基于液晶顯示屏的數(shù)字電子時鐘設(shè)計

劉宇超

（鐵嶺市人力資源和社會保障局，遼寧 鐵嶺 112000）

1 方案對比與選擇

方案一：DS1302+數(shù)碼管

DS1302的使用非常方便，價格便宜且數(shù)碼管顯示也很清楚，特別是顯示時間很直觀。但DS1302是不自帶電池，雖然可以通過外接紐扣電池來達到斷電走時繼續(xù)的目的，但會帶來復(fù)雜。使用數(shù)碼管顯示，雖然價格也便宜，顯示效果好，但多位的數(shù)碼管在動態(tài)掃描的時候會出現(xiàn)閃爍。如果少用幾位，用切換的方法查看日期，時間等信息又顯得麻煩。

方案二：DS12C887+1602LCD液晶屏

DS12C887時鐘芯片功能豐富價格適中，能夠自動產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時、分、秒以及時間模式轉(zhuǎn)換等時間信息，芯片內(nèi)部增加了世紀(jì)存儲器，從而利用硬件電路解決了“千年”的問題。DS12C887時鐘芯片中還自帶有鋰電池，單片機掉電后時鐘芯片內(nèi)部的時間信息可以保持十年之久。1602LCD液晶屏可以輸出2行，每行顯示16個字符。雖然 1602LCD液晶屏較昂貴，但是該液晶屏顯示清晰且不會閃爍，由于液晶屏是數(shù)字式的，因此和單片機系統(tǒng)的接口簡單，操作方便。1602LCD液晶屏的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多，功耗較低。以上兩種元件的程序編寫簡單，適用于多方面的應(yīng)用。

因此由以上方案進行比較，文章選擇方案二來設(shè)計電子時鐘。以STC89C51為主控芯片，DS12C887為時鐘芯片，1602LCD液晶屏作為顯示器。程序控制DS12C887時鐘芯片實現(xiàn)小時、分、秒和年、月、日的計時，并在1602LCD液晶屏上顯示出來。通過按鍵對12h/24h顯示模式切換。當(dāng)時間走到程序所設(shè)定的時間時，蜂鳴器響起，起到鬧鈴功能。當(dāng)要顯示秒表計時時，可以通過按鍵切換來實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

（1）單片機最小系統(tǒng)設(shè)計。以STC89C51單片機為核心，選用12MHZ的晶振，由于晶振的頻率越高，單片機的運行速度就越快，但考慮到單片機的運行速度快會對存儲器的要求就會變高，因此12MHZ晶振為最佳選擇。外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但是外接電容的大小會影響振蕩器的頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，因此筆者選用 30pF的電容作為起振電容。復(fù)位電路為按鍵高電平復(fù)位，當(dāng)按鍵按下，RES端為高電平，當(dāng)高電平持續(xù)4us的時間就可以使單片機復(fù)位。

（2）電源供電電路設(shè)計。如圖1所示，采用外接USB端口的方式為單片機供電，LPOW1為電源顯示燈，當(dāng)按鍵S5按下，顯示燈亮，表示給單片機供+5V電壓。

圖1 電源供電

（3）串口通信電路設(shè)計。通過MAX232進行TTL電平和232電平轉(zhuǎn)換，從而單片機和上位機之間通信提供通道。通信電路的目的就是讓通信雙發(fā)的電平匹配，單片機用的是 TTL電平，上位機的串口用的是232電平。TTL電平的邏輯1的電壓范圍是+3.3V～+5V，邏輯0的電壓范圍是0～+3.3V；232電平的邏輯1的電壓范圍是-15V～-5V，邏輯0的電壓范 圍是+5V～+15V。因此設(shè)計串口通信電路就是讓這兩種電平統(tǒng)一。

圖2 1602LCD液晶屏顯示電路

（4）LCD顯示電路設(shè)計。1602LCD液晶屏顯示電路如圖2所示：1602LCD液晶屏為5V電壓驅(qū)動，帶背光，可顯示兩行，每行16個字符，不能顯示漢字。液晶1，2端為電源；15，16為背光電源；為防止直接加5V而燒壞背光燈，在15腳串聯(lián)一個1k電阻用于限流。液晶3端為液晶對比度調(diào)節(jié)端，通過一個10k的變位器來調(diào)節(jié)液晶顯示對比度。液晶4端為向液晶控制器寫數(shù)據(jù)/寫命令選擇端，接單片機的P3.5口。液晶5端為讀/寫選擇端，因為不從液晶中讀取數(shù)據(jù)，只向其寫入命令和顯示數(shù)據(jù)，因此此端始終選擇為寫狀態(tài)，即低電平接地。液晶6端為使能信號，是操作時必須的信號，接單片機的P3.4口。

（5）報警電路設(shè)計。蜂鳴器鬧鈴電路如圖3所示，蜂鳴器電路接在單片機的P2.3引腳上，當(dāng)給該引腳一個低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音作為鬧鈴。

圖3 蜂鳴器鬧鈴電路圖

圖4 按鍵調(diào)整電路如圖

（6）鍵控電路設(shè)計。按鍵調(diào)整電路如圖4所示：四個獨立鍵盤均采用查詢方式，將按鍵的一端接地，另一端各接一根輸入線直接與STC89C51的I/O口相連，當(dāng)按鍵閉合時，相當(dāng)于該I/O口通過按鍵與地相連，變成低電平，單片機通過檢測I/O口的電平狀態(tài)，即可以識別出按下的鍵。通過四個按鍵實現(xiàn)各方式的切換，S2用于12h/24h的模式切換，S3用于秒表功能與時鐘功能間的切換，S4用于實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和調(diào)節(jié)功能。