【文章內(nèi)容簡介】 一般不會(huì)單獨(dú)使用，而是將LCD面板、驅(qū)動(dòng)與控制電路組合成LCM模塊一起使用。LCM是一種很省電的電子設(shè)備，常被應(yīng)用于數(shù)字或單片機(jī)控制系統(tǒng)中，在全國大學(xué)生設(shè)計(jì)競賽中使用頻率也很高。字符型1602LCM通常采用日立公司生產(chǎn)的控制器HD44780作為LCM的控制芯片。字符型LCM的特點(diǎn)：（1）具有字符型發(fā)生器ROM?？娠@示192個(gè)5*7點(diǎn)陣字符，LCM顯示的數(shù)字和字母部分的碼值，剛好與ASCLL碼中的數(shù)字和字母相同，所以在需要的顯示數(shù)字和字母時(shí)，只需要向LCM送入ASCLL碼即可。（2）具有64B的自定義字符RAM，可自行定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符。（3）具有80B的數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)器。 LCD1602引腳定義字符型1602LCM通常有16個(gè)引腳，也有少數(shù)有14個(gè)引腳，當(dāng)選用14個(gè)引腳的LCM時(shí)，該LCM沒有背光，1602型LCM的16個(gè)引腳定義如下：表26 LCD1602引腳定義引腳號符 號狀 態(tài)功 能1Vss電源地2Vdd+5V邏輯電源3V0液晶驅(qū)動(dòng)電源（用于調(diào)節(jié)對比度）4RS輸入寄存器選擇（=1：數(shù)據(jù)；=0：指令）5R/W輸入讀、寫操作選擇（=1：讀；=0：寫）6E輸入使能信號7DB0三態(tài)數(shù)據(jù)總線（最低位LSB）8DB1三態(tài)數(shù)據(jù)總線9DB2三態(tài)數(shù)據(jù)總線10DB3三態(tài)數(shù)據(jù)總線11DB4三態(tài)數(shù)據(jù)總線12DB5三態(tài)數(shù)據(jù)總線13DB6三態(tài)數(shù)據(jù)總線14DB7三態(tài)數(shù)據(jù)總線（最高位MSB）15E1背光電源線16E2背光電源地線第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 測速信號采集及其處理 本設(shè)計(jì)中采用對射式光電傳感器測量電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷，反之打開。可以制作一個(gè)遮光葉片，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電開關(guān)產(chǎn)生脈沖信號。當(dāng)葉片數(shù)較多時(shí)，旋轉(zhuǎn)一周可以獲得多個(gè)脈沖信號。 假設(shè)系統(tǒng)采用10個(gè)葉片，在一分鐘的內(nèi)產(chǎn)生了10000脈沖，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速就為1000r/min。 信號采集示意圖 轉(zhuǎn)速測量原理轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)中，電機(jī)轉(zhuǎn)速作為反饋量構(gòu)成閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)速測量的精度對控制系統(tǒng)性能的影響是不言而喻的。光電碼盤是目前廣泛采用的測速手段。它具有精度高、線性度好的優(yōu)點(diǎn)。采用光電碼盤測速時(shí)，常用的測速方法有M法、T法和M/T法。其中M/T法兼顧高低轉(zhuǎn)速，是綜合性能最佳的一種。在此采用M/T測量法，其測量原理為，在固定的測量時(shí)間內(nèi)，計(jì)取轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)生的脈沖個(gè)數(shù)（即頻率），從而算出實(shí)際轉(zhuǎn)速。設(shè)固定的測量時(shí)間T （min），計(jì)數(shù)器計(jì)取的脈沖個(gè)數(shù)m1，假定脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)輸出p個(gè)脈沖，對應(yīng)被測轉(zhuǎn)速為N（r/min），就可算出實(shí)際轉(zhuǎn)速值N = 60m1/ pT。本檢測裝置中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器信號盤安裝在曲軸上，工作時(shí)傳感器輸出信號經(jīng)整形后可得到相應(yīng)的方波脈沖信號。 檢測裝置安裝此檢測裝置按照發(fā)動(dòng)機(jī)上傳感器的實(shí)際安裝位置進(jìn)行安裝。，將信號盤固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，光電轉(zhuǎn)速傳感器正對著信號盤。光電轉(zhuǎn)速傳感器接有4根導(dǎo)線，用于連接發(fā)光二極管和光敏三極管。測量頭由光電轉(zhuǎn)速傳感器組成，而且測量頭兩端的距離與信號盤的距離相等。測量用器件封裝后，固定裝在貼近信號盤的位置，當(dāng)信號盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電元件即可輸出正負(fù)交替的周期性脈沖信號。信號盤旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)，等于其上的齒數(shù)。因此，脈沖信號的頻率大小就反映了信號盤轉(zhuǎn)速的高低。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是輸出信號的幅值與轉(zhuǎn)速無關(guān)，而且可測轉(zhuǎn)速范圍大，一般為1r/s～104 r/s以上，精確度高。 轉(zhuǎn)速測量裝置 信號處理電路由于電機(jī)每次轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，光線每次透過光電碼盤的小孔照射光傳感器都使光傳感器產(chǎn)生一個(gè)電信號，但是因?yàn)楣怆娦盘栞^弱，而且產(chǎn)生的脈沖波形不整，所以會(huì)影響單片機(jī)對信號的處理。 信號處理電路光傳感器信號放大后的信號單穩(wěn)整形信號 信號處理效果，Q1為光感三極管，當(dāng)無光源照射時(shí)，Q1工作在截止區(qū)（Q1截止），Q2工作在飽和區(qū)（Q2導(dǎo)通），555定時(shí)器TR引腳為低電平；當(dāng)有光源照射時(shí)，Q1工作在飽和區(qū)（Q1導(dǎo)通），Q2工作在截止區(qū)（Q2截止），555定時(shí)器的TR引腳為5V電平。兩個(gè)三極管導(dǎo)通和截止過程產(chǎn)生的信號通過555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)整形電路，整形為標(biāo)準(zhǔn)的方波脈沖并由Q端輸出。該電路特點(diǎn)是只要輸入電壓達(dá)到三極管的工作電壓，通過三極管的導(dǎo)通和截止，保證了向555定時(shí)器輸入的波形在05V之間跳變，免去了對三極管放大電壓的計(jì)算。 同步控制電路。第一個(gè)丟失的情況是由于開始檢測時(shí)的脈沖寬度已經(jīng)小于機(jī)器周期T；第二個(gè)丟失的脈沖是由于脈沖的負(fù)跳變在定時(shí)之外。定時(shí)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)脈沖丟失，將會(huì)引起測量精度的降低。，可以采用雙D觸發(fā)器與門控位GATE的配合使用實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)開始和脈沖上升沿同步控制。 定時(shí) 定時(shí)時(shí)間 輸入脈沖 丟失 丟失 脈沖丟失現(xiàn)象 同步控制電路與單片機(jī)的連接 單片機(jī)的GATE=1：（INT0）（INT1）的高電平和TR0或TR1的狀態(tài)的組合分別啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0或T1。（INT0）/（INT1)分別和TR0/TR1的組合狀態(tài)啟動(dòng)定時(shí)器0/計(jì)數(shù)器1（TR0和TR1在程序中被置1，等待外部中斷引腳的高電平信號到來）。，由雙D觸發(fā)器構(gòu)成邊沿觸發(fā)器。初始狀態(tài)，保證觸發(fā)器的Q端可以時(shí)刻輸出高電平，使雙D觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài)（復(fù)位為低電平觸發(fā)），關(guān)閉定時(shí)器0和計(jì)數(shù)器1；開始計(jì)數(shù)時(shí)，D觸發(fā)器取消復(fù)位狀態(tài)，信號XH經(jīng)過觸發(fā)器保證上升沿到來時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器0和計(jì)數(shù)器1。 單片機(jī)處理電路設(shè)計(jì)單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)中此采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，以石英晶體振蕩器和兩個(gè)片電容組成外部振蕩源。片內(nèi)的高增益反相放大器通過XTALXTAL2外接，作為反饋元件的片外晶體振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的頻率取決于晶振的振蕩頻率，—12MHz。工程應(yīng)用時(shí)通常采用6MHz或12MHz。圖中X1為12MHz，電容CC4為33pF，它們一起構(gòu)成此單片機(jī)的自激振蕩器。 復(fù)位電路單片機(jī)的RST引腳為復(fù)位（Reset）端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的低電平，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，使單片機(jī)回到初始狀態(tài)。，本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位，用一個(gè)電容與一個(gè)10K電阻串聯(lián)組成，電阻接VCC，電容接地，RESET腳接在它們中間，RC選擇10uF，按鍵與200R電阻串聯(lián)，在電容兩端并聯(lián)，就成了按鍵復(fù)位電路，未上電時(shí)，RST端為高電平，只要按下這個(gè)按鍵，RST端轉(zhuǎn)換為低電平，經(jīng)過兩個(gè)機(jī)器周期后，單片機(jī)就能復(fù)位。 晶振 復(fù)位電路 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的設(shè)置根據(jù)設(shè)計(jì)選用定時(shí)方式1比較合適。方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計(jì)數(shù)器由TH0的全部8位和TL0的全部8位構(gòu)成，器邏輯電路和工作情況與方式0完全相同，所不同的只是組成計(jì)數(shù)器的位數(shù)。方式1的計(jì)數(shù)范圍和定時(shí)范圍：① 當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在方式1下做計(jì)數(shù)器用時(shí)，其計(jì)數(shù)范圍是165536（216）。② 當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在方式1下做定時(shí)器用時(shí)，其定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為：Td=(216X)*Tosc*12式中，Td為定時(shí)時(shí)間，X為計(jì)數(shù)初值，Tosc為晶振周期。 顯示部分1602字符型LCM與單片機(jī)的連接主要由兩種：直接訪問方式連接和間接控制方式連接。直接訪問方式連接由于構(gòu)成三總線的結(jié)構(gòu)，所以在軟件控制上比較簡單，用通過訪問外部地址的方式就能訪問LCM，但是，在使用這種連接方式時(shí)需要注意單片機(jī)的控制總線時(shí)序和地址總線時(shí)序必須要與LCM所需要的時(shí)序相匹配否則無法訪問。間接控制方式連接是利用HD44780所具的4位數(shù)據(jù)總線功能簡化電路接口的一種連接方式。但是由于LCM本身為速度較慢的器件，每一次數(shù)據(jù)傳輸大概需要幾十微秒至幾毫秒的時(shí)間，如采用間接控制方式訪問，每傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要訪問2次LCM，這將占用大量的時(shí)間，使CPU變得繁忙，甚至影響CPU處理其他數(shù)據(jù)的傳輸速度。采用這種連接方式不能構(gòu)成三總線的結(jié)構(gòu)，所以不能通過地址形式直接訪問，而是需要通過LCM的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)由于數(shù)據(jù)總線使用了8條，所以在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間上與直接訪問的時(shí)間相同，速度較間接控制方式提高了一倍，縮短了CPU對LCM的訪問時(shí)間。又因?yàn)閱纹瑱C(jī)的輸出電流較低，所以需外接上拉電阻。 LCM電路 第4章 軟件設(shè)計(jì) 編程語言的選用本設(shè)計(jì)中采用的處理器是AT89C51單片機(jī)，由此可采用面向MCS51的程序設(shè)計(jì)語言，包括ASM51匯編