1、摘 要在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示(LCD)并不陌生LCD智能顯示模塊不但可以顯示字符，漢字和圖形，同時(shí)具有可編程功能，且與單片機(jī)接口比較方便，如液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通用器件，如在計(jì)算器，萬用表，電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字，專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用中用液晶顯示作為輸出器件有很多優(yōu)點(diǎn)，如顯示質(zhì)量高，不閃爍；數(shù)字接口式，使得和單片機(jī)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作方便；體積小，重量輕；而且相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)TC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 專用字符 液晶顯示器LCD1602 目 錄摘要1第一章 緒論

2、11.1 課題背景21.2 課題設(shè)計(jì)目標(biāo)2 課題設(shè)計(jì)的主要工作3第二章 硬件設(shè)計(jì)42.1 LCD1602 簡(jiǎn)介5.1 LCD1602引腳功能7 IIC總線10.1 IIC總線的特點(diǎn)11.2 IIC協(xié)議總線信號(hào)時(shí)序9.3 IIC總線器件尋址方式72.3 系統(tǒng)電路圖7第三章 軟件設(shè)計(jì)73.1 系統(tǒng)框圖73.2 程序清單7第四章 調(diào)試7第五章 總結(jié)7參考文獻(xiàn)7致 謝71緒論當(dāng)今時(shí)候是一個(gè)信息化的時(shí)代，信息的重要性不言而喻的，獲取手段顯得尤其重要。人們所接受的信息有70%來自于人的視覺，無論用何種方式獲取的信息最終需要有某種顯示方式來表示。在當(dāng)代顯示技術(shù)中，主流的有LED顯示屏和LCD液晶顯示，而在這

3、些顯示技術(shù)中，尤其以液晶顯示器LCDLiquid crystal display為代表的平板顯示器開展最快，應(yīng)用最廣。LCD是典型的發(fā)光器件，它一材料科學(xué)為根底，綜合利用了精密機(jī)械，光電及計(jì)算機(jī)技術(shù)，并正在微機(jī)械，微光學(xué)，纖維光學(xué)等前沿領(lǐng)域研究根底上，向高集成化，智能化方向開展。液晶顯示技術(shù)開展迅猛，市場(chǎng)預(yù)測(cè)說明，液晶顯示平均年銷售呈增長(zhǎng)10%13%，不久的將來有可能取代CRT，成為電子信息產(chǎn)品的主要顯示器件，另外，液晶顯示器對(duì)空間電磁輻射的干擾不敏感，且在緊湊的儀器空間不需要專門的屏蔽保護(hù)，因而課大大簡(jiǎn)化儀器的結(jié)構(gòu)和制造本錢，在各種便攜式儀器，儀表將會(huì)越來越廣泛的應(yīng)用。特別是在電池供電的單片

4、機(jī)產(chǎn)品中，液晶顯示更是必選的顯示器件。本設(shè)計(jì)是基于AT89C51芯片單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合1602液晶顯示模板等外圍電路，通過軟件程序，來實(shí)現(xiàn)液晶顯示英文字母和數(shù)字。本次設(shè)計(jì)的目的在于利用單片機(jī)和LCD1602來顯示英文字母和數(shù)字。1對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊的各個(gè)功能進(jìn)行深入分析和研究，在對(duì)課題所采用的方案進(jìn)行可行詳細(xì)的研究后設(shè)計(jì)具體功能電路。2熟悉所選芯片的功能并完成具體電路設(shè)計(jì)。3對(duì)系統(tǒng)的最終指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，針對(duì)系統(tǒng)的缺乏，進(jìn)行分析并提出一些改正方法。2 單片機(jī)的概述目前單片機(jī)滲透到了我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)

5、據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的平安保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及遠(yuǎn)程控制玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域中的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，因而在許多行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，并且在諸多領(lǐng)域中都發(fā)揮了無可比較的巨大作用。和特點(diǎn)單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、輸入輸出接口都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供給不用外接硬件和節(jié)約本錢。單片機(jī)也被稱為微控制器

6、Microcontroller，是因?yàn)樗钤绫挥糜诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)的芯片內(nèi)僅由CPU的專用處理器開展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用在檢測(cè)、控制領(lǐng)域中，具有如下特點(diǎn)：1、體積小、控制功能強(qiáng)、本錢低。因而可以方便地組裝各種智能式控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)、電、儀一體化。2、易擴(kuò)展。很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，為應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來極大方便。3、可靠性好、使用溫度范圍寬。在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠的工作，這是其他機(jī)種無法比較

7、的。4、種類多，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開發(fā)工程師有很大的選擇余地。大局部產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代。5、低功耗。現(xiàn)在新型單片機(jī)的功耗越來越小，供電電壓從5V降低到了3.2V，甚至1V，工作電流從mA降到µA級(jí)，工作頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待、暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等。6、可以采用C語言開發(fā)環(huán)境，具有友好的人機(jī)互交環(huán)境。大多數(shù)單片機(jī)都提供基于C語言開發(fā)平臺(tái)，并提供大量的函數(shù)供使用，這使產(chǎn)品的開發(fā)周期、代碼可讀性、可移植

8、性都大為提高。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Micro Computer)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它是一種把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理單元CPU、一定容量的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行口等制作在一塊芯片中的計(jì)算機(jī),從而實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)的根本功能5。單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)，在家用電器、智能化儀器、工業(yè)控制以及火箭導(dǎo)航尖端技術(shù)領(lǐng)域都發(fā)揮著十分重要的作用6。單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下列圖所示。 單片機(jī) 接口電路及外設(shè)等 + + 軟 件 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 圖2.2 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 圖2.3

9、 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)組成示意圖單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)芯片，在實(shí)際應(yīng)用中通常很難直接把單片機(jī)和受控對(duì)象進(jìn)行電氣連接，而是必須外加各種擴(kuò)展接口電路以至外部設(shè)備，連同受控對(duì)象和單片機(jī)程序軟件構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，配以輸入、輸出、顯示、測(cè)量和控制等外圍電路和軟件能實(shí)現(xiàn)一種或多種功能的實(shí)用系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成示意圖如上圖所示7。單片機(jī)技術(shù)在不斷的開展，它反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)水平。在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來越多，但是，要求也越來越高。下面分別就這三個(gè)方面說明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況。 1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

10、的進(jìn)步 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器，A/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器，串行通信接口，Watchdog電路，LCD控制器等。有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90。因此，這類單片機(jī)十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。 為了能在變頻控制中方便使用單片機(jī)，形成最具經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機(jī)有Fujitsu公司的M

11、B89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在這些單片機(jī)中，脈寬調(diào)制電路有6個(gè)通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核TrCore結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級(jí)芯片System on a chip概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)由三個(gè)核組成：一個(gè)是微控制器和DSP核，一個(gè)是數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器核，最后一個(gè)是外圍專用集成電路ASIC。這種單片機(jī)的最大特點(diǎn)在于把DSP和微控制器同時(shí)做在一個(gè)片上。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。這些單片機(jī)都是高檔單片機(jī)，MCU都是32位的，而DSP采用16或

12、32位結(jié)構(gòu)，工作頻率一般在60MHz以上。 2、功耗、封裝及電源電壓的進(jìn)步 現(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來越小，特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等工作方式。而單片機(jī)的封裝水平也大大提高，隨著貼片工藝的出現(xiàn)，單片機(jī)也大量采用了各種合符貼片工藝的封裝方式出現(xiàn)，以大量減少體積。在這種形勢(shì)中，Microchip公司推出的8引腳的單片機(jī)特別引人注目。這是PIC12CXXX系列。它含有0.52K程序存儲(chǔ)器，25128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，6個(gè)I/O端口以及一個(gè)定時(shí)器，有的還含4道A/D ，完全可以滿足一些低檔系統(tǒng)的應(yīng)用。擴(kuò)大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是今天

13、單片機(jī)開展的目標(biāo)之一。目前，一般單片機(jī)都可以在3.35.5V的條件下工作。而一些廠家，那么可以生產(chǎn)出在2.26V的條件下工作的單片機(jī)。 3、工藝上的進(jìn)步 現(xiàn)在的單片機(jī)根本上采用CMOS技術(shù)，但已經(jīng)大多數(shù)采用了0.6um以上的光刻工藝，有個(gè)別的公司，如Motorola公司那么已采用0.35um甚至是0.25um技術(shù)。這些技術(shù)的進(jìn)步大大地提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和可靠性。單片機(jī)在目前的開展形勢(shì)下，表現(xiàn)出幾大趨勢(shì)：1、可靠性及應(yīng)用越來越水平高，和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向；2、所集成的部件越來越多，NS美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的單片機(jī)已把語音、圖像部件也集成到單片機(jī)中，也就是說，單片機(jī)的意義只是在于單片集

14、成電路，而不在于其功能了。如果從功能上講它可以講是萬用機(jī)。原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路；3、功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的開展及系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提高，單片機(jī)還會(huì)不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來越小，甚至難以識(shí)別。2.3編程語言的選擇在1972年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.Ritchie在B語言的根底上最終設(shè)計(jì)出了一種新的語言，他取了BCPL的第二個(gè)字母作為這種語言的名字，這就是C語言。在眾多的程序設(shè)計(jì)語言中，C語言簡(jiǎn)潔緊湊，語言表達(dá)能力強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)化的流程控制有助于編制結(jié)構(gòu)良好的程序。C語言程序經(jīng)編譯后生成的目標(biāo)程序代碼效率高，幾

15、乎可以與匯編語言媲美。C語言既具備高級(jí)語言使用方便、接近自然語言和數(shù)學(xué)語言的特性，同時(shí)也具備對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的良好操縱和控制能力。C語言可移植性好，一個(gè)C語言源程序可以不做改動(dòng)，或者稍加改動(dòng)，就可以從一種型號(hào)的計(jì)算機(jī)移轉(zhuǎn)到另外一種型號(hào)的計(jì)算機(jī)上編譯運(yùn)行。因此，C語言被廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的開發(fā)。所以本系統(tǒng)以C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，增加了程序的可讀性和可移植性，便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔了。2.4 主控單片機(jī)80C51是一種高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)，它帶有4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFlash Programm

16、able and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的80C51是一種高效微控制器， 80C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。80C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案8。80C51引腳即外觀如下圖。圖2.4 80C51引腳外觀圖2.5 80C51接口說明Vss(20腳)：接地。VCC(40腳)：主電源+

17、5V。XTAL1(19腳)：接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該端引腳必須接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2(18腳)：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是個(gè)振蕩電路反相放大器輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。假設(shè)需采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。RST(9腳)：?jiǎn)纹瑱C(jī)剛剛接上電源時(shí)，其內(nèi)部各存放器處于隨機(jī)狀態(tài)，在該腳輸入24個(gè)時(shí)鐘周期寬度以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。PSEN(29腳)：在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。CP

18、U在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中兩次生效。不過，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。PSEN端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。我們根據(jù)PSEN、ALE和XTAL2輸出端是否有信號(hào)輸出，可以判別80C51是否在工作。ALE/(30腳)：地址鎖存控制信號(hào)(ALE)是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，此引腳()也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可以用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位

19、置“1，ALE操作將無效。這一位置“1，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否那么，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位(地址為8EH的SFR的第0位)的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。EA/VPP(31腳)：當(dāng)EA端輸入高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦?KB時(shí)，將自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA輸入低電平時(shí)，CPU僅訪問片外程序存儲(chǔ)器。在對(duì)87C51EPROM編程時(shí)，此引腳用于施加編程電壓VPP。輸入/輸出引腳：(1) P0.7  (39腳32腳)。(2) P1.7  (1腳 8 腳)

20、。(3) P2.7  (26腳21腳)。(4) P3.7  (10腳17腳)。80C51單片機(jī)P3口的第二功能如表2.1所示。表2.1 80C51單片機(jī)P3口第二功能引腳號(hào)第二功能RXD串行輸入線TXD串行輸出線(外部中斷0輸入線) (外部中斷0輸入線)T0定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入T1定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出)(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出)一個(gè)1LCD1602顯示系統(tǒng)由單片機(jī)80C51，LCD1602模塊，單片機(jī)的時(shí)鐘復(fù)位電路和P0口的上拉電阻組成。本章主要介紹了單片機(jī)的定義和特點(diǎn)，重點(diǎn)描述了單片機(jī)開展現(xiàn)狀和未來的開展趨勢(shì)

21、，最后簡(jiǎn)單地介紹了選擇的編程語言。3設(shè)計(jì)要求和方案論證3.1 設(shè)計(jì)要求1設(shè)計(jì)鍵盤，鍵盤功能包括模式選擇輸入。 2選擇LCD1602顯示器,不同方式顯示內(nèi)容。3設(shè)計(jì)單片機(jī)及相應(yīng)的外圍接口實(shí)現(xiàn)LCD顯示驅(qū)動(dòng)模塊的電路設(shè)計(jì)。4編制相應(yīng)的控制軟件，完成Proteus軟件仿真和實(shí)物。3.2 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證方案一：8031芯片內(nèi)部無ROM，需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器,由此造成電路焊接的困難，況且使用8031還需要另外購(gòu)置其他的芯片，從而造成本錢比較高，且性價(jià)比低。方案二：80C51芯片內(nèi)部有ROM，且片內(nèi)ROM全部采用Flash ROM，它能夠在3V的超低壓工作，與51系列單片機(jī)完全兼容。AT89C5

22、1是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器 FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。因此，本設(shè)計(jì)選擇80C51芯片。3.3 顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)

23、態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價(jià)格適中,對(duì)于顯示數(shù)字適宜,采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),雖然占用的單片機(jī)口線少，但連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，所以也不用此種作為顯示。方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合,假設(shè)采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi),且價(jià)格也相對(duì)較高,所以在此也不用此種作為顯示。 方案三：采用1602液晶顯示屏,該液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,內(nèi)置192種字符，可顯示大量符號(hào)、數(shù)字,清晰可見,而且功率消耗小壽命長(zhǎng)抗干擾能力強(qiáng)。所以在此設(shè)計(jì)中采用1602液晶顯示屏。3.4電路設(shè)計(jì)最終方案決定綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用STC89C52作為主控

24、制芯片，LCD1602作為顯示模塊。3.5本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能和萬年歷系統(tǒng)硬件平臺(tái)的選擇，比較了主控模塊，時(shí)鐘模塊，顯示模塊，溫度采集模塊中不同器件的優(yōu)劣，最后確定了電路設(shè)計(jì)的整體方案。這也是完成設(shè)計(jì)的先決條件。4硬件模塊設(shè)計(jì)4.1 LCD顯示模塊4.1.11602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符工作電流:2.0mA(5.0V)字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm4.1.2在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示

25、器CRT那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來到達(dá)顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。功耗低相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。4.1.3 LCD1602引腳功能圖2.1 LCD1602引腳圖1602點(diǎn)陣字符液晶模塊(LCM)引腳及功能:1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳無背光或16腳帶背光接口，各引腳接口說明如表10-13所示:編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1

26、VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極表10-13：引腳接口說明表第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地時(shí)比照度最高，比照度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時(shí)選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)R

27、S和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。4 .1.4 LCD1602顯示模指令集1清屏功能：清DDROM值和AC值2歸位功能：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H3輸入方式設(shè)置功能：設(shè)置光標(biāo)，畫面移動(dòng)方式。其中：I/D=1：數(shù)據(jù)讀寫操作后，AC 自加一；I/D=0：數(shù)據(jù)讀寫操作后，AC 自減一；S=1：數(shù)據(jù)讀寫操作，畫面平移；S=0：數(shù)據(jù)讀寫操作，畫面不

28、動(dòng)；4顯示開關(guān)控制功能：設(shè)置顯示、光標(biāo)和閃爍開關(guān)。其中：D 表示顯示開關(guān)，D=1 為開，D=0 為關(guān)；C 表示光標(biāo)開關(guān)，C=1 為開，C=0 為關(guān)；B 表示閃爍開關(guān)，B=1 為開，B=0 為關(guān)。5光標(biāo)、畫面位移功能：光標(biāo)、畫面移動(dòng)。其中：S/C=1 畫面移動(dòng)一個(gè)字符位；S/C=0 光標(biāo)移動(dòng)一個(gè)字符位；R/L=1:右移；R/L=0 左移。6功能設(shè)置功能：工作方式設(shè)置初始化指令。其中：DL=1，8 位數(shù)據(jù)接口；DL=0，4 位數(shù)據(jù)接口；N=1，兩行顯示；N=0，一行顯示；F=1，5*10 點(diǎn)陣顯示；F=0,5*7 點(diǎn)陣顯示。7CGRAM 地址設(shè)置功能：設(shè)置CGRAM 地址，A5A0=03FH。8D

29、DRAM 地址設(shè)置功能：設(shè)置DDRAM 地址。其中：N=0，一行顯示A6A0=04FH；N=1 兩行顯示，首行A6A0=02FH，次行A6A0=4067H。9讀BF 及AC 值功能：讀忙BF 和地址計(jì)數(shù)器AC 的值。其中：BF=1：忙，BF=0：準(zhǔn)備好。此時(shí)AC 值意義為最近一次地址設(shè)置CGRAM 或DDRAM定義。10寫數(shù)據(jù)功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，數(shù)據(jù)寫入CGRAM 或DDRAM 中。11讀數(shù)據(jù)功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，從CGRAM 或DDRAM 數(shù)據(jù)讀出。4.1.5 根本操作時(shí)序表讀寫操作時(shí)序如圖10-55和10-56所示：圖10-55 讀操作時(shí)序圖10-56 寫操作時(shí)序 矩陣鍵

30、盤方法一： 逐行掃描：我們可以通過高四位輪流輸出低電平來對(duì)矩陣鍵盤進(jìn)行逐行掃描，當(dāng)?shù)退奈唤邮盏降臄?shù)據(jù)不全為1的時(shí)候，說明有按鍵按下，然后通過接收到的數(shù)據(jù)是哪一位為0來判斷是哪一個(gè)按鍵被按下。方法二： 行列掃描：我們可以通過高四位全部輸出低電平，低四位輸出高電平。當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)，低四位不全為高電平時(shí)，說明有按鍵按下，然后通過接收的數(shù)據(jù)值，判斷是哪一列有按鍵按下，然后再反過來，高四位輸出高電平，低四位輸出低電平，然后根據(jù)接收到的高四位的值判斷是那一行有按鍵按下，這樣就能夠確定是哪一個(gè)按鍵按下了。4.2.2 矩陣鍵盤工作原理在一般應(yīng)用中，鍵盤按其接線方法有：直接式鍵盤、行列式鍵盤又稱矩陣鍵盤、串轉(zhuǎn)并

31、鍵盤等；在實(shí)驗(yàn)箱中，采用4×4的行列式鍵盤，即鍵盤排列為4行、4列，共16個(gè)按鍵。 4×4 鍵盤的電路圖如圖 2-1 所示，分別定義這 16 個(gè)按鍵盤為 KEY116。圖 2-1 4×4 鍵盤電路圖圖中 C1C4 為 4×4 鍵盤的列掃描線，L1L4 為 4×4 鍵盤的行掃描線。 行列式鍵盤的操作一般完成兩個(gè)任務(wù)，一是檢測(cè)是否有鍵被按下，二是識(shí)別被按下的鍵是哪一個(gè)。一般會(huì)采用行列掃描法，可以同時(shí)完成上述兩項(xiàng)任務(wù)。根本的掃描原理是： 先使行掃描線輸出高電平，然后讀取列掃描線的狀態(tài)，得到與按鍵橫向位置對(duì)應(yīng)的4位列碼；如果是有鍵被按下時(shí)，那么對(duì)應(yīng)的列

32、掃描線必然會(huì)被讀回高電平，如果是無鍵盤按下時(shí)，那么讀取的列碼必定全是0。這也就可以判斷有無按鍵的按下了。 一旦檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，還需要有一個(gè)延時(shí)的消除抖動(dòng)的操作，以消除按鍵時(shí)帶有的抖動(dòng)信號(hào)；一般延時(shí)在15ms左右即可。延時(shí)后，如還能檢測(cè)到有按鍵按下，那么可確定當(dāng)前是有鍵按下，可進(jìn)入獲取鍵值的操作。 獲取鍵值時(shí)，采用行列依次掃描的方法。首先使第一行掃描線輸出高電平，其它的行掃描線輸出低電平，然后讀取列掃描線的狀態(tài)，得到列碼；如果本行無鍵按下，那么得到的列碼為全0，并掃描下一行；如本行有鍵按下，那么會(huì)讀取到對(duì)應(yīng)的列碼值，并退出掃描，進(jìn)行鍵值計(jì)算。當(dāng)?shù)谝恍袙呙铔]有檢測(cè)到按鍵時(shí)，那么掃描下一行，即使第

33、二行掃描線輸出高電平，其它行掃描線輸出低電平，其它與前面所述類似。 在行列掃描時(shí)，可以用一個(gè)變量記錄下當(dāng)前掃描的行號(hào)，在計(jì)算鍵值時(shí)可以利用此行號(hào)以及列碼得知是哪一行、哪一列上的按鍵按下了。如：當(dāng) S5 按下時(shí)，應(yīng)該檢測(cè)出第二行掃描時(shí)讀到有效的列碼 0001C4C1。4.2.3 鍵盤電路的設(shè)計(jì)鍵盤可分為兩類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是較多按鍵20個(gè)以上和專用驅(qū)動(dòng)芯片的組合，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼，無需系統(tǒng)軟件干預(yù)。通用計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤就是編碼鍵盤。在智能儀器中，使用并行接口芯片8279或串行接口芯片HD7279均可以組成編碼鍵盤，同時(shí)還可以

34、兼顧數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)，其相關(guān)的接口電路和接口軟件均可在芯片資料中得到。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時(shí)，采用編碼鍵盤可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。非編碼鍵盤本錢低廉。從本錢角度出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用的是非編碼鍵盤。如圖 圖4.2.3 6*6矩陣鍵盤電路 5 軟件設(shè)計(jì) LCD1602的軟件規(guī)劃LCD1602顯示的程序主要包括以下功能模塊： 1、讀鍵程序、判鍵程序段等局部； 2、基于LCD液晶顯示屏的顯示模塊； 3、主模塊，為系統(tǒng)的初始化5.2 鍵盤掃描的程序設(shè)計(jì) 鍵盤掃描子程序，首先讀出P1的低四位，然后讀出P1口的高四位。然后鍵值并顯示緩存。然后將鍵如的值轉(zhuǎn)換為ASCII碼然后就可以軟件來設(shè)置硬件按鍵各個(gè)鍵代

35、表的內(nèi)容。 讀鍵程序使用的是反轉(zhuǎn)法讀鍵，不管鍵盤矩陣的規(guī)模大小，均進(jìn)行兩次讀鍵。第一次所有行線均輸出低電平，從所有讀入鍵盤信息列信息；第二次所有列線均輸出低電平，從所有行線讀入鍵盤信息行信息。數(shù)字鍵按下那么將相應(yīng)的數(shù)字送入緩存區(qū)，功能鍵按下那么執(zhí)行相應(yīng)的程序。 5.3 顯示模塊的程序設(shè)計(jì)顯示模塊程序首先要對(duì)顯示模塊進(jìn)行初始化；然后控制光標(biāo)的位置；定義液晶顯示的控制端口，用指令完成；然后設(shè)置清屏、關(guān)閉顯示、歸位、開顯示、顯示位置的首地址等等。顯示模塊的流程圖如圖5.3所示：開 始LCD初始化寫第一行代買是否寫完寫第二行代買停在這里顯示是否寫完N整個(gè)屏幕向右移NY6 系統(tǒng)仿真Proteus內(nèi)容全面

36、包括其能實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括軟件局部的匯編、C51 等語言的調(diào)試過程，也包括硬件接口電路中的大局部類型。對(duì)同一類功能的接口電路，可以采用不同的硬件來搭建完成，因此采用Proteus 仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服了用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板教學(xué)中硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。6.1 仿真環(huán)境介紹Proteus是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其外圍電路(如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA，局部SPI器件，局部IIC器件)14。當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都

37、找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是對(duì)于單片機(jī)愛好者，或者簡(jiǎn)單的開發(fā)應(yīng)該是比較好的選擇。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)存放器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。KeilC51是美國(guó)KeilC Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀

38、性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。KeilC5軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能表達(dá)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。6.2 仿真過程與結(jié)果測(cè)試?yán)靡陨蟽煞N軟件，就可以進(jìn)行仿真了。這里以一個(gè)LCD1602字符顯示為例說明。6.2.1 繪制電路圖運(yùn)行PROTEUS的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置VIEW菜單下的捕捉對(duì)齊和SYSTEAM下的顏色

39、、圖形界面大小等工程。通過工具欄中的P (從庫(kù)中選擇元件命令)命令，在PICK DEVICES窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，將電路圖繪制完畢。6 HEX文件的生成利用KEIL51生成HEX文件。具體方法如下：(1) 翻開單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)KEIL uVision，單擊“uVision菜單中的“PROJECT，在此下拉菜單中單擊“NEW PROJECT后。彈出“CREAT NEW PROJECT對(duì)話框。鍵入新建工程名稱。(2) 鍵入新建工程名并單擊“確定后，在彈出的“SELECT DEVICE對(duì)話框中選擇適宜的單片機(jī)型號(hào)，如80C51。(3) 單

40、擊“uVision菜單中的“FILE，在此下拉菜單中選擇“NEW后，翻開一個(gè)空的文本編輯口，在此窗口總鍵入程序，創(chuàng)立新的源程序“一個(gè)LCD1602字符顯示.C(如是匯編語言程序的話為“一個(gè)LCD1602字符顯示.ASM)文件。(4) 在左邊的“PROJECT窗口的“FILE頁(yè)中單擊文件組，再單擊鼠標(biāo)右鍵后，在彈出的窗口中選中“ADD FILES TO GROUP “SOURCE GROUP1選項(xiàng)，將“一個(gè)LCD1602字符顯示.C程序?qū)氲健癝OURCE GROUP 1中。(5) 在“PROJECT下拉菜單中，選擇“OPTIONS FOR TARGET對(duì)話框，在此對(duì)話框中“OUTPUT選項(xiàng)卡中

41、的“CREAT HEX FILE選項(xiàng)。(6) 在“PROJECT下拉菜單中，選擇“REBUILD ALL TARGET FILES項(xiàng)。假設(shè)程序編譯成功，將生產(chǎn)“一個(gè)LCD1602字符顯示.HEX文件。6.2.3 調(diào)試與結(jié)果 在PROTEUS ISIS編輯窗口中，單擊鼠標(biāo)右鍵選中單片機(jī)80C51并單擊鼠標(biāo)左鍵，彈出“EDIT COMPONET對(duì)話框，在此對(duì)話框的“CLOCK FREQUENCY欄中設(shè)置單片機(jī)晶振頻率為12MHz，在“PROGRAM FILE欄中單擊瀏覽選中KEIL生成的HEX文件15。單擊運(yùn)行，就可以看到仿真的結(jié)果了。本設(shè)計(jì)中顯示的是“welcome！的字樣，下列圖4.1為顯示“

42、welcome！字樣。4.3 小結(jié)采用PROTEUS進(jìn)行單片機(jī)仿真，可以大大縮短單片機(jī)的開發(fā)周期。它不僅能仿真單片機(jī)CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。本系統(tǒng)仿真結(jié)果，滿足設(shè)計(jì)需求。實(shí)際操作靈活，使用方便。7 仿真結(jié)果和實(shí)物驗(yàn)證系統(tǒng)仿真電路圖仿真結(jié)果圖實(shí)物驗(yàn)證實(shí)物驗(yàn)證7.2 6*6矩陣鍵盤顯示系統(tǒng)電路仿真結(jié)果9 總 結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，我熟悉和掌握了IIC 的原理及其應(yīng)用，能夠初步使用LCD1602 顯示字符等。本課題的程序設(shè)計(jì)是基于C語言的，C 語言具有方便，快速，高效。當(dāng)然本設(shè)計(jì)也存在缺乏之處，由于LCD1602 只能顯示字符，而不能顯示漢字和圖

43、片，如果想要顯示漢字和圖片的話，需要用到12832 等的LCD 模塊，這是本設(shè)計(jì)的一大缺陷。另外，這次課題中的程序設(shè)計(jì)中，對(duì)時(shí)序要求很嚴(yán)格，尤其是IIC。通過本次課程設(shè)計(jì)，我有熟悉和掌握了單片機(jī)開發(fā)軟件Keil和仿真軟件Proteus。參考文獻(xiàn)： 1 樓然苗單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007 2 何立民單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004致 謝在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不