基于DS1302和LCD1602的可调数字钟

学习情境2-可调式数字钟

电子围栏技术之基于DS1302和LCD1602的可调数字钟

☆点名，复习

1、DS1302的引脚及其功能，以及DS1302与单片机的硬件连接？

2、如何对DS1302读写数据，如何得到DS1302的时钟？

☆新课讲授

2.3 基于DS1302与LCD1602设计的可调数字钟

上堂课程我们学会了使用DS1302，知道了如何在单片机系统中的连接，也详细的学习了如何得到DS1302的时钟，并且我们使用了16个数码管把年月日和时分秒实时地显示出来。但数码管的显示毕竟有其自身的缺陷，现在在工业控制的各个环节，都使用液晶进行人机联系。

在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通用器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，

在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个优点：（1）显示质量高，由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。（2）数字式接口，液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。（3）体积小、重量轻，液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。（4）功耗低，相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。

2.3.1 LCD1602技术资料

2.3.1.1 液晶显示简介

1、液晶显示原理：液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

2、液晶显示器的分类：液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。

3、液晶显示器各种图形的显示原理：

线段的显示：点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕

的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。

字符的显示：用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。

汉字的显示：汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。

2.3.1.2、1602字符型LCD简介

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。一般1602字符型液晶显示器实物如图（1）：

图（1） 1602字符型液晶显示器实物图玻璃框架

1602LCD分为带背光和不带背光两种，其控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。

1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符；芯片工作电压:4.5—5.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm

引脚功能说明：

1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表1所示:

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

表1 1602LCD引脚接口说明

编号	符号	引脚说明	编号	符号	引脚说明
1	VSS	电源地	9	D2	数据
2	VDD	电源正极	10	D3	数据
3	VL	液晶显示偏压	11	D4	数据
4	RS	数据/命令选择	12	D5	数据
5	R/ W	读/写选择	13	D6	数据
6	E	使能信号	14	D7	数据
7	D0	数据	15	BL A	背光源正极
8	D1	数据	16	BL K	背光源负极

2.3.1.3、 1602LCD的指令说明及时序

1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2所示：

表2：控制命令表

阀门保温码图

序号	指令	RS	R/W	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	功能
1	复位显示器	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	清屏，光标归位
2	光标返回	0	0	0	0	0	0	0	0	1 采光天窗	*	设置地址计数器清零，DDRAM数据不变，光标移到左上角
3	字符进入模式	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	S	设置字符进入时的屏幕移位方式
4	显示开/关控制	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B	设置显示开关，光标开关，闪烁开关
5	光标或字符移位	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	*	*	设置字符与光标移动
6	功能设置	0	0	0	0	1	DL	N	F	*	*	设置DL，显示行数，字体
7	设置字符发生存贮器地址	0	0	0	1	字符发生存贮器地址						设置6位的CGRAM地址以读/写数据
8	设置数据存贮器地址	0	0	1	显示数据存贮器地址							设置7位的DDRAM地址以读/写数据
9	读忙标志或地址	0	1	BF	计数器地址							读忙标志及地址计数器
10	写数据到CGRAM或DDRAM）	1	0	写入一字节数据，需要先设置RAM地址								向CGRAM/DDRAM写入一字节的数据
11	从CGRAM或DDRAM读数据	1	1	读取入一字节数据，需要先设置RAM地址								从CGRAM/DDRAM读取一字节的数据
I/D =1 递增，I/D=0 递减。 S=0 时显示屏不移动，S=1时，如果I/D =1且有字符写入时显示屏左移，否则右移。 D=1 显示屏开，D=0 显示屏关。 C=1 时光标出现在地址计数器所指的位置，C=0时光标不出现。 B=1 时光标出现闪烁，B=0时光标不闪烁。 S/C=0 时，RL=0则光标左移，否则右移。 S/C=1 时，RL=0则字符和光标左移，否则右移。 DL=1 时数据长度为8位，DL=0 时为使用D7-D4共4位，分两次送一字节。 N=0为单行显示，N=1时为双行显示。 F=1 时为510点阵字体，F=0 时为57点阵字体。 BF=1 时LCD忙，BF=0 时LCD就绪。

1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）

指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。

指令2：光标复位，光标返回到地址00H。

指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。

热流道模具指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。

指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。

指令7：字符发生器RAM地址设置。

指令8：DDRAM地址设置。

指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10：写数据。

指令11：读数据。

与HD44780相兼容的芯片时序表如下：

表 3：基本操作时序表

读状态	输入	RS=L，R/W=H，E=H	输出	D0—D7=状态字
写指令	输入	RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲	输出	无
读数据	输入	RS=H，R/W=H，E=H	输出	D0—D7=数据
写数据	输入	RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲	输出	无