1、華東交通大學設計(論文)紙 第 1 頁摘要本系統是一款基于51內核的單片機為主控芯片的單片機顯示系統，該系統由MCU主控制模塊、傳感器檢測模塊、時間檢測模塊、藍牙模塊以及液晶顯示模塊構成，整個系統是由一款基于51內核的深圳宏晶公司出產的STC90C516RD+芯片作為主控制芯片，通過采集多個傳感器的感應數據，將環境溫度、實時時間等信息顯示在液晶屏上并同時通過藍牙可以將數據傳輸到PC機上，經行上位機管理，實時記錄。各個模塊協同工作，通過各種傳感器的數據采集功能，可以很好的把用戶所需信息通過此顯示系統明確的顯示出來。關鍵字：51單片機，傳感器，液晶顯示ABSTRACTThe system intr

2、oduces a 51 microcontroller-based display system, the system consists of a main control module, the detection module, the time get module and the display module. The whole system is made up of STC90C516RD+ whitch made by HongJing company for the main control, through the induction of multiple sensor

3、s data, environment temperature, the information such as real time display on the LCD screen. With various modules to work together, through a variety of sensor data acquisition function, can be very good to display user information needed by the system clearly displayed.Key words: 51MCU, sensor, LC

4、D -display華東交通大學設計(論文)紙 第 2 頁目錄摘要序言一整體設計原理二硬件電路 2.1 主控模塊 2.1.1STC90C516簡介 2.1.2最小系統 2.2 DS18B20溫度檢測模塊2.2.1 DS18B20簡介2.2.2 DS18B20主要特點 2.2.3 DS18B20外圍電路設計 2.3 DS1302實時時鐘模塊 2.3.1 DS1302簡介 2.3.2 DS1302工作原理 2.3.3 DS1302外圍電路設計 2.4 藍牙串口模塊 2.5 液晶顯示模塊 2.5.1 Nokia 5110液晶屏簡介 2.5.2 Nokia 5110外圍電路設計 2.5.3 Nokia

5、 5110液晶屏控制原理三. 軟件設計 3.1 系統主程序設計四調試結果五心得體會參考文獻華東交通大學設計(論文)紙 第 3 頁序言隨著科技的不斷發展，原來在我們生活中用途很廣的led點陣，漸漸滿足不了要求了，我們不可能在一個控制界面上焊上成千上百個led，那樣既笨重，又昂貴。所以，液晶屏出世了，一塊小小的屏幕，卻能夠顯示我們想顯示的任何漢字，能夠顯示我們想要的任何形狀，而且它廉價，一塊液晶顯示屏也就幾十塊錢，遠比一塊笨重的led點陣屏來的便宜，最重要的，是它可以更好的實現人機交換，界面更加的友好，這使得我們的生活越來越離不開液晶屏，可以說假如沒有液晶顯示屏的存在，我們的生活，工業生產等等將落

6、后很多。本系統僅僅只是添加了一些常見的人們生活所需信息，本系統還可以向更好的人機交換界面，更豐富的環境信息采集，更好的自動控制等方面發展，但由于時間有限，暫不予添加，但已預留出I/O，便于項目日后的繼續開發。華東交通大學設計(論文)紙 第 4 頁第一章 整體設計原理該顯示系統由STC90C516主控模塊、DS18B20溫度檢測模塊、DS1302實時時鐘模塊、藍牙模塊以及Nokia 5110 液晶屏顯示系統共同構成。STC90C516主控模塊DS18B20溫度模塊DS1302時鐘模塊Nokia 5110液晶屏藍牙模塊圖1-1 系統組成圖由圖1-1所示，該系統通過STC90C516單片機來控制DS

7、18B20溫度傳感器模塊和DS1302時鐘模塊，使其分別采集溫度信息和時鐘信息，并將檢測到的溫度和時間傳送到Nokia 5110液晶屏上經行顯示，與此同時，將溫度信息傳給藍牙模塊，并通過藍牙模塊傳遞給PC機，以便以溫度的記錄存檔。針對如上功能，我們使用Altium Designer軟件將電路原理圖(圖1-2)以及PCB圖(1-3)繪畫并制作出來，以便于硬件調試。圖1-2 系統整體原理圖華東交通大學設計(論文)紙 第 5 頁圖1-3 系統整體PCB圖第二章 硬件電路2.1 主控模塊2.1.1 STC90C516簡介STC90C516RD+系列單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗單片機，指令代

8、碼完全兼容傳統8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇，內部集成MAX810專用復位電路，時鐘頻率在12MHz以下時，復位腳可直接接地。工作頻率范圍：0-40MHz，相當于普通8051的0-80MHz；片上集成1280字節/512/256字節RAM；3個16位定時器/計數器，其中定時器0可當成2個8位定時器使用。2.1.2 最小系統STC90C516單片機硬件上與傳統8051單片機完全兼容，在單片機的最小系統上，兩者也可完全通用，如圖2-1-1所示。最小系統又由復位電路、振蕩電路、電源電路、外設接口電路等組成。單片機的機器頻率有一個11.0592MHz晶振以及2個30pF

9、電容提供，STC單片機可以通過串口進行燒錄程序代碼，但需冷啟動，故為了燒錄方便，特意制作了一個燒錄接口J7，我們可以通過撥動鈕子開關來經行燒錄程序。華東交通大學設計(論文)紙 第 6 頁圖2-1-1 單片機最小系統2.2 DS18B20溫度檢測模塊2.2.1 DS18B20簡介DS18B20數字溫度傳感器，該產品采用美國DALLAS公司生產的DS18B20可組網數字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣等優點，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。DS18B20芯片封裝如圖2-2-1所示圖2-2-1 DS18B20芯片封裝圖如圖2-2-1所示，DS18B20有

10、兩種封裝，該系統采用PR-35封裝。2.2.2 DS18B20主要特點DS18B20溫度傳感器性能很好，其主要特點如下所述。（1）獨特的單線接口方式：DS18B20 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20 的雙向通訊。（2）在使用中不需要任何外圍元件。（3）可用數據線供電，電壓范圍：+3.0 +5.5 V。（4）測溫范圍：-55 +125 。固有測溫分辨率為 0.5 。（5）通過編程可實現 912 位的數字讀數方式。（6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值。（7）支持多點組網功能，多個 DS18B20 可以并聯在惟一的三線上，實現多點測溫。（8）負壓特性，電源極性接反時

11、，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。2.2.3 DS18B20外圍電路設計DS18B20溫度傳感器與單片機進行數據交換只通過一條信號線，因此DS18B20的外圍電路設計由圖2-2-2所示。圖中標號temp接主控制芯片I/O口。圖2-2-2 DS18B20外圍電路華東交通大學設計(論文)紙 第 8 頁2.3 DS1302實時時鐘模塊2.3.1 DS1302簡介DS1302是由美國DALLAS公司推出的具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘芯片。它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。DS1302時鐘電路接口簡單、價格低廉使用方便，并且，電路采用串行數據傳輸，可為

12、掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能，所以被廣泛的應用于各種領域。圖2-3-1 DS1302引腳圖2.3.2 DS1302工作原理 DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周、時、分、秒進行及時，具有閏年補償功能。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個自己的時鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個31x8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。DS1302的引腳排列，其中Vcc2為主電源，Vcc1為后備電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者

13、中較大者供電。根據圖2-3-1，X1、X2是振蕩源，外接32.768KHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節或多字節數據傳送的方法。當RST為高電平時，所有數據傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數據傳送，I/O引腳變為高阻態。SCLK為時鐘輸入端。華東交通大學設計(論文)紙 第 9 頁2.3.3 DS1302外圍電路設計DS1302外圍電路由振蕩電路與控制電路以及備用電源電路構成，x1、x2

14、接32.768KHz晶振，V2為主電源，接VCC，V1為備用電源，接備用電池；DS1302的5腳、6腳、7腳接到控制芯片上。圖2-3-2 DS1302外圍電路2.4 藍牙串口模塊藍牙模塊是一種集成藍牙功能的PCBA板，可用來短距離無線通訊。藍牙串口模塊可以使原串口設備擺脫線纜的束縛，通訊距離可以達到10米左右，藍牙串口模塊無需了解復雜的藍牙底層協議，只須通過串口將數據發送給藍牙，與藍牙配對的PC機即可通過串口助手接收到數據。藍牙模塊使用AT指令，通過指令，可以更改藍牙模塊的波特率，名稱，配對密碼等，使用簡單方便使得藍牙模塊在很多需要短距離無線傳輸的領域大受歡迎。2.5 液晶顯示模塊2.5.1

15、Nokia 5110液晶屏簡介 Nokia 5110是一款諾基亞經典機型，由于經典緣故，舊機器很多，所以很多電子工程師將舊機器的屏幕拆下來，自行驅動Nokia 5110液晶屏，用于開發的設備顯示，取代LCD1602。華東交通大學設計(論文)紙 第10 頁Nokia 5110 液晶屏具有以下等特點：（1）Nokia 5110液晶屏性價比很高，LCD1602可以顯示32個字符，而Nokia 5110可以顯示15個漢字，30個字符。Nokia 5110裸屏僅幾塊錢，而LCD1602一般15元左右，LCD12864一般幾十元。（2）Nokia 5110的接口簡單，僅五根I/O線即可驅動，LCD1602

16、需11根I/O線，LCD12864需12根。（3）Nokia 5110 液晶屏速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。（4）Nokia 5110 工作電壓3.3V，正常顯示時工作電流200uA以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設備。2.5.2 Nokia 5110 外圍電路設計 圖2-5-1 Nokia 5110 引腳定義圖Nokia 5110液晶屏共有8個引腳，從左到右依次是RST、CS、DC、DIN、CLK、VCC、BLC以及GND，其中前5個引腳為液晶屏的顯示控制引腳，控制液晶屏的顯示內容，BLC為液晶屏的背光控制引腳，此引腳Nokia 5110裸屏并不具

17、有，而是后有電子愛好者為此液晶屏添加上led背光才有此引腳，我們可以接個滑動變阻器來調節液晶屏的背光亮度。圖2-5-2 Nokia 5110外圍電路圖華東交通大學設計(論文)紙 第11 頁2.5.3 Nokia 5110液晶屏控制原理Nokia 5110液晶屏是基于由Philips半導體公司生產的PCD8544驅動芯片而制成的。PCD8544是一塊低功耗的CMOS LCD控制驅動器，設計為驅動48行84列的圖形顯示。內部集成顯示功能、LCD電壓及偏置電壓發生器、振蕩器等，與微控制器之間使用串行總線傳送數據，串行界面速度高達4.0Mbits/S。圖2-5-3 PCD8544原理方塊圖 圖2-5-

18、4 PCD8544引腳圖PCD8544包含48行和84列驅動器，連接適當的序列偏置電壓來顯示數據，不用的引腳可懸空。數據以字節為單位下載到PCD8544的48*84位顯示數據RAM矩陣，列通過地址指針尋址，尋址范圍為：X 083，Y 05。地址不允許超出這個范圍。在垂直尋址模式，Y地址在每個字節之后遞增。經過最后的Y地址后，Y繞回0，X遞增到下一列的地址。在水平尋址模式，X地址在每個字節之后遞增，經過最后的X地址之后，X繞回0，Y遞增到下一行的地址。圖 2-5-5 PCD8544串口傳送1個字節時序圖 圖 2-5-6 PCD8544串行總線復位功能（SCE）圖華東交通大學設計(論文)紙 第12 頁表2-5-1 PCD8544控制指令集表 2-5-2 PCD8544控制指令集副表 接電源后，PCD8544內部寄存器和RAM的內容不確定。所以必須應用一個RES脈沖，所有的內部寄存器在指定的時間內，通過外部RES脈沖（低電平）復位。華東交通大學設計(論文)紙 第13 頁第三章 軟件設計3.1 系統主程序設計開始模塊初始化調用D