【正文】 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 為讀 /寫選擇端和命令 /數(shù)據(jù)選擇端。 表 KS0108 的匯總指令表 指令名稱 控制狀態(tài) 指 令 代 碼 DI R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 讀數(shù)據(jù) 1 1 數(shù) 據(jù) 寫數(shù)據(jù) 1 0 數(shù) 據(jù) 讀取狀態(tài)字 0 1 BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 0 起始行設(shè)置 0 0 1 1 L5 L4 L3 L2 L1 L0 列地址設(shè)置 0 0 0 1 C5 C4 C3 C2 C1 C0 頁面地址設(shè)置 0 0 1 0 1 1 1 P2 P1 P0 顯示開關(guān)設(shè)置 0 0 0 0 1 1 1 1 1 D LGM12641BS1R 中 KS0108 控制器的指令功能說明 KS0108 控制器的控制指令只有七條，下面詳細(xì)介紹每條指令的功能。 2． ON/OFF：表示當(dāng)前的顯示狀態(tài)。當(dāng) RST 為高電平狀態(tài)時， KS0108為正常工作狀態(tài)， RESET=0。若不為 “0”，則計(jì)算機(jī)需要等待，直至 BUSY=0 為止。此時在狀態(tài)字中 ON/OFF=0。比較特殊的是，最上邊的一行為 00，第二行為63 從上到下地址是遞減的。 ? 頁面地址設(shè)置（ SET PAGE（ X ADDRESS）） 格式 1 0 1 1 1 P2 P1 P0 該指令設(shè)置了頁面地址 X 地址寄存器的內(nèi)容。 Y 地址計(jì)數(shù)器具有自動加一功能，在每次讀 /寫數(shù)據(jù)后它將自動加一，所以在連續(xù)進(jìn)行讀 /寫數(shù)據(jù)時， Y 地址計(jì)數(shù)器不必每次都設(shè)置一次。在編程時，要連續(xù)寫兩句讀顯示數(shù)據(jù)指令，才能把一個字節(jié)的當(dāng)前顯存中的顯示數(shù)據(jù)讀出。不難發(fā)現(xiàn)， 128X64 圖形液晶顯示器有兩個片選信號，分別為 CS1 和 CS2，在對顯示屏操作時，一次只能選中一個顯示屏，即左半屏或右半屏。 KS0108 的顯存與顯示屏的對應(yīng)關(guān)系既不像 HD4470 那樣一一對應(yīng)固定不變，也不像 T6963C 那樣靈活和難于掌握。 圖 128X64 點(diǎn)陣液晶模塊原理圖 實(shí)際上， KS0108 的顯示存儲器為 512X8（字節(jié)） =4096（位）即 4k 位。顯存中第 1~8 頁的數(shù)據(jù)與顯示屏的對應(yīng)關(guān)系如表 所示。為準(zhǔn)確地顯示要顯示的內(nèi)容，還必須指定顯示內(nèi)容在屏幕上的起始列位置，即顯存中該頁 64 個字節(jié)存儲位置中的第幾個位置。起始行的真正意義并不是一頁內(nèi) 8 行中的某一行，它是把整個屏幕劃分成 64 行，其范圍為 63~00。只要指定了顯示所在頁、起始行和起始列地址，就可以在字模數(shù)據(jù)塊中連續(xù)取出 16 個字節(jié)的顯示數(shù)據(jù)，顯示結(jié)果為 “我 ”字的上半部分。只有這樣，一 個完整的 “我 ”字就會顯示出來了。 矩陣鍵盤又稱行列鍵盤，它是用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成的鍵盤。 對于矩陣鍵盤，一般由 16 個按鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個 P 口實(shí)現(xiàn) 16 個 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁 按鍵功能，這也是在單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的形式， 4X4 矩陣鍵盤模塊硬件設(shè)計(jì)電路如圖 所示。第二步，行線輪流輸出低電平，從列線 ~ 讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對應(yīng)行線上有鍵按下。一開始單片機(jī)將行線（ ~）全部輸出低電平，此時讀入列線數(shù)據(jù)，若列線全為高電平則沒有鍵按下，當(dāng)列線有出現(xiàn)低電平時調(diào)用延時程序以此來去除按鍵抖動。首先，單片機(jī)將 輸出為低電平，其它 ~ 輸 出高電平，此時讀取列線的數(shù)據(jù)全為高電平，說明沒有在第一行有鍵按下；其次。最后一步確定鍵值。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作。當(dāng)有鍵閉合時，與閉合鍵相連的兩條 I/O 口線之間短路。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為 4X4個。 圖 KS0108 控制器顯示漢字的原理 鍵盤模塊設(shè)計(jì) 獨(dú)立按鍵具有編程簡單但占用 I/O 口資源的特點(diǎn)，不適合在按鍵較多的場合應(yīng)用。為了顯示出一個完整的 16X16 點(diǎn)陣漢字，就必須在顯示完上半部分后，重新指定頁地址和起始列地址，起始行地址不用指定。在顯存中連續(xù)讀出的顯示數(shù)據(jù)字節(jié)，在顯示屏上從起始列開始，自下向上按列顯示。如表 34 中，指定左半屏第 1 頁第 7 列，只要把 頁地址和起始列地址命令寫入，隨后的數(shù)據(jù)就進(jìn)入相應(yīng)的顯存，顯示內(nèi)容就會從屏幕左上角第 1 頁內(nèi)第 7 列開始顯示。確定了頁地址，相當(dāng)于確定找到了屏幕上的一個區(qū)。因?yàn)槊總€半屏都是 64X64點(diǎn)陣，而 8 個點(diǎn)陣對應(yīng)一個字節(jié)，故每個半屏都對應(yīng) 8X8 個字節(jié)。而顯示屏的位置由 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁 KS0108 顯存的三個參數(shù)決定，即頁地址、起始行地址和起始列地址。選中左半屏?xí)r， CS1 為高電平， CS2 為低電平；選中右半屏?xí)r， CS2 為高電平，CS1 為低電平。而讀狀態(tài)字只需要讀一次即可。 ? 寫顯示數(shù)據(jù)（ WRITE DISPLAY DATA） 格式： 數(shù) 據(jù) 該操作將 8 為數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲器的單元內(nèi)，操作完成后列地址計(jì)數(shù)器會自動加一。該指令規(guī)定了以后讀 /寫操作將在哪個頁面上進(jìn)行。通常只在程序開始初始化時，指定起始行地址。 ? 顯示起始行設(shè)置（ DISPLAY START LINE） 格式： 1 1 L5 L4 L3 L2 L1 L0 該指令設(shè)置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。 D 為顯示開 /關(guān)的控制位。只有在 BUSY=0 時，計(jì)算機(jī)對 KS0108 的操作才能有效。 3． RESET：表示當(dāng)前 KS0108 的工作狀態(tài)，即反映 RST 端的電平狀態(tài)。此時 接口電路被封鎖，不能接受除讀狀態(tài)字以外的任何操作。 CSCS2 分別為左、右半屏的片選信號，高電平有效。 RST 是低電平復(fù)位端。作為圖形液晶顯示控制器，目前它的應(yīng)用范圍較為普遍。兩者在顯示原理和用法上是基本一致的，區(qū)別在于在顯示漢字時，不帶字庫的液晶可以選擇自己喜歡的字體，而帶字庫的液晶只能顯示 GB2312 的宋體，當(dāng)然了，也可以顯示其他的字體，不過不是液晶本身字庫中的，而是用圖片的 形式顯示。 圖 串口通信模塊電路圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 LCD12864 字符型液晶屏顯示模塊設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，采用 LCD12864 字符型液晶屏顯示器 LGM12641BS1R 與單片機(jī) P0 口全部 I/O 口及 P3 口的部分 I/O 口，作為系統(tǒng)的步進(jìn)電 機(jī)轉(zhuǎn)速、啟停、步進(jìn)量等運(yùn)行狀態(tài)信息的顯示模塊。通過這一連接實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與 74LS24 ULN2020A 以及步進(jìn)電機(jī)的串聯(lián)控制。 ? 15 引腳：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 2 引腳信號輸入端。 ? 11 引腳：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 6 引腳信號輸入端。 ? 9 引腳：該腳是內(nèi)部 7 個續(xù)流二極管負(fù)極的公共端，各二極管的正極分別接各達(dá)林頓管的集電極。 ? 5 引腳：脈沖信號輸入端。 圖 ULN2020A 引腳圖 各個引腳的功能如下： ? 1 引腳：脈沖信號輸入端。此芯片的工作電壓很高、工作電流大，其灌電流可達(dá) 500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時承受 50V 的最大驅(qū)動電壓，還可以在高負(fù)載電流下并行運(yùn)行。也可以用驅(qū)動芯片 L298， L298為 H 橋驅(qū)動芯片，可以為負(fù)載提供雙向的電流，簡單方便且在實(shí)際應(yīng)用中較常使用，但是相應(yīng)的成本增加了。的步進(jìn)電機(jī)將每半步移動 45176。其工作過程如圖 所示，一開始定子線圈 A 和 b 同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示 step1 位置；在第 2 步中，定子線圈 A 斷電，而線圈 b 和 a（此時的線圈 a 通電極性與第 1 步線圈 A相反）同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示 step2位置；在第 3 步中，定子線圈 a 和 B 同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系， 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示 step3 位置；在第 4 步中，定子線圈 B 和 A 相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示 step4 位置。如圖 ~ 所示，是一 個當(dāng)改變線圈通電順序時，兩相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的典型轉(zhuǎn)動順序。每個脈沖所產(chǎn)生的運(yùn)動是精確的，并可重復(fù)，這就是步進(jìn)電機(jī)為什么在定位應(yīng)用中如此有效的原因。當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場，該矢量場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一定的角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁極磁場方向與定子的磁場方向沿著該磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。由于能夠開環(huán)運(yùn)行以及控制系統(tǒng)比較簡單，因此這種電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 3． 混合式步進(jìn)電機(jī) (Hybrid，簡稱 HB)，混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)。 2． 永磁式步進(jìn)電機(jī) (Permanent Mag，簡稱 PM)永磁 式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個磁源。 1． 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) (Variable Reluctance，簡稱 VR)，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由高 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 導(dǎo)磁材料構(gòu)成的齒狀轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子中沒有繞組。但是，步進(jìn)電機(jī)也存在如下缺點(diǎn)：難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩，不宜用作高速轉(zhuǎn)動；在體積、重量方面沒有優(yōu)勢，能源利用率低；超過負(fù)載時會破壞同步，高速工作時會發(fā)出振動和噪聲。部分用于串口通信模塊的連接，以實(shí) 現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)的雙向通信和程序的下載。 圖 單片機(jī) 最小系統(tǒng)圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 單片機(jī) I/O 口分配及實(shí)現(xiàn)的功能 ? P0 口的全部端口主要用于負(fù)責(zé)處理 LGM12641BS1R 液晶顯示器的讀寫數(shù)據(jù) /命令。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，大多數(shù)約為 50μs。 Flash 閃速存儲器的并行編程： AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部 8KB 字節(jié)的可快速編程的 Flash存儲陣列。10pF。此外，外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 Cl、 C2 接在放大器的反饋回路構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。在 AT89S52，假如 EA 接至電源電壓（ VCC），程序首先執(zhí)行地址從 0000H－ 0FFFH（ 4KB）內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存儲器。 XTAL1 端口 19 引腳：芯片內(nèi)振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 EA為低電平（接地）時，對程序存儲器的操作限定在外部程序存儲器進(jìn)行，地址為0000H~FFFFH。 PSEN ：程序儲存允許（ PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89S52的 CPU 讀取外部程序存儲器取指令代碼（或數(shù)據(jù)）時，被讀取的指令代碼被送到 P0 口。如若在對 F1ash 存儲器編程期間，該引腳還用作編程脈沖輸入（ PROG ）。當(dāng)定時監(jiān)視器 WDT（看門狗）溢出，將使該引腳輸出高電平并持續(xù) 98 個振蕩周期。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它還具有的第二功能，其具體第二功能如表 所示。 P3 口 10~17： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻 的 8 位、雙向 I/O 口。將每個引腳置成高電平 1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時。 P1 口 1~8 引腳： Pl 是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位、雙向 I/O 口， Pl 口的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路，當(dāng)編程和校驗(yàn)程序時定義為，該口定義為低 8 位的地址線。對外程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行訪問時，該口作為低 8 位地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。其主要特性參數(shù)及功能特性如下： 1． 與 MCS51 產(chǎn)品指令系 統(tǒng)完全兼容； 2． 可在線 ISP 編程的 8KB 平片內(nèi) Flash 存儲器； 3． ~ 的工作電壓范圍； 4． 振蕩器和時鐘電路的全靜態(tài)工作頻率為 0Hz~30MHz； 5． 雙數(shù)據(jù)指針 DPTR0 和 DPTR1； 6． 256B 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器； 7． 可編程的 32 根 I/O 接口線； 8． 3 個可編程定時 /計(jì)數(shù)器； 9． 具有 8 個中斷源、 6 個中斷矢量、 2 級優(yōu)先權(quán)的中斷系統(tǒng)； 10． 1 個可編程的全雙工的 UART 串行通信口； 11． 可在 “空閑 ”和 “掉電 ”兩種低功耗模式運(yùn)行； 12． 8 位字長的 CPU； 13． 1 個看門狗定時器 WDT； 14． 可編程的 3 級程序鎖定位； 15． 具 有斷電標(biāo)志位 POF； AT89S52 單片機(jī)的封裝形式有三種，