【文章內(nèi)容簡介】 是在價格上液晶屏要比數(shù)碼管貴點。所以我選擇LCD。以下是對1602LCD的功能、特點、管腳和如何使用的介紹。一、 主要特性在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、質(zhì)量輕、功耗低等優(yōu)點。二、液晶顯示原理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(jìn)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(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。三、 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表24所示:表24 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極四、1602LCD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，如表25所示：表25 控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11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(biāo)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）與HD44780相兼容的芯片時序表如下：表26 基本操作時序表讀狀態(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=高脈沖輸出無讀寫操作時序如圖25和26所示：圖25 讀操作時序圖26 寫操作時序五、1602LCD的ARM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)模塊的忙標(biāo)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27是1602的內(nèi)部顯示地址。圖27 1602LCD內(nèi)部顯示地址在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)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28所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?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28字符代碼與圖形對應(yīng)圖六、1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程延時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)操作均需要檢測忙信號寫指令38H：顯示模式設(shè)置寫指令08H：顯示關(guān)閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置本章講述的是系統(tǒng)總體的方案設(shè)計，首先用一個系統(tǒng)的總體框圖來說明本系統(tǒng)的總體方案。然后各個介紹分析各主控芯片的選型，其中包括溫濕度傳感器的選擇，控制器的選擇和顯示屏的選擇。通過本章內(nèi)容，我們可以很清晰的了解本次設(shè)計的目的，設(shè)計要完成的工作和最終要達(dá)到的效果。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計本系統(tǒng)的控制核心是STC89C52RC單片機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊由部分組成，分別是最小系統(tǒng)模塊、時鐘模塊、測量溫濕度模塊、控制模塊以及顯示模塊。采用單片機(jī)的P2口控制LCD顯示濕度和溫度的值，其中數(shù)據(jù)命令選擇、讀/寫選擇、。電路原理圖的設(shè)計主要是PROTEL099的原理圖設(shè)計系統(tǒng)（AdvancedSchematic）來繪制本系統(tǒng)的電路原理圖。在設(shè)計圖紙大小Protel99/Schematic后，我首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè)計好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的，設(shè)置合適的圖紙大小是設(shè)計好原理圖的第一步。 其次是設(shè)置Protel99/Schematic設(shè)計環(huán)境，包括設(shè)置格點大小和類型，光標(biāo)類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值。最后我們可以根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫里取出放置到圖紙上，并對放置零件的序號、零件封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等工作。在這一過程中，我充分利用了PROTEL99所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來實現(xiàn)目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。用protel軟件畫系統(tǒng)的硬件電路原理圖如下圖31所示。圖31 系統(tǒng)硬件電路原理圖時鐘電路（1）機(jī)器周期MCS52規(guī)定一個時鐘周期為6個狀態(tài)，且依次表示為SS…、S6。由于一個狀態(tài)又包括兩個節(jié)拍，因此一個機(jī)器周期共12個節(jié)拍，分別記為：S1PS2P…、S6P6。也就是一個機(jī)器周期等于12個震蕩周期。當(dāng)震蕩頻率等于12MHE時，則一個機(jī)器周期就是1us。（2）指令周期執(zhí)行一個指令所需的時間稱為指令周期。它是機(jī)器周期的整數(shù)倍，最短的是一個機(jī)器周期稱為單周期指令，還有2個和3個機(jī)器周期的，最長的是4個機(jī)器周期。復(fù)位電路RST引腳是復(fù)位端，高電平有效。在該引腳輸入至少連續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)復(fù)位。RST引腳內(nèi)部有一個斯密特ST觸發(fā)器以對輸入信號整形，保證內(nèi)部復(fù)位電路的可靠性所以外部輸入信號不一定要求是數(shù)字波形。使用時，一般在此引腳與VSS引腳之間接一個10KΩ的下拉電阻，與VCC引腳之間接一個約30pf的電容，RST引腳保持足夠時間（即兩個周期以上）的高電平，就可以實現(xiàn)系統(tǒng)自動上電復(fù)位。復(fù)位電路如圖32所示。圖32 時鐘電路及復(fù)位電路該部分系統(tǒng)功能通過STC89C52RC單片機(jī)與SHT71連接測量溫、濕度值，連接時僅需要兩根線即可實現(xiàn)微處理器與SHT71的雙向通訊。在使用中不需要任何外圍元件，被測溫濕度通過編程可實現(xiàn)幾位的數(shù)字方式串行輸出，其中，測量相對溫度的范圍是0～100%，%RH，最高精度為177。2%RH。測量溫度的范圍是40℃～+℃，℃。測量露點的精度177。1℃。溫/濕度采集電路的核心采用Sensiron公司生產(chǎn)的數(shù)字式溫、濕度傳感器SHT71。該傳感器體積小、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定，且非線性誤差較小、校準(zhǔn)方便、互換性好、功耗極低，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，不需要外部元件，適配各種單片機(jī)，可廣泛用于醫(yī)療設(shè)備及溫度/濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。溫濕度傳感器有四個引腳，分別為VDD、GND、SCK和DATA四個腳，VDD和GND分別接電源線和地線，DATA在SCK時鐘下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在SCK時鐘的上升沿有效。傳輸數(shù)據(jù)期間，在時鐘SCK高電平時，必須保持DATA穩(wěn)定。為避免發(fā)生信號沖突，需要一個外部的上拉電阻將信號拉至高電平。具體連接線路如圖33所示。圖33 52單片機(jī)和SHT71的接口在日常生活中，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)品的通過器件，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(jī)的人機(jī)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，軟硬件都比較簡單，液晶屏顯示電路的核心采用1602LCD顯示屏，本節(jié)主要介紹字符型液晶顯示器1602的與單片機(jī)的電路設(shè)計。此次設(shè)計液晶屏我選用1602LCD， 1602LCD共有16個引腳，2腳和15腳都是接電源；1腳和16腳都是接地；3腳是液晶顯示偏壓腳，與一個1KΩ的偏置電阻連接后接地；4腳是數(shù)據(jù)/命令選擇RS，；5腳是讀/寫選擇信號R/W，；6腳是使能信號端E。該模塊與單片機(jī)連接是比較簡單的，它只需要一個8位的I/O口與液晶模塊的8位數(shù)據(jù)端口相連，再用三位控制口分別與液晶模塊的RS、R/W、EN相連。在本系統(tǒng)中，為了使其驅(qū)動能力更強(qiáng)、布線更加簡單，我們用單片機(jī)的P2口接8位數(shù)據(jù)，、R/W、E。具體的連接如圖34所示。圖34 1602的接口電路 系統(tǒng)PCB圖設(shè)計設(shè)計PCB板的步驟首先是生成一張原理圖網(wǎng)絡(luò)表，設(shè)置PCB布線區(qū)，再導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，布局元器件，再設(shè)置布線規(guī)則，然后自動布線，再手工修改，最后是布線規(guī)則檢查。按照以上步驟繪制系統(tǒng)的PCB圖如圖35所示。圖35 系統(tǒng)硬件電路PCB圖 PCB圖布局在繪制好系統(tǒng)的原理圖之后，接下來就是PCB圖的設(shè)計了。設(shè)計PCB圖時，我主要是按照以下思路來布局設(shè)計的：首先是在在元器件的布局方面，應(yīng)該把相關(guān)聯(lián)的元器件盡量放得近一些，例如，時鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時鐘輸入端等都易產(chǎn)生噪聲，所以在布圖的時候應(yīng)把它們放置的近些。對于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路及開關(guān)電路等，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲電路（ROM、RAM），如果可能的話，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的穩(wěn)定性。 其次是盡量在關(guān)鍵元器件，如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實際上，印制電路板走線、引腳連線和接線等都可能含有較大的電感效應(yīng)。大的電感可能會在Vcc走線上引起嚴(yán)重的開關(guān)噪聲尖峰。防止Vcc走線上開關(guān)噪聲尖峰的唯一方法。如果電路板上使用的是表面貼裝元件，可以用片狀電容直接緊貼著元件，在Vcc引腳上固定。選作去耦電容的最好是使用瓷片電容，這是因為這種電容具有較低的靜電損耗（ESL）和高頻阻抗，另外這種電容溫度和時間上的介質(zhì)穩(wěn)定性也非常好。盡量不要使用鉭電容，因為在高頻下其阻抗較高。在安放去耦電容時需要注意以下問題：在印制電路板的電源輸入端跨接100uF左右的電解電容，如果體積允許的話，電容量大一些則更好。，如果電路板的空隙太小而放置不下時，可以每10個芯片左右放置一個1～10的鉭電容。對于抗干擾能力弱、關(guān)斷時電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲元件，應(yīng)該在電源線（Vcc）和地線之間接入去耦電容。電容的引線不宜太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。 然后是在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，地線的種類有很多，有系統(tǒng)地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等，地線是否布局合理，將決定電路板的抗干擾能力。所以在設(shè)計地線和接地點的時候，應(yīng)該考慮以下問題： 最后邏輯地和模擬地要分開布線，不能合用，將它們各自的地線分別與相應(yīng)的電源地線相連。在設(shè)計時應(yīng)盡量加大引出端的接地面積。一般來講，對于輸入輸出的模擬信號，與單片機(jī)電路之間最好通過光耦進(jìn)行隔離。在設(shè)計邏輯電路的印制電路版時，其地線應(yīng)構(gòu)成閉環(huán)形式，提高電路的抗干擾能力。地線應(yīng)盡量的粗。如果地線很細(xì)的話，則地線電阻將會較大，造成接地電位隨電流的變化而變化，致使信號電平不穩(wěn)，導(dǎo)致電路的抗干擾能力下降。在布線空間允許的情況下，要保證主要地線的寬度至少在2～3mm以上。 PCB圖布線設(shè)計PCB時，往往很想使用自動布線。通常，純數(shù)字的電路板(尤其信號電平比較低，電路密度比較小時)采用自動布線是沒有問題的。但是，在設(shè)計模擬、混合信號或高速電路板時，如果采用布線軟件的自動布線工具，可能會出現(xiàn)一些問題，甚至很可能帶來嚴(yán)重的電路性能問題。為避免出現(xiàn)電路性能問題我只有采用手工布線。手工布線時，常常會碰到布線無法從這一層的這個方向通過，但是布線可以在另一層通過，這時可以按小鍵盤上的*鍵，打一個導(dǎo)孔到另外一層就可以布線了，這時注意到線的顏色已經(jīng)發(fā)生了變化，我在進(jìn)行PCB圖的布線時也遇到了這樣的情況。既然是采用手工布線，那么第一個步驟是在板上放置器件。將噪聲敏感器件和產(chǎn)生噪聲器件分開放置。確定了器件的大體位置后，就可以定義地平面和電源平面了。實現(xiàn)這些平面是需要一些策略技巧的。在PCB中不使用地平面是很危險的，尤其是在模擬和混合信號設(shè)計中。其一，因為模擬信號是以地為基準(zhǔn)的，地噪聲問題比電源噪聲問題更難應(yīng)對。其二，地平面還對噪聲有屏蔽作用。采用地平面可以很容易解決這些問題，在采集數(shù)據(jù)時，沒有在傳感器上施加激勵。采用這種電路布線，控制器專用于與轉(zhuǎn)換器接口，并將轉(zhuǎn)換器的結(jié)果發(fā)送到LCD顯示器。本次焊接當(dāng)然是純手工焊接，手工焊接握電烙鐵的方法,有正