基于单片机和lcd的电子钟设计

XXXXXXX毕业设计题 目 xxx姓 名 xxx学 号 xxx专业班级 xxx分 院 xxx指导教师 xxxxxxx年xxx月xxx日利用单片机制作数字式时钟摘要本文主要介绍了利用凌阳科技公司的SPCE061A单片机作为主控制器设计的数字电子钟方案。利用凌阳SPLC501A液晶模组,结合SPCE061A强大的语音功能,实现了公历、农历、秒表、闹钟及语音报时、播报日期等功能。这是一种用新型凌阳单片机来实现的SPCE061A单片机作为控制器与SPLC501A液晶模组构成数字钟。该方案充分利用单片机强大的编程、语音处理、中断以及多功能输入/输出口,并且操作简单、易于修改,是理想的数字控制系统。本文首先简介凌阳单片机的发展,紧接着详细描述了凌阳单片机SPCE061A的组成原理及其功能。根据它的组成原理及其指令系统,设计了数字电子钟控制系统的软件部分,包括主程序,显示,语音播放程序。此类单片机特别是在数字处理及语音处理方面有着明显的优越性,所以本次设计中采用凌阳SPCE061A单片机,它能够使所设计的产品更具智能化和先进性。关键词：数字电子钟； SPCE061A； SPLC501A ；语音；秒表；农历目 录第一章前言11.1系统功能21.2基本参数21.3注意事项2第二章模块特性简介32.1 SPCE061A单片机32.1.1 SPCE061A简介32.1.2 芯片特性42.2 SPCE061A精简开发板52.3 SPLC501A液晶模组62.4 语音的设计及工作原理72.5 系统总体方案介绍8第三章系统硬件设计113.1 SPCE061A最小系统113.2 电源模块113.3 音频输出模块123.4 液晶显示模块133.4.1 显示RAM区映射情况133.4.2 SPLC501驱动控制器芯片15第四章系统软件设计174.1软件的结构174.2各模块程序的说明184.2.1概述184.2.2主程序184.2.3中断服务程序194.2.4时间日期模块214.2.5 SPLC501 液晶显示模组显示汉字224.2.6常用功能函数介绍用户API24第五章操作步骤285.1 软件的操作步骤285.1.1 LCD汉字显示操作步骤285.1.2程序烧入硬件操作步骤315.1.3语音播放操作步骤335.2操作界面34第六章结论37参考文献38致39附录一软件编写程序40附录二主要元器件清单48 / 第一章 前言20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒、数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播芯片自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以数字电子钟具有走时准确,一钟多用等特点,在生活中已经得到了广泛的应用。随着科技的发展,人们对电子产品的应用要求越来越高,数字电子钟不但可以显示当前的时间,而且可以显示日期、农历、以及星期等,给人们的生活带来了方便。另外数字钟还具备秒表和闹钟功能,且闹钟铃声可自选,使一款电子钟具备了多媒体的色彩。本方案利用凌阳科技公司的SPLC501A液晶模组作为显示模块,凌阳16位单片机SPCE061A作为主控芯片,充分利用SPCE061A精简开发板简称61板上面的三个按键,完成一个简易的数字系统数字电子钟。该数字钟既可以显示当前的日期和时间,又可以将当前的日期和时间播报出来,同时具有闹钟秒表等功能,满足了不同人的需要。该方案的主要功能是在SPLC501A液晶模组上显示时间、日期,能通过SPCE061A的音频通道播报当前的日期和时间。61板上面的三个按键可以控制实现所有的功能,在显示日期和时间状态下按KEY1键进入功能选择菜单,此时KEY2为下翻键,KEY3为上翻键,KEY1为确定键；在显示日期和时间状态下按KEY2键播报当前的时间,按KEY3键播报当前的日期,当KEY2、KEY3键同时按下时控制闹钟的开/关。1.1系统功能本系统利用凌阳科技公司的SPCE061A单片机作为控制器,扩展SPLC501A液晶模组。系统具有以下功能：1. 可以在SPLC501A液晶模组上面显示时间、日期、农历、星期、闹钟；2. 可以语音播报日期和时间；3. 整点报时功能；4. 具备闹钟功能；5. 闹钟的铃声可以选择；6. 具备秒表功能。1.2基本参数1.工作电压：4.5V3节干电池；2.日期显示围：2001-2100年；3.时间采用24小时制。1.3注意事项1请将61板上的J5跳线选择3.3V；2. 在安装电池时注意正负极,否则容易烧坏芯片；3在印制电路板上的焊接元器件前要认真对照原理图,仔细查看印制电路板,找到对应的元器件功能区；4在电源测试期间请勿将单片机芯片插入座中,以免电源部分有问题造成芯片烧坏。第二章模块特性简介该数字钟系统主要由SPCE061A精简开发板简称61板和SPLC501A液晶模块构成。系统通过61板上的三个按键控制SPLC501A液晶模块显示,通过扬声器播放语音。所以这里主要介绍这两个模块。2.1 SPCE061A单片机2.1.1 SPCE061A简介SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机,具有易学易用且效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中,支持标准C语言,可以实现C语言与汇编语言的互相调用,并且,提供了语音录放和语音识别的函数库,只要了解库函数的使用方法,就可以很容易完成语音录放,为软件开发提供了方便的条件。SPCE061A主要包括输入/输出端口、定时器/计数器、数/模转换、模/数转换、串行设备输入/输出、通用异步串行接口、低电压监测和复位等电路,并且置在线仿真电路ICE接口,使其能够快速地处理复杂的数字信号。SPCE061A片还集成了一个ICE在线仿真电路接口,使得对该芯片的编程、仿真变得非常方便,而ICE接口不占用芯片上的硬件资源,结合凌阳科技提供的集成开发环境unSP IDE,用户可以进行在线调试、仿真；而程序的下载烧写也是通过该接口完成。图 1 SPCE061A部结构图2.1.2芯片特性16位'nSP微处理器； 工作电压：核工作电压VDD为3.03.6V<CPU>,I/O口工作电压VDDH为VDD5.5V<I/O>； CPU时钟：0.32MHz49.152MHz； 置2K字SRAM； 置32K闪存ROM； 可编程音频处理； 晶体振荡器； 系统处于备用状态下<时钟处于停止状态>； 2个16位可编程定时器/计数器<可自动预置初始计数值>； 2个10位DAC<数-模转换>输出通道； 32位通用可编程输入/输出端口； 14个中断源可来自定时器A / B,时基,2个外部时钟源输入,键唤醒； 具备触键唤醒的功能； 使用凌阳音频编码SACM_S240方式<2.4K位/秒>,能容纳210秒的语音数据； 锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号； 32768Hz实时时钟； 7通道10位电压模-数转换器<ADC>和单通道声音模-数转换器； 声音模-数转换器输入通道置麦克风放大器和自动增益控制<AGC>功能； 具备串行设备接口； 低电压复位<LVR>功和低电压监测<LVD>功能； 置在线仿真板<ICE,In- Circuit Emulator>。2.2 SPCE061A精简开发板SPCE061A精简开发板简称61板,是以凌阳16位单片机SPCE061A为核心的精简开发仿真实验板,大小相当于一扑克牌,是"凌阳科技大学计划"专为大学生、电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作及电子竞赛所设计的,也可作为单片机项目初期研发使用。61板除了具备单片机最小系统电路外,还包括有电源电路、音频电路含Mic输入部分和DAC音频输出部分、复位电路等,采用电池供电,方便学生随身携带！使学生在掌握软件的同时,熟悉单片机硬件的设计制作,锻炼学生的动手能力,也为单片机学习者和开发者创造了一个良好的学习条件和开发新产品的机会！61板上有调试器接口Probe接口以及下载线EZ_Probe接口,分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线,配合unSPIDE,可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。61板上的主要功能模块如下：1.SPCE061A单片机最小系统外围电路模块；2.电源输入模块； 3.音频电路包含Mic输入、DAC音频功放输出模块；4.按键模块； 5.I/O端口接口模块；6.调试、下载接口模块； 图2为61板的实物图： 图 2 61板实物图2.3 SPLC501A液晶模组SPLC501 液晶显示模组采用的驱动控制芯片为凌阳科技的SPLC501A 芯片,SPLC501A 为液晶显示控制驱动器,SPLC501A 单芯片液晶驱动,可以直接与其他微控制器接口总线相连。微控制器可以将显示数据通过8位数据总线或者串行接口写到SPLC501A的显存中。SPLC501A 置8580位显示RAM。RAM中的一位数据控制液晶屏上的一个象素点的亮、暗状态："1"亮"0"暗。具有65行驱动输出和132 列驱动输出注：模组中的液晶显示面板仅为64 行、128 列。SPLC501液晶显示模组的显示器上的显示点与驱动控制芯片中的显示缓存RAM 是一一对应的；SPLC501A芯片中共有658 Page ×8 bit+1× 132 位的显示RAM 区。而显示器的显示点阵大小为64×128 点,所以实际上在SPLC501 液晶显示模组中有用的显示RAM 区为64×128 位；按byte 为单位划