【正文】 種 I/O借口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)在控制領(lǐng)域中，具有種類(lèi)多，型號(hào)全，集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高，特別是體積小，重量輕，耗能低，成本相對(duì)較低，抗干擾能力強(qiáng)等有點(diǎn)。最重要的是可以采用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有友好的人機(jī)互交環(huán)境。 一、更生活化 目前，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，人們?cè)诿τ诠ぷ髦?，?duì)生活的質(zhì)量要求越來(lái)越高。例如：豆?jié){機(jī)是一種新型的家用飲料機(jī)，以黃豆為原料，直接加工成熟的熱豆?jié){。豆?jié){機(jī)由粉碎黃豆的攪拌機(jī)、豆?jié){加熱器和控制電路三大部分組成。用單片機(jī)研制的全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的控制電路，只要按下啟動(dòng)按鍵，豆?jié){機(jī)就開(kāi)始工作，整個(gè)過(guò)程由單片機(jī)全自動(dòng)控制，用起來(lái)更加的方便、更加的安全。 二、低碳化 2021 世博會(huì) 已逐漸離我們遠(yuǎn)去，但上海世博會(huì)的理念一直與我們緊密相連。 低能耗 CMOS 化， CMOS 電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。 CMOS 雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗向電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以我相信這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。 低噪聲與高可靠性。為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿(mǎn)足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠(chǎng)家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。 三、高性 能化。主要是指進(jìn)一步改造 CPU 的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。由于這類(lèi)單片機(jī)有較高的指令速度，就可以用軟件模擬其 I/O 功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將更強(qiáng)。 9 采用 AT89C51 芯片作為硬件核心，其內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲(chǔ)空間，能于3V 的超低壓工作，而且與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容。 采用 LCD12864 液晶顯示為顯示模塊。 LCD2864 的分辨率達(dá)到了 128*64，對(duì)于 16*16 的字體可顯示 4 行 8 列，已能滿(mǎn)足大部分設(shè)備顯示的要求。 LCD12864在市場(chǎng)上主要分為兩種，一種采用 st7920 控制器，它帶有中文庫(kù)字模，價(jià)格略高一點(diǎn)，另一種是采用 KS0108 控制器，它只是點(diǎn)整模式，不帶字庫(kù)。而本文無(wú)需專(zhuān)門(mén)顯示文本且菜單文字比你簡(jiǎn)單，因此采用常見(jiàn)的 KS0108 控制器的LCD1286 來(lái)完成顯示模塊的設(shè)計(jì)。 LCD12864 簡(jiǎn)介 最大工作范圍 （ 1） 邏輯工作電壓 (Vcc)： ～ （ 2） 電源地 (GND)： 0V （ 3） LCD 驅(qū)動(dòng)電壓 (Vee)： 0～ 10V （ 4） 輸 入電壓： Vee～ Vdd （ 5） 工作溫度 (Ta)： 0～ 55℃ (常溫 ) / 20～ 70℃ （寬溫） （ 6） 保存溫度 (Tstg)： 10～ 65℃ 電氣特性 （ 1） 輸入高電平 (Vih)： （ 2） 輸入低電平 (Vil)： （ 3）輸出高電平 (Voh)： （ 4） 輸出低電平 (Vol)： （ 5）工作電流： 10 接口說(shuō)明 表 11 128643A 接口說(shuō)明表 管腳號(hào) 管腳 電平 說(shuō)明 1 CSA H/L 片選擇信號(hào)， 低電平時(shí)選擇前 64 列。 2 CSB H 片選擇信號(hào)，低電平時(shí)選擇后 64 列。 3 GND 0V 邏輯電源地。 4 VCC 5V 邏輯電源。 5 VEE 10V LCD 驅(qū)動(dòng)電源。 6 D/I H/L 數(shù)據(jù) \指令選擇，高電平：數(shù)據(jù) D0D7 將送入顯示 RAM； 低電平：數(shù)據(jù) D0D7 將送入指令寄存器執(zhí)行。 7 R/W H/L 讀 \寫(xiě)選擇，高電平：讀數(shù)據(jù)；低電平：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 8 E ，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù)。 9 DB0 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 10 DB1 H/L 數(shù)據(jù) 輸入輸出引腳。 11 DB2 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 12 DB3 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 13 DB4 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 14 DB5 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 15 DB6 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 16 DB7 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 、指令描述 (1) 顯示開(kāi) /關(guān)設(shè)置 CODE： R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 功能：設(shè) 置屏幕顯示開(kāi) /關(guān)。 DB0=H， 開(kāi)顯示； DB0=L，關(guān)顯示。不影響顯示 RAM(DD RAM)中的內(nèi)容。 (2)設(shè)置顯示起始行 CODE： R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L H H 行地址 （ 0～ 63） 功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由 Z地址計(jì)數(shù)器控制的，該命令自動(dòng)將 A0A5 位地址送入 Z 地址計(jì)數(shù)器，起始地址可以是 063 范圍 內(nèi)任意一行。 Z 地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)掃描完一行后自動(dòng)加一。 11 (3)設(shè)置頁(yè)地址 CODE： R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L H L H H H 頁(yè)地址 （ 0～ 7） 功能：執(zhí)行本指令后，下面的讀寫(xiě)操作將在指定頁(yè)內(nèi)，直到重新設(shè)置。頁(yè)地址就是 DD RAM 的行地址，頁(yè)地址存儲(chǔ)在 X 地址計(jì)數(shù)器中， A2A0 可表示 8 頁(yè)，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)對(duì)頁(yè)地址沒(méi)有影響，除本指令可改變頁(yè)地址外，復(fù)位信號(hào) (RST)可把頁(yè)地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容清零。 表 12 DD RAM 地址映像表 Y 地址 0 1 2 ……………………… 61 62 63 DB0 ∫ PAGE0 DB7 X=0 DB0 ∫ PAGE1 DB7 X=1 ∷ ∷ ∷ ∷ DB0 ∫ PAGE6 DB7 X=7 DB0 ∫ PAGE7 DB7 X=8 (4)設(shè)置列地址 CODE： R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L H 列地址 （ 0～ 63） 功能： DD RAM 的列地址存儲(chǔ)在 Y 地址計(jì)數(shù)器中，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)對(duì)列地址有影響，在對(duì) DD RAM 進(jìn)行讀寫(xiě)操作后， Y 地址自動(dòng)加一。 (5)狀態(tài)檢測(cè) CODE： R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 H L BF L ON/OFF RST L L L L 功能：讀忙信號(hào)標(biāo)志位 (BF)、復(fù)位標(biāo)志位 (RST)以及顯示狀態(tài)位 (ON/OFF)。 BF=H：內(nèi)部正在執(zhí)行操作； BF=L：空閑狀態(tài)。 RST=H：正處于復(fù)位初始化狀態(tài)； RST=L：正常狀態(tài)。 ON/OFF=H： 表示顯示關(guān)閉； ON/OFF=L：表示顯示開(kāi)。 (6)寫(xiě)顯示數(shù)據(jù) CODE： R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 12 L H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功能：寫(xiě)數(shù)據(jù)到 DD RAM， DD RAM 是存儲(chǔ)圖形顯示數(shù)據(jù)的，寫(xiě)指令執(zhí)行后 Y地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1。 D7D0 位數(shù)據(jù)為 1 表示顯示，數(shù)據(jù)為 0 表示不顯 示。寫(xiě)數(shù)據(jù)到 DD RAM 前，要先執(zhí)行 “設(shè)置頁(yè)地址 ”及 “設(shè)置列地址 ”命令。 (7)讀顯示數(shù)據(jù) CODE： RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 H H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功能：從 DD RAM 讀數(shù)據(jù)，讀指令執(zhí)行后 Y 地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1。從 DD RAM讀數(shù)據(jù)前要先執(zhí)行 “設(shè)置頁(yè)地址 ” 及 “設(shè)置列地址 ”命令。 接口時(shí)序 (1)寫(xiě)操作時(shí)序 圖 11 寫(xiě)操作時(shí)許 （ 2）讀操作時(shí)序 13 圖 12 讀操作時(shí)序 表 13 時(shí)序參數(shù)表： 名稱(chēng) 符號(hào) 最小值 典型值 最大值 單位 E 周期時(shí)間 Tcyc 1000 ns E 高電平寬度 Pweh 450 ns E 低電平寬度 Pwel 450 ns E 上升時(shí)間 Tr 25 ns E 下降時(shí)間 Tf 25 ns 地址建立時(shí)間 Tas 140 ns 地址保持時(shí)間 taw 10 ns 數(shù)據(jù)建立時(shí)間 Tdsw 200 ns 數(shù)據(jù)延遲時(shí)間 Tddr 320 ns 寫(xiě)數(shù)據(jù)保持時(shí)間 Tdhw 10 ns 讀數(shù)據(jù)保持時(shí)間 Tdhr 20 ns 14 屏幕顯示與 DD RAM 地址映射關(guān)系 表 14 屏幕顯示與 DD RAM 地址映射關(guān)系 Y1 Y2 Y3 Y4 ………… Y62 Y63 Y64 X=0 Line 0 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB0 Line 1 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB1 Line 2 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB2 Line 3 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB3 Line 4 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB4 Line 5 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB5 Line 6 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB6 Line 7 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB7 ………… ………… ………… X=7 Line60 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB4 Line61 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB5 Line62 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB6 Line63 1/0 1/0 1/0 1/0 ………… 1/0 1/0 1/0 DB7 測(cè)試硬件電路 圖 13 測(cè)試硬件電路 VEE’ V0 第 三腳 VEE 第 18 腳 可調(diào) 10K （三極管內(nèi)置） 15 在數(shù)字電路中，所有的數(shù)據(jù)都是以 0 和 1 保存的，對(duì) LCD 控制器進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果。對(duì)于顯示英文操作，由于英文字母種類(lèi)很少，只需要 8 位（一字節(jié)）即可。而對(duì)于中文，常用卻有 6000 以上，于是我們的 DOS 前輩想了一個(gè)辦法，就是將 ASCII 表的高 128 個(gè)很少用到的數(shù)值以?xún)蓚€(gè)為一組來(lái)表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。而剩下的低 128 位則留給英文字符使用，即英文的內(nèi)碼。 那么，得到了漢字的內(nèi)碼后，還僅是一組數(shù)字，那又如何在屏 幕上去顯示呢？這就涉及到文字的字模，字模雖然也是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有了根本的變化，它是用數(shù)字的各位信息來(lái)記載英文或漢字的形狀，如英文的 39。A39。在字模的記載方式如圖 1 所示： 圖 14 “A”字模圖 而中文的 “你 ”在字模中的記載卻如圖 2 所示： 圖 15 “你 ”字模圖 根據(jù)芯片的不同取模的方式不同，有多種取模方式：?jiǎn)紊c(diǎn)陣液晶字模，橫向取模，字節(jié)正序，單色點(diǎn)陣液晶字模，橫向取模，字節(jié)倒序，單色點(diǎn)陣液晶字模，縱向取模，字節(jié)正序，單色點(diǎn)陣液晶字模，縱向取模，字節(jié)倒序等 等。 16 第二章 硬件設(shè)計(jì) （ 1）設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電路。 （ 2）設(shè)計(jì) LCD12864 液晶外圍電路。 （ 3）設(shè)計(jì) LCD12864 液晶與單片機(jī)的組成電路。 方案論證 圖 21 單片機(jī)與 LCD 液晶的工作原理 由于要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣液晶的繪圖等功能，而且對(duì)于 51 系列的單片機(jī)片內(nèi) RAM都不大，要實(shí)現(xiàn)讀操作的話(huà)只能使用可以并行方式的液晶（只有并行方式可讀），因?yàn)槿绻皇褂貌⑿蟹绞蕉捎迷?51 系列單片機(jī)內(nèi)部開(kāi)辟一片 128*64 大小的緩存用于對(duì)液晶的刷新從 而實(shí)現(xiàn)讀的功能顯然不現(xiàn)實(shí)。