD_DB=dat;

LCD_RS=1; //数据

LCD_RW=0; //写入

LCD_E=1; //允许

LCD_E=0;

delay_n40us(2);

}

有了以上基础知识我们就能够对1602显示屏进行基本的显示操作了，1602内置字符发生器CGROM中储存了160个字符，每一个字符都有一个固定的代码，我把它理解为地址，可以参考其字符代码与字符图形对应的关系。

（4）CGRAM自定义字模

（简易汉字显示，我把它用来显示星期）

这里说明一下lcd1602液晶是不能显示汉字的，因为它的显示原理是由若干个5X7或者5X11的点阵字符位组成的，又因为汉字较为复杂，所以1602的主要作用就是显示字母、数字、符号的。但是真的不能显示汉字吗?也并非绝对不能。

接就是下面要说的CGRAM自定义字模。要显示我们自定义的字符，就要用到LCD中的CGRAM存储器（character generate RAM），而我们之前用的显示自带的字符用到的是DDRAM，两个是不同的。看手册我们知道，CGRAM的容量是64个字节，而一个字符是8个字节，所以一共能显示8个自定义的字符。内部常用字符的显示是从0x20开始的，0x00 ~ 0x0F是专门留给自定义字符显示用的，0x00-0x07和0x08~0x0F显示的内容是一样的，也就是说0x00=0x08,0x01=0x09，以此类推。CGRAM共128个位，地址是0x40-0x7F，128/8=16正好对应的是0x00-0x0F共16个，刚才说了，0x00与0x08对应，0x01与0x09对应，共16个，这并不矛盾！说了这么多，那么怎样显示一个自定义字符呢？

首先我们要清楚LCD1602显示字符的点阵大小，眼力好的可以看出来，LCD1602一个显示字符的位置是58的点阵，也就是说它所能显示的点阵图形的大小是58的！要显示一个自定义的字符，首先我们要知道所显示自定义字符的点阵数据，也就是在一个58的点阵上那个点是黑的（将该点点黑，就是高电平----1），哪个点是白的（该点不显示，为低电平----0），但是我们送入到LCD中的是ASCII码，它是8位的数据，而一个显示字符的点阵大小只是58的，显然不够，显示的办法是8*8点阵的前三列不用，也就是不显示，我们只用后面的5列来显示。

然后设定我们是要定义第几个自定义字符，前面已经介绍了，LCD1602最多显示8个自定义字符；然后要规定在液晶的什么位置显示自定义字符，看过数据手册我们知道，第一行第一个位置的地址是0x80，第二行一个位置的地址是0xC0。最后就是要显示我们定义的第几个字符其对应CGRAM地址的关系式是：

0x00：第一个(0x40) 0x01：第二个(0x48)

0x02：第三个(0x50) 0x03：第四个(0x58)

0x04：第五个(0x60) 0x05：第六个(0x68)

0x06：第七个(0x70) 0x07：第八个(0x78)

每个字符由5X8点阵组成,想要实现显示，只需如下图:例:以5X8点阵为例，显示字符 A

0代表灭，1代表亮

只需将想要显示的字符的对应位置1,就能显示该字

01110 □█ █ █□

10001 █ □□□ █

11111 █ ███ █

10001 █ □□□ █

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

定义好自定义字符后，需要将定义的字符装入CGRAM中

代码实现如下：

1、定义了一个存储简单汉字的数组

uint code Xword[]={

0x1F,0x15,0x1D,0x17,0x11,0x15,0x01,0x00, //周，代码 0x00（由于这个lcd1602像素太小了5*8，这个周字属实有点认不出）

0x00,0x00,0x00,0x00,0xff,0x00,0x00,0x00, //一，代码 0x01

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

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

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

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

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

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

};

2、将数组内容写入CGRAM

void CgramWrite(void) { // 装入CGRAM //

uint i;

LCD_write_command(0x06); // CGRAM地址自动加1

LCD_write_command(0x40); // CGRAM地址设为00处

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

LCD_write_data(Xword[ i]);// 按数组写入数据

}

由此我们就能让我们的电子时钟显示简单的汉字：一、二、三、四、五、六、日。

（五）XPT2046芯片使用简介

（XPT2046的功能有很多，我在这里只做了简单的ADC使用方法介绍，更多详细的内容可参考附件XPT2046中文资料。）

XPT2046 是一种典型的逐次逼近型模数转换器（SAR ADC），包含了采样/保持、模数转换、串口数据输出等功能。同时芯片集成有一个 2.5V的内部参考电压源、温度检测电路，工作时使用外部时钟。XPT2046 可以单电源供电，电源电压范围为 2.7V～5.5V。参考电压值直接决定ADC的输入范围，参考电压可以使用内部参考电压，也可以从外部直接输入 1V～VCC范围内的参考电压（要求外部参考电压源输出阻抗低）。我这块开发板使用的参考电压为XPT2046供电电压5V。

我们需要了解和使用到的几个引脚如图所示，我用圆圈圈出来了：

图5-1 XPT2016引脚说明

了解完引脚之后，就要看怎么去使用和控制这些引脚来达成目标，
所以接下来要看的就是时序工作图,要了解芯片是如何工作,如何完成采样保持量化编码这几个步骤的。一次完整的转换需要 24 个串行同步时钟（DCLK）来完成。（看DCLK时序那，一共出现了3次8, 3*8=24）

图5-1 8位总线接口，无DCLK时钟延迟，24时钟周期转换时序

表5-2 制字的控制位命令

表5-3 单端模式输入配置

要想启动选中该芯片,首先得给CS和CLK置0 (因为单片机默认引脚输出1) ,然后开始写入数据。

处理器和转换器之间的的通信需要 8 个时钟周期，可采用 SPI、SSI 和Microwire 等同步串行接口。前面8个时钟就在进行通信。

前8个时钟就是用来通过DIN引脚输入控制字节。

先看DIN的时序（图中有几个英文单词，Idle的意思是闲置的意思，aquire是获取的意思，conversion是转换的意思，个人理解是图中把DIN在24个时钟周期内的变化，分成了几个段，闲置段，获取段，转换段）DIN的控制位有8位，下面开始从最高位开始介绍：

控制字节由 DIN 输入的控制字如表所示，它用来启动转换，寻址，设置 ADC 分辨率，配置和对XPT2046 进行掉电控制。图4-1和表4-2给出控制字的各控制位的详细说明。

起始位——第一位，即 S 位。控制字的首位必须是 1，即 S＝1。在 XPT2046 的 DIN 引脚检测到起始位前，所有的输入将被忽略。

地址——接下来的 3 位（A2、A1 和 A0）选择多路选择器的现行通道（见表4-3和图4-1），触摸屏驱动和参考源输入。这里我参考我手里的开发板原理图光敏电阻是接在AIN2通道，也就是AUX引脚，所以A1/A2/A3为010。

MODE——模式选择位，用于设置 ADC 的分辨率。MODE＝0，下一次的转换将是 12 位模式；MODE＝1，下一次的转换将是 8 位模式。这里我们选择12位模式，此位为0。

SER/ ——SER/ 位控制参考源模式，选择单端模式（SER/ ＝1）或差分模式（SER/ ＝0），我们在这里选择单端模式，此位为1。

PD0 和和 PD1——低功率模式选择位，若为11，器件处于供电状态，若为00，器件在交换之间处于低功率模式。我们选择PD0/PD1都为0。

综上所述，最后我们给DIN的值为A4H。

图5-2 开发板XPT2046原理图

（六）其他外围元器件的介绍

光敏电阻

光敏电阻是一种无结器件 , 它是利用半导体的光致导电特性制成的 , 在受光时产生空穴和电子( 光生载流子) ,在复合前就由一电级到达另一电极 , 有效的参与导电 , 从而使光电导体的电阻率发生变化。光照强度越强 , 电阻越小如右图所示, 目前生产的光敏电阻主要是硫化镉 (cdS) 光敏电阻 ( 占 90 % 以上 ) 。为提高硫化镉光敏电阻的光灵敏度 , 在 cdS中掺入铜银等杂质。

图4-1

光敏电阻的应用在生活中也非常的广泛，我们在这里应用是给光敏电阻串联一个100k的普通电阻如下图4-2，我们只需要测量普通电阻两端的电压，就可以间接收集到光照强度。再将测得的电压值通过ADC传送给单片机。