【文章內容簡介】 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內容 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 13 頁 共 54 頁 表 22字符控制命令說明： 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。 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)。 芯片時序表如下： 讀 狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0—D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0—D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 表 23 基本操作時序表 讀寫操作時序如圖 27和 28所示： 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 14 頁 共 54 頁 圖 27讀操作時序 圖 28 寫操作時序 1602LCD 的 RAM 地址映射及標準字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每 條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 29是 1602的內部顯示地址。 圖 29液晶內部顯示地址 例如第二行第一個字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位 D7恒定為高電平 1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應該是 01000000B（ 40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 15 頁 共 54 頁 1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了 160個不同的點陣字符圖形，如圖 1058所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。 圖 210 字符代碼與圖形對應圖 1602LCD 的一般初始化（復位）過程 1. 延時 15mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測 忙信號）以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙 寫指令 38H：顯示模式設置 寫指令 08H：顯示關閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標移動設置 寫指令 0CH：顯示開及光標設置 1602LCD 的電路連接 液晶 5端為讀 /寫選擇端， 因為我們不從液晶中讀取數(shù)據(jù)，只向其寫入命令和顯示數(shù)據(jù)，因此此端始終選擇為寫狀態(tài)，即低電平接地。液晶 6端為使能信號，是操作時必須的信號。其電路如圖 211所示： 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 16 頁 共 54 頁 圖 211 1602的電路連接 1. 6 蜂鳴器鬧鈴電路 當單片機給蜂鳴器一個低電平時，三極管導 通驅動蜂鳴器發(fā)出聲音作為定時鬧鈴，其電路圖如圖 212所示： 圖 212 蜂鳴器連接電路 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 17 頁 共 54 頁 2 系統(tǒng)硬件的設計 根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構想，下面進行系統(tǒng)硬件電路的具體設計，系統(tǒng)的具體設計在下面會詳細介紹。 AT89S51 單片機 本系統(tǒng)采用的是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機，首先我們來熟悉一下 AT89S52 單片機的外部引腳和內部結構。 AT89S52 單片機有 40個引腳。 ? Vcc：電源電壓 +5V ? GND：接地 ? P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口 ，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線服用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻。 ? P1 口： P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內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，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8位地址。 ? P2 口： P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內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，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8位 地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（ MOVX @Ri 指令）時， P2 口線上的內容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。 Flash 編程和程序校驗期間， P2 亦接收低高位地址和其他控制信號。 ? P3 口： P3 口是一組帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O， P3的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3口寫入“ 1”時，它們被內南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 18 頁 共 54 頁 部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，見表 1 所 示： P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 表 1 P3口的第二功能圖 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時 /計時器 0外部輸入） T1（定時 /計時器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） ? RST：復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復 位。 WDT 溢出將使引腳輸出高電平，設置 SFR AUXR 的 DISRT0（地址 8EH）可打開或關閉該功能。 DISRT0 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。 ? ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存器允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 如有必 要，可通過多特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置，可禁止 ALE 操作。該位置后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。另外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 ? PSEN：程序存儲允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN 信號。 ? EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 Vcc端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的變成電壓 Vpp. ? XTAL1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 ? XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 AT89S52 單片機內部結構 南華大學電氣 工程學院單片機原理及應用課程設計 第 19 頁 共 54 頁 單片機與 MCS51 完全兼容 ? 看門狗（ WDT）： WDT是一種需要軟件控制的復位方式。 WDT 由 13位計數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門 狗定時器復位存儲器（ WDTRST）構成。 WDT 在默認情況下無法工作；為了激活 WDT，用戶必須往 WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。當 WDT激活后，晶振工作， WDT在每個機器周期都會增加。WDT計時周期依賴于外部時鐘頻率。除了復位（硬件復位或 WDT溢出復位），沒有辦法停止 WDT工作。當 WDT溢出，它將驅動 RSR引腳輸出一個高電平。 ? 可編程串口（ UART） 在 AT89S52中， UART 的操作與 AT89S52 和 AT89C52 一樣。 AT89S52系列單片機的串行通信口可以工作 于同步和異步通信方式。當工作于異步方式時，它具有全雙工的操作功能，也就是說，它可以同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串行口內的接收器采用的是雙緩沖結構，能夠在接收到的第一個字節(jié)從接收寄存器讀走之前就開始接收第二個字節(jié)（當然，如果第二個字節(jié)接收完畢，而第一個字節(jié)仍然沒有被讀走，那將會丟掉一個字節(jié)）。串行口的發(fā)送和接收操作都是通過特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器 SBUF進行的，但在 SBUF的內部，接收寄存器和發(fā)送寄存器在物理結構上是完全獨立的。如果將數(shù)據(jù)寫入 SBUF，數(shù)據(jù)會被送入發(fā)送寄存器準備發(fā)送。如果執(zhí)行 SBUF指令 ，則讀出的數(shù)據(jù)一定來自接收緩存器。因此， CPU對 SBUF的讀寫，實際上是分別訪問 2個不同的寄存器。這 2個寄存器的功能決不能混淆。 ? 振蕩電路： AT89S52系列單片機的內部振蕩器，由一個單極反相器組成。XTAL1反相器的輸入， XTAL2為反相器的輸出。可以利用它內部的振蕩器產(chǎn)生時鐘，只要 XTAL1和 XTAL2引腳上一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構成一個完整的振蕩信號發(fā)生器，此方式稱為內部方式。另一種方式由外部時鐘源提供一個時鐘信號到 XTAL1端輸入，而 XTAL2端浮空。在組成一個單片機應用系統(tǒng)時，多數(shù)采用這種方式，這種方式結構緊湊，成本低廉，可靠性高。在電路中，對電容 C1和 C2的值要求不是很嚴格，如果使用高質的晶振，則不管頻率為多少， C C2通常都選擇 30pF。 ? 定時 /計數(shù)器： AT89S52單片機內含有 2個 16位的定時器 /計數(shù)器。當用于定時器方式時，定時器的輸入來自內部時鐘發(fā)生電路，每過一個機器周期，定時器加 1，而一個機器周期包含有 12個振蕩周期，所以，定時器的技術頻率為晶振頻率的 1/12，而計數(shù)頻率最高為晶振頻率的 1/24。為了實現(xiàn)定時和計數(shù)功能，定時器中含有 3種基本的寄存器：控制寄存器、方式寄存器和 定時器 /計數(shù)器。控制寄存器是一個 8位的寄存器，用于控制定時器的工作狀態(tài)，方式寄存器是一個 8位的寄存器，用于確定定時器的工作方式，定時器 /計數(shù)器是 16位的計數(shù)器，分為高字節(jié)和低字節(jié)兩部分。 ? RAM：高于 7FH內部數(shù)據(jù)存儲器的地址是 8位的，也就是說其地址空間只有256字節(jié)，但內部 RAM的尋址方式實際上可提供 384字節(jié)。的直接地址訪問同一個存儲空間，高于 7FH的間接地址訪問另一個存儲空間。這樣，雖然高 128字節(jié)區(qū)分與專用寄器 ，即特殊功能寄存器區(qū)的地址是重合的，但實際上它們是分開