【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 論文 ) PCB 下載站 11 2 74LS00 A11 A10 A9 A8 MPU 圖 21 直接訪問方式電路圖 LCM 接口 直接訪問方式就是將液晶顯示模塊的接口作為存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備直接掛在單片機(jī)總線上，單片機(jī)以訪問存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。直接訪 問方式的接口電路如圖 21 所示，在圖中，單片機(jī)通過高位地址 A11 控制CSA， A10 控制 CSB，以選通液晶顯示屏上各區(qū)的控制器；同時(shí)用地址 A9 作為R/W 信號(hào)控制數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)流向；用地址 A8 作為 D/I 信號(hào)控制寄存器的選擇，E(使能 )信號(hào)由 RD 和 WE 共同產(chǎn)生，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)液晶顯示模塊的電路邊接。電位器用于顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。 (二 )間接控制方式 10K 負(fù)電源 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 /CSA /CSB E R/W D/I VCC V0 GND 電 位 器 +5V 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) PCB 下載站 12 GND MPU LCM 接口 圖 22 間接控制方式電路圖 間接控制方式是單片機(jī)通過自身的或系統(tǒng)中的并行接口與液晶顯示模塊連接。單片機(jī)通過對(duì)這些接口的操作，以達(dá)到對(duì)液晶顯示模塊的控制。這種方式的特點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單，控制時(shí)序由軟件實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)高速單片機(jī)與液晶顯示模塊的接口。電路圖如圖 22所示。在圖中以 P1口作為數(shù)據(jù)口， 為 CSA， 為 CSB， 為使能端， 為 R/W 和 D/I 信號(hào)。電位器用于顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。 通過比較再結(jié)合本次設(shè)計(jì) 的實(shí)際條件，由于 Atmega16L 芯片沒有 WR、 RD管腳，而且為了使電路簡(jiǎn)單且方便軟件實(shí)現(xiàn)，所以最終決定采用間接控制的方式來設(shè)計(jì) LCD 顯示電路。 第二節(jié) 硬件電路主要芯片 ATmega16L 主要引腳說明 以下是 ATmega16L的引腳配置： 圖 23 ATmega16L 芯片引腳 引腳說明： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) PCB 下載站 13 VCC 數(shù)字電路的電源 GND 地 端口 A(PA7～ PA0) 端口 A 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。 端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部 上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。 端口 B(PB7～ PB0) 端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。 端口 C(PC7～ PC0) 端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。如果 JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。 端口 D((PD7～ PD0) 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外 部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 D處于高阻狀態(tài)。 RESET 復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。 XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。 AVCC AVCC是端口 A與 A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用 ADC時(shí)，該引腳應(yīng)直接與 VCC連接。使用 ADC時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與 VCC相南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) PCB 下載站 14 連。 AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。 Atmega16L的存儲(chǔ)器 AVR結(jié)構(gòu)有兩個(gè)主要的存儲(chǔ)空間：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間和程序存儲(chǔ)器空間，此外，Atmega16L還有一個(gè) EEPROM存儲(chǔ)器以保存數(shù)據(jù)。這三個(gè)存儲(chǔ)器都為線性的平面結(jié)構(gòu)。 (1) Atmega16L具有 16K字節(jié)的在線編程 Flash， 用于存儲(chǔ)程序指令代碼。因?yàn)?AVR指令為 16位或 32位，故 Flash組織成 8K?16的形式。用戶程序的安全性要根據(jù)Flash程序存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)： 引導(dǎo) (Boot) 程序區(qū)和應(yīng)用程序區(qū)，分開來考慮 。 Flash存儲(chǔ)器至少可以擦寫 10,000次。 Atmega16L的程序存儲(chǔ)器為 13位，因此可以尋址 8K的存儲(chǔ)器空間。關(guān)于 用 SPI 或 JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) Flash 的串行下載 ，將在軟件部分作詳細(xì)的介紹。 (2) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址方式分為 5種：直接尋址、帶偏移量的間接尋址、間接尋址、帶預(yù)減量的間接尋址和帶后增量的間接尋址。 ATmega16L的全部 32個(gè)通用寄存器、 64個(gè) I/O寄存器及 1024個(gè)字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM可以通過所有上述的尋址模式進(jìn)行訪問。 (3) ATmega16L 包含 512 字節(jié)的 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它是作為一個(gè)獨(dú) 立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫。 EEPROM 的壽命至少為 100,000 次擦除周期。EEPROM 的訪問由地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和控制寄存器決定。 Atmega16L的時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘用于產(chǎn)生工作所需要的時(shí)序， 其連接電路如下圖： 圖 24 晶體振蕩器連接圖 XTAL1 與 XTAL2 分別為用作片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出，考慮到南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) PCB 下載站 15 其最大頻率不超過 8MHz， 這里選用的晶振為 。 Atmega16L的系統(tǒng)復(fù)位 Atmega16L有五個(gè)復(fù)位源： (1) 上電復(fù)位。電源電壓低于上電復(fù)位門限 Vpot時(shí)， MCU復(fù)位。如果在單片機(jī)加Vcc電壓的同時(shí)，保持 RESET引腳為低電平，則可延長(zhǎng)復(fù)位周期。 Vcc Vpot Vpot RESET Vrst Vrst TIMEOUT INTERINAL tTOUT tTOUT RESET 圖 25 RESET引腳與 VCC相連時(shí)， 圖 26 RESET引腳由外部控制時(shí) , 單片機(jī)的復(fù)位電平 單片機(jī)的復(fù)位電平 (2) 外電復(fù)位。引腳 RESET上的低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí) MCU復(fù)位。 Vcc RESET Vrst TIMEOUT tTOUT INTERNAL RESET 圖 27 外部復(fù)位時(shí)序圖 (3) 看門狗復(fù)位。 看門狗使能并且看門狗定時(shí)器溢出時(shí)復(fù)位發(fā)生?？撮T狗計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)晶振的復(fù)位脈沖。 Vcc RESET WDT 1 XTAL Cycle 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) PCB 下載站 16 TIMEOUT RESET tTOUT TIMEOUT INTERNAL RESET 圖 28 看門狗復(fù)位時(shí)序圖 (4) 掉電檢測(cè)復(fù)位。掉電檢測(cè)復(fù)位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測(cè)復(fù)位門限Vpot時(shí) MCU即復(fù)位。 (5) JTAG AVR復(fù)位。復(fù)位寄存器為 1時(shí) MCU復(fù)位。 第三節(jié) LCD液晶顯示 LCD的顯示原理 液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器。隨著液 晶顯示技術(shù)的發(fā)展， LCD顯示器的規(guī)格眾多，其專用驅(qū)動(dòng)芯片也相互配套，使 LCD在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。根據(jù) LCD顯示原理的不同，常見和常用的 LCD可以分為字符型 LCD和點(diǎn)陣型 LCD兩種。不同的顯示原理使得這兩種 LCD的指令系統(tǒng)、接口和功能等是不相同的，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但結(jié)合到本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，經(jīng)過比較還是選用點(diǎn)陣型 LCD?，F(xiàn)就點(diǎn)陣型 LCD的顯示原理、模塊特點(diǎn)等做一簡(jiǎn)要介紹。 要想在液晶模塊上顯示一個(gè)漢字或字符，需要 3個(gè)最基本的控制操作：分別向 3 個(gè)控制器寫指令代碼、寫顯示數(shù)據(jù)和讀顯示數(shù)據(jù)。這里 要特別引起注意的是完成這 3 項(xiàng)操作的前提條件是 KS0108B 控制器處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，即 BUSY=0，由模塊的軟件特性知道，當(dāng) BUSY=1 時(shí)，系統(tǒng)的接口電路處于被封鎖的狀態(tài)，是不能接受除讀狀態(tài)指令外的任何操作的。因此在訪問控制器之前，一定要判斷控制器的當(dāng)前狀態(tài)。具體到軟件設(shè)計(jì)時(shí)，則需設(shè)計(jì)一判忙程序，在判斷 BUSY=0 后，再往下進(jìn)行操作。 在本模塊中，每個(gè)漢字的大小是 16 16 點(diǎn)陣，而每個(gè)字符的大小是 8 16點(diǎn)陣，即字符的寬度為漢字的 1/2。它們都是以二維數(shù)組的格式存放在 ROM 中。向液晶模塊顯示一個(gè)漢字的過程就是 ：由液晶屏顯示區(qū)的指定字符行的指定列開始，連續(xù)輸出該字符對(duì)應(yīng)的字符庫中的 16 個(gè)列數(shù)據(jù)，如果是顯示字符，則輸出 8個(gè)列數(shù)據(jù)即可。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) PCB 下載站 17 上面已經(jīng)介紹到， MGLS19264 液晶模塊中液晶屏顯示區(qū)為 192 64 點(diǎn)陣，其中，它們的每 8 個(gè)像素行組成一頁，整個(gè)顯示區(qū)共分為 8 頁，每 64 列為一個(gè)區(qū)，這樣，它就有左、中、右 3 個(gè)區(qū)，它的顯示區(qū)示意圖如下： 左區(qū) 中區(qū) 右區(qū) 0 1 2 ? 62 63 64 65 ? 127 128 129 ? 191 DB0 ? DB7 ? DB0 ? DB7 圖 29 液晶屏顯示區(qū)示意圖 液晶模塊顯示字符是從上到下，從左到右進(jìn)行顯示的。假設(shè)定義從最左上角開始顯示，則先從上到下顯示第 0 頁的第一列，依次從左向右開始顯示。 MGLS19264LCM 的顯示部分為左、中、右 3個(gè)區(qū)，可以由 CS 片選的取值分別進(jìn)行控制，其接口的片選定義如下： 表 21 MGLS 的片選定義表 CS1 CS2 選中區(qū)域 0 0 左區(qū) 0 1 中區(qū) 1 0 右區(qū) 1 1 未選 有了上面的知識(shí)，就可以編寫顯示界面這一塊程序。由于每個(gè)漢字或字符在圖中位置是固定的，只要定義了相應(yīng)的選區(qū)及 X、 Y 地址，就可以顯示出具體的位置。用 lr 來表示漢字的區(qū)域，當(dāng) lr=0，表示左區(qū)； lr=1，表示中區(qū)； lr=2，表示右區(qū)。 X 表示頁面， Y 表示列地址。則 ()就可以定義出這個(gè)字在屏上的實(shí)際位置。以第一行的“智”字為例，這個(gè)字位于模塊的左區(qū)，則 lr=0； 它第 0頁 第七頁 ? 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) PCB 下載站 18 位于第一頁和第二頁，則 X=0；它位于列地址的 4863字節(jié)， Y=48，那么“智”就可以通過 ()精確地表示出它的位置。這里要注意的是每個(gè)漢字占用的行地址是兩頁，如“智”字占的就是 X0 和 X1，即第二行的漢字其 X=2 而不是 1。因此，第二行的“電”就應(yīng)該表示為 ()，其它字符依此設(shè)計(jì)即可。 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器 HD61202及其兼容液晶顯示控制器