本文我们要利用无字库12864液晶模块来自制一个小小日历钟,最图终效果图见图1。
这个小小日历钟有什么特点呢?
1、电路简单,使用元件少,容易制作,核心就是单片机ATMega8L和日历钟忡1302。
2、全部使用低压元件,3V电压就可以工作。
3,使用自编的小字模和图形界面使得显示具有特色:在文字界面可以清晰地读出当前的日期和时间,而且加入一个小动画使显示更加生动,在图形界面使用模拟刻度和指针动态指示当前时间,两个界面柙按键切换。
图2电路原理
4、电源制作在独立的小电路板上,调试程序时插入使用USB供电的3.3V稳压电源,完毕后可以取下,插上开关,使用电池供电。
5、不用背光时耗电很小(全机约3mA),可以使用圆片锂电池CR2O32供电。
日历钟安装在一块50mm x50mm小万用板上。外形见图1。
电路原理
电原理图见图2,液晶型号如前述,单片机就是AVR的ATMega8L-8PU(以下简称M8),可以在低电压下工作,M8 的PD口控制液晶,主要就是控制串行写入显示数据。DS13O2(以下简称1302)是常用的日历时钟芯片,32768Hz晶体B是它的振荡源。在它内部有10个命令寄存器用来存储日期、时间的数值并控制芯片工作,M8通过PB0PB1、 PB2控制1302的RST、SCLK、I/O:RST为高时才能读写1302,读写都是让数据在I/O串行传送,当SCLK上升沿时写入1位地址或数据,写入1位地址或数据。写入地址后每当SCLK下降沿时则读出数据。读写都是从最低位开始,受SCLK时钟同步。接通电源后它必须通过单片机程序启动计时,只要有电源或者各用电源存在,它就能一直工作下去,和单片机是否工作无关。连接在M8的PC口的4个轻触按键,S1,S2,S3用于调校时问:分别为确认修改、移动光标,修改数值;S4用于界面切换。电源包插两部分 :圆片电池CR2O32通过二极管VD1连接到1302的VCC1作为后各电源、以便在关机时也能使1302继续工作,另一路可通过开关S5给液晶、MB、1302的VCC2供电,在调试时为了避免消耗电池,接入了另—个5∨转3.3V的小稳压板,用微型∪SB接口从外部取得5V电源。调试好后,取下稳压板,在插孔上插上小拨动开关S5,就可以使用锂电池了。注意二极管VD1不可省略,因为按照1302的说明书,VCC2高于VCC1时由VCC2电,VCC2低于VCC1时由VCC1供电,在用电池时,由于有二吸管,VCC2比VCC1高,电池正常供电,关断电池时,VCC2为0,电池通过二极管作为后各电源,符合要求 ,保证电路正常工作。
硬件制作
这个日历钟电路简单所需元器件很少。集成电路使用双列直插插座,液晶焊上90度插针排和焊在万用板上的90°排针插座插接。6线编程口,电源部分插座使用了圆孔2.54mm间距插座条。电池使用圆锂电池CR2O32。采用一块5cm见方的万用板安装全部元件,首先截取—段90°排针座,焊在电路板背面上方中央,作为液晶插座,M8的IC插座也要装在电路板背面,为此把它的引脚往外弯折,按照液晶插座引脚对应的位置定位IC插座, 先焊上RC复位元件以及—些相关连线,然后把MB插座定位,接焊在电路板焊盘上。1302插座依据M8插座定位,和32768HZ晶体一起也是焊在电路板反面。这种非常规安装虽然不尽合理,但有效利用了万用板的安装面积(否则液晶占用的—块不便利用),而且可使液晶和MB和1302之间的连线变得非常简单,直接用焊锡连通即可。在电路板正面,还要安装轻触按键、电池窠、编程插孔排、电源块插孔。两面元器件布置见图3和图4。另用—小块万用板焊上微型USB插座、滤波电容、低压稳压器LM1117-3.3以及和时钟板电源插孔对应的IC插针。
焊接液晶90°插针排时,可把它先插八已经焊在电路板上的排针座,再焊接液晶上的镀金焊盘,注意保持液晶和电路板的平行,所以插针不能在液晶上插到底。
因为LCD背光对于区区2OOmAh容量的小锂电池来说,50mA电流显得耗电太大,所以就没有安装背光电源接线,如果需要安装最好接到外部电源上而不要使用小电池。
编程
电路虽然简单,但是要让不带字库的LCD、1302在M8的统一领导下有条不紊地工作,所以具体编程必须解决以下问题。
图7程序流程
1、让时钟走动起来,而且可以通过按键设定或修改当前数据。
2、让液晶显示时钟芯片当前提供的信息:年月日时分秒,两个显示界面的按时刷新。
3、制作字模和图形界面编程。
以上第1点,就是用M8控制1302。我们可以按照它的时序要求编列一些函数,另外在程序中建立—个数组DateTme[7]用来存放从1302读出的年月日时分秒,作为数据刷新依据;第2点,主要是在LED上显示这个数组当前的数据(要注意1302存放日期时间的格式是BCD码,所以存取之前必须先进行数制转换)。数据刷新实际上就是查询1302当前“秒”是否等于上次查询结果,如不等于则已经过去1秒,在数组记下新秒,刷新显示“秒”-当然是1秒刷新一次;而且当秒更新为O日寸要更新“分”……·以此类推。第3点上次已有叙述使用,畔畔字模的方法,其中编制了8 x 8小数字、1 2×16数字、16×1 6汉字几种字模用于不同的显示位置,另外有个小鸡啄米的动画,可以在16点阵字模工具中用鼠标点击,分别画出小鸡低头和小鸡抬头两个图案,在秒刷新时交替显示即可。用字模软件制作好所需的字模后,把所有常量字模数组定义放在头文件miniClock中,这些数组全部放在FLASH区。
图形界面的模拟指示针、刻度的制作也不困难,只要事先规划出水平刻度长度,起点和终点坐标画出水平线,垂直刻度则按照刻度位置画出短垂直线,指示地则是在刻度上方或下方垂直直线,它的位置要计算好,根据时间数据刷新而改变。
标题“小小日历钟”是个汉字串,用一个汉字串显示函数Vold show-string1616(ucharx,uchary,uchar * string,uchar string_length);参数是显示起始列、页、字串指针、字串长度,同时要事先定义—个以上指针所指的字串数组,此数组的元素是待显示的字模在字模数组的位置。
整个程序流程见图7,左远是主流程,右边是年日月时分秒更新流程。
调试
硬件焊好后,反复检查无误 不插M8、1302和LCD锂电池,插上稳压小板,接通USB电源,测试M8插座,1302插座,编程口和LCD的VCC电源应为正常3.3V,拆下稳压断电,插上锂电池,1302插座8脚应为2.4V,插上S5并接通,VCC应为3∨,至此电池没有问题了。拔掉S5,插上M8、液晶和1302,插上稳压板和USB电源,如果你从末使用过这种LCD,不妨自己先编制一些小程序(例如启动、初始化M8和液晶后,用不同的参数运行清屏函数)观察液晶显示是否如同预期,如果没有反应要再次检查程序中对M8引脚定义是否和你的实际硬件接线一致,这个小液晶和别的一些液晶不同,不需要硬件调整对比度夏,不会因此对比度调节不当而不显示(除非你修改了默认值)。这—关先过了再往下走。往M8下载程序,如果一切正常,画面会立即出来。不过现在的口期、时间不对、按动S2最下面一行日期时间的分隔符上会呈现竖线光标,连续按S2光标会循环右移,在光标停下的位置按动S1,在上面就会出现设定值,反复按动会循环递增,就这样逐—调节日期和时间,如图5所示。最后按下S3,新的时间就存入1302了,并能按秒刷新。现在插上电池,一切就好了。如图 6所示,可见时、分已经改为新的设定值。可以去掉稳压板,虽然液晶熄灭,可是1302还在闷声不响地运行,如果你插上开关S5再接通,液晶又亮了。为了节省电池消耗,不要老是开着它。如同老式怀表,看表前再按开盖子。
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