【文章內(nèi)容簡介】 8位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ 電路設計 （ 1）時鐘電路的設計 時鐘是單片機的心臟，單片機各功能 部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 STC89C52 片內(nèi)由一個反相放大器構成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本設計采用 第一種方式 。 單片機內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路如圖 ： 畢業(yè)設計（論文） 12 圖 單片機片內(nèi)振蕩電路 電路中的電容 C1 和 C2 常選擇為 30pF 左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機的工作頻率范圍，每一種單片機都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機的最大工作頻率即可。此外，如果單片機有串行通信，則應該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。本設計晶振采用 12MHz，則計數(shù)周期為 ： sHzT μ）（ 1121101216 ???? （ 3 1） （ 2） 復位電路的設計 STC89C52 單片機的復位輸入引腳 RET 為 STC89C52 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。在的時鐘電路工作后，只要在 RET 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機內(nèi)部則初始復位。只要 RET 保持高電平，則循環(huán)復位。只有當 RET 由高電平變成低電平以后，才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電 路，如圖 所示，是常用復位電路之一。單片機復位通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復位稱手動復位。上電時，剛接通電源，電容 C相當于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把 +5V畢業(yè)設計（論文） 13 加到了 RET/VPD 端從而復位稱為手動復位。復位后， P0到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。 圖 按鍵復位電路 工作原理：上電瞬 間， RC電路充電， RST引腳出現(xiàn)高電平，只要 RST 端保持 10ms以上高電平，就能使單片機有效地復位 [6]。 （ 3）顯示電路的設計 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通 用 器件，如在計算器、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、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟件都比較簡單， 但硬件電路復雜。 在單片機系統(tǒng)中應用 LCD 液晶 顯示器作為輸出器件有以下幾個 優(yōu)點 ： ① 顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個點在收到信號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器 （ CRT） 那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。 ② 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 ③ 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)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 ④ 功耗低 畢業(yè)設計（論文） 14 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 本設計采用 的顯示器是 LCD1602，它的相關介紹如下： 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA 移動通信工具等眾多領域。 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動 、 單純矩 陣驅(qū)動和主動矩陣驅(qū)動三種。 ① 線段的顯示 點陣圖形式液晶由 MN 個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128列，每 8 列對應 1 字節(jié)的 8 位，即每行 有 16字節(jié)，共 168=128 個點組成，屏上 6416個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H—— 00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當 （ 000H） =FFH 時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為 8個點；當 （ 3FFH） =FFH時，則屏幕的右下角 就會 顯示一條短亮線；當 （ 000H） =FFH， （ 001H） =00H， （ 002H）=00H，（ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H 時，則在屏幕的頂部顯示一條由 8段亮線和 8 條暗線組成的虛線。這就是 LCD 顯示的基本原理 [7]。 ② 字符的顯示 用 LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 68或 88點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位 為“ 1” ，其它的為 “ 0” ，為 “ 1” 的點亮，為 “ 0” 的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就 比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址，設立光 標，在此送上該字符對應的代碼即可。 ③ 漢字的顯示 畢業(yè)設計（論文） 15 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5……右邊為 6…… 根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加 1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié) …… 直到 32B 顯示完 LCD就可以得到一個完整 的 漢字。 所示： 表 LCD1602 主要技術參數(shù) 顯示容量 16 2個字符 芯片工作電壓 ～ 工作電流 （ ） 模塊最佳電壓 字符尺寸 （ WXH） mm 所示 ： 表 LCD1602 引腳接口 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 第 1腳： VSS 為地電源 第 2腳： VDD 接 5V 電源 畢業(yè)設計（論文） 16 第 3腳： VL為液晶顯示器對 比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為寄存器選擇，高電平時進行讀寫操作，低電平時進行寫操作。當RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀信號，當 RS 為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6腳： E端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15腳：背光源正極。 第 16腳：背光源負極。 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基 本 控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖 所示： 圖 LCD1602 帶背光與不帶背光的外形尺寸差別 寄存器的選擇如表 所示： 畢業(yè)設計（論文） 17 表 LCD 寄存器的選擇 E R/W RS 功能說明 1 0 0 寫入命令寄存器 1 0 1 寫入數(shù)據(jù)寄存 器 1 1 0 讀取忙碌標志及 RAM 地址 1 1 1 讀取 RAM數(shù)據(jù) 0 X 不動作 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令， 控制指令 如表 所示： 表 1602 控制指令 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清 除 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸 入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明： 1為高電平、 0為低電平） 指令 1：清 除 顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 畢業(yè)設計（論文） 18 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置。 指令 9：讀 忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 本設計中 LCD1602 的數(shù)據(jù)總線接 STC89C52 單片機的 P0口，控制引腳 RS接 口， R/W 接 口， E接 口。 VL 是對比控制引腳，電壓在 0～ 5V 之間， BLA 和 BLK是背光電源的正負極，使用時需要連接限流電阻，電流大小可以控制背光亮度。液晶顯示電路如圖 所示： 畢業(yè)設計（論文） 19 E A /V P P31X119X218R E S E T9R D /P 3717W R / P 3616P 32/ IN T 012P 33/ IN T 113P 34/ T 014P 35/ T 115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P