【正文】 顯示模塊設計 LCD 顯示模塊 LCD 顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。其中字段顯示與 LED 顯示相似，只要送對應的信號到相應的管腳就能顯示。字符顯示是根據(jù)需要顯示基本字符。本設計采用的是字符型顯示。 系統(tǒng)中采用 LCD1602 作為顯示器件輸出信息。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等 優(yōu)點，而且不需要外加驅動電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的顯示器件了。 LCD1602可以顯示 2 行 16 個漢字。 LCD1602的引腳功能 LCD1602 模塊的引腳如圖 38 所示，其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端， RS=0 命令狀態(tài)； RS=1 數(shù)據(jù) R/W：讀寫控制線， R/W=0 寫操作； R/W=1 讀操作 A：背光控制正電源 K：背光控制地 E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位， E 線向 LCD 模塊發(fā)送一個脈沖， LCD 模塊與單片機間將進行一次數(shù)據(jù)交換 DB0～ DB7：數(shù)據(jù)線，可以 用 8 位連接，也可以只用高 4 位連接，節(jié)約單片機資源。 VDD：電源端 VEE：亮度控制端（ 15V） VSS：接地端 圖 38 LCD1602模塊 LCD1602的顯示操作 1． 四種基本操作 LCD 有四種基本操作 ， 具體如表 31 所示 。 VSS VDD VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A K LCD 模 塊 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 硬件設計 第 9 頁（共 34 頁） 表 31 LCD與單片機之間有四種基本操作 (1)讀狀態(tài)字 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 31 滿足 RS=0， R/W=1。根據(jù)管腳功能，當為有效電平時，狀態(tài)命令字可從 LCD 模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。同時可以保持一段時間，從而實現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。讀狀態(tài)字流程如圖 39 所示。 圖 39 讀入狀態(tài)字流程圖 (2)命令字 表 32 所示為命令字，其主要介紹了指令名稱、控制信號及控制代碼。其指令名稱是指要實現(xiàn)的功能；控制代號是采用的十六進制的數(shù)值表示的。 1） 清零操作是指輸入某命令字后即能將整個屏幕顯示的內(nèi)容全部清除； 2） 歸 home 位：將光標 送到初始位；其中的＊號為任意，高低電平均可； 3） 輸入方式：設光標移動方向并指定整體顯示，是否移動。 I/D=0：減量方式，S=1：移位方式， S=0：不移位； 4） 顯示狀態(tài)： D 指設置整體顯示開關； C 指設置光標顯示開關； B 指設置光標的字符閃耀； 5） 光標畫面滾動： R/L 指右移或左移； S/C 指移動總體或光標； 6） 功能設置： DL 接口數(shù)位， L 指顯示行數(shù)， F 顯示字型；如 DL=1： 8 位 =0， 4位 N=1： 2 行 =0： 1 行 ， G=1： 510=0： 57(點陣 ) 7） CGRAM 地址設制：相當于一個數(shù)據(jù)庫，可以在其中選擇所需要的 符號； RS R/W 操作 0 0 寫命令操作 (初始化，光標定位等 ) 0 1 讀狀態(tài)操作 (讀忙標志位 ) 1 0 寫數(shù)據(jù)操作 (要顯示內(nèi)容 ) 1 1 讀數(shù)據(jù)操作 (可以把顯示存 儲區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來 ) 數(shù)字電壓表設計 第 10頁（共 34頁） 8） DDRAM 地址設制：顯示定位； 9） 讀 BF 和 AC： B 為最高位忙的標志， F 為標志位； 10） 寫數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)按要求寫入到對應的單元； 11） 讀數(shù)據(jù)：讀相應單元內(nèi)的數(shù)據(jù)； 表 32 命令字 指令名稱 控制信號 控制代碼 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 歸 HOME位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 輸入方式設制 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示狀態(tài)設制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 無標畫面滾動 0 0 0 0 0 1 S/C RL * * 功能設置 0 0 0 0 1 DL N F * * CGRAM地址設制 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DDRAM地址設制 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 讀 BF和 AC 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 寫數(shù)據(jù) 1 0 數(shù) 據(jù) 讀數(shù)據(jù) 1 1 數(shù) 據(jù) (3)寫命令字 由表 32 可知當 RS=0， R/W=0 時，才可以通過單片機或用戶指令把數(shù)據(jù)寫到 LCD模塊，此時就對 LCD 進行調(diào)制?？刹捎貌樵兎绞剑合茸x入狀態(tài)字，再判斷忙標志位，最后寫命令字。圖 310 所示 為寫命令字的流程圖。 硬件設計 第 11 頁（共 34 頁） 圖 310 寫命令字流程圖 1） 定義光標位置 顯示數(shù)據(jù)的某位，就是把顯示數(shù)據(jù)寫在相應的 DDRAM 地址中， DDRAM 地址占 7 位。 Set DDRAM address 命令如表 33 所示。光標定位，寫入一個顯示字符后，DDRAM 地址會自動加 1 或減 1，加或減由輸入方式設置。 表 33 Set DDRAM address 命令 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 第 1 行 DDRAM 地址與第 2 行 DDRAM 地址并不連續(xù) ， 如表 34 所示 。 表 34 DDRAM地址 row 1 2 3 4 5 … 14 15 16 line1 80H 81H 82H 83H 84H … 8dH 8eH 8fH line2 0c0H 0c1H 0c2H 0c3H 0c4H … 0cdH 0ceH 0cfH 2） LCD 初始化 從通電開始延時，先經(jīng)過判忙后再進行功能設置，過一段時間后可以設制顯示狀態(tài)（如設 制行、位或陣列）再經(jīng)過延時清屏后才可以設置輸入方式，具體實現(xiàn)過程如圖 311 所示。 數(shù)字電壓表設計 第 12頁（共 34頁） 圖 311 LCD初始化流程圖 2． LCD 顯示程序設計 LCD 顯示程序的設計一般先要確定 LCD 的初始化、光標定位、確定顯示字符后，顯示流程 如圖 312 顯示。 圖 312 LCD顯示程序流程圖硬件設計 第 13 頁（共 34 頁） 第 4 章 軟件設計 根據(jù)需要，可將系統(tǒng)軟件按照功能劃分為 4 個模塊，分別是主程序模塊、 A/D 轉換模塊、液晶顯示模塊、中斷服務程序模塊 (改變顯示的小數(shù)點位置 )，各模塊的功能關系如圖 41 所示。編寫系統(tǒng)軟件時，可首先編寫各模塊的底層 驅動程序，而后是系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，編寫上層主程序。 圖 41 系統(tǒng)軟件框圖 主程序設計 圖 42 主程序流程圖 主程序主要負責各個模塊的初始化工作：設置定時器、寄存器的初值，啟動 A/D系統(tǒng)主程序 液晶管顯示 A/D轉換 中斷服務 . 數(shù)字電壓表設計 第 14頁（共 34頁） 轉換，讀取轉換結果，處理量程轉換響應，控制液晶實時顯示等，其流程圖如圖 42所示。 A/D轉換程序 A/D 轉換程序的功能是采集數(shù)據(jù)，在整個系統(tǒng)設計中占有很高的地位。當系統(tǒng)設置好后，單片機掃描轉換結束管腳 的輸入電平狀態(tài)，當輸入為高電平則轉換完成， 將轉換的數(shù)值轉換并顯示輸出。若輸入為低電平，則繼續(xù)掃描。程序流程圖如圖43 所示。 圖 43 A/D轉換程序流程圖 中斷服務程序 中斷服務程序的功能是為 ADC0808 提供時鐘信號，當中斷發(fā)生時將 AT89C51單片機的 管腳將輸出信號取反，為 ADC0808 提供 12kHz 時鐘信號。 、中斷和中斷源 所 謂中斷就是 CPU 暫停當前程序的執(zhí)行，轉而執(zhí)行處理緊急事務的程序，并在該事務處理完后能自動恢復執(zhí)行原先程序的過程。在此，稱引起緊急事務的事件為中斷源，稱處理緊急事務的程序為中斷服務程序 或中斷處理程序。 計算機系統(tǒng)還根據(jù)緊急事務的緊急程度，把中斷分為不同的優(yōu)先級，并規(guī)定：高優(yōu)先級的中斷能暫停低優(yōu)先級的中斷服務程序的執(zhí)行。 計算機系統(tǒng)有上百種可以發(fā)出中斷請求的中斷源，但最常見的中斷源是：外設的輸入輸出請求，如：鍵盤輸入引起的中斷，通信端口接受信息引起的中斷等；還有一些計算機內(nèi)部的異常事件，如： 0 作除數(shù)、奇偶校驗錯等。 軟件設計 第 15 頁（共 34 頁） CPU 在執(zhí)行程序時，是否響應中斷要取決于以下三個條件能否同時滿足： (1)、有中斷請求； (2)、允許 CPU 接受中斷請求； (3)、一條指令執(zhí)行完，下一條指令還沒有開始執(zhí)行。 條件 (1)是響應中斷的主體。除用指令 INT 所引起的軟件中斷之外，其它中斷請求信號是隨機產(chǎn)生的，程序員是無法預見的。 程序員可用程序部分地控制條件 (2)是否滿足，即可用指令 STI 和 CLI 來允許或不允許 CPU 響應可屏蔽的外部中斷。而對于不可屏蔽中斷和內(nèi)部中斷， CPU 一定會響應它們的，程序員是無控制權的。 CPU 一定會執(zhí)行這些中斷的中斷服