【文章內(nèi)容簡介】 圖 315 數(shù)碼管模塊原理圖單片機與 74HC573 通過 、 、 、相連，作為段碼信號線；與 74HC138 通過 、 、 相連，作為片選信號線。b LCD1602 模塊 (1) LCD1602 簡介：LCD1602 點陣字符液晶模塊是由點陣字符液晶顯示器件和專用的行列驅(qū)動器，控制器及必要的連接件，結(jié)構(gòu)件裝配而成，可以顯示數(shù)字和英文字符。LCD1602 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 32 所示：表 32 LCD1602 引腳接口圖編號 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)S51 開發(fā)板的設(shè)計142 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)S51 開發(fā)板的設(shè)計15續(xù)表 32 LCD1602 引腳接口圖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(2) 硬件實現(xiàn)：LCD1602 模塊的原理圖如圖 316 所示：圖 316 LCD1602 模塊原理圖單片機與 LCD1602 通過、、 、 、 相連，— 為數(shù)據(jù)線，、 為控制線。c LCD12864 模塊 (1) LCD12864 簡介：LCD12864 漢字圖形點陣液晶顯示模塊可以顯示漢字、圖形、ASCⅡ碼和自定義字形，內(nèi)置 8192 個 16*16 的中文漢字、128 個 8*16 字符、以及 64*256點陣顯示 RAM，控制器為 ST7920，具有串/并接口方式，其內(nèi)部含有中文字庫，LCD12864 顯示屏為 128*64 點陣，可顯示 4 行，每行 8 個字，模塊內(nèi)含有多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、反白、清除、關(guān)閉顯示和睡眠模式等，可方便地對模塊進行控制。模塊內(nèi)置升壓電路，無需負壓，配置 LED背光。3V 低電平工作時，只需一個 20K 的電阻與 Vo 的地相接。適用于～5V 寬范圍工作電壓的系統(tǒng)。S51 開發(fā)板的設(shè)計16RS， R/W 的配合決定的 4 種模式見表 33：表 33 RS，R/W 決定的控制模式RS R/W 功能說明L L MPU 寫指令到指令暫存器（IR）L H 讀出忙標志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)H L MPU 寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）H H MPU 從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)E 信號的狀態(tài)產(chǎn)生的動作見表 34：表 34 E 信號的狀態(tài)產(chǎn)生的動作E 狀態(tài) 執(zhí)行動作 結(jié)果高——低 I/O 緩沖——DR 配合/W 進行寫數(shù)據(jù)或指令高 DR——I/O 緩沖 配合 R 進行讀數(shù)據(jù)或指令低/低——高 無動作 LCD12864 的并行接口見表 35：表 35 LCD12864 的并行接口管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述1 VSS 0V 電源地2 VCC +5V 電源正3 V0 對比度（亮度）調(diào)整4 RS(CS） H/L RS=“H”，表示 DB7——DB0 為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”，表示 DB7——DB0 為顯示指令數(shù)據(jù)5 R/W(SID) H/L R/W=“H”，E=“H” ，數(shù)據(jù)被讀到 DB7——DB0R/W=“L”，E=“H→L” ， DB7——DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR6 E(SCLK) H/L 使能信號7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線15 PSB H/L H：8 位或 4 位并口方式，L：串口方式（見注釋 1）16 NC 空腳17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見注釋 2）18 VOUT LCD 驅(qū)動電壓輸出端19 A VDD 背光源正端（+5V） （見注釋 3）20 K VSS 背光源負端（見注釋 3）*注釋 1：如在實際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將 PSB 接固定高電平，也可S51 開發(fā)板的設(shè)計17以將模塊上的 J8 和“VCC”用焊錫短接。*注釋 2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。 *注釋 3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的 JA、JK 用焊錫短接。 (2) 硬件實現(xiàn)：開發(fā)板上 LCD12864 模塊的原理圖如圖 317 所示：圖 317 LCD12864 模塊原理圖單片機與 LCD12864 通過、、 、 、 相連，— 為數(shù)據(jù)線，、 為控制線。 下載器模塊ATmega8 是基于增強的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間， ATmega8 的數(shù)據(jù)吞吐率高達 1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega8 有如下特點： 8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash(具有同時讀寫的能力，即 RWW)，512 字節(jié) EEPROM，1K 字節(jié) SRAM，32 個通用 I/O 口線，32 個通用工作寄存器，三個具有比較模式的靈活的定時器 / 計數(shù)器 (T/C)， 片內(nèi) / 外中斷，可編程串行 USART，面向字節(jié)的兩線串行接口，10 位 6 路(8 路為 TQFP 與 MLF 封裝)ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個 SPI 串行端口，以及五種可以通過軟件進行選擇的省電模式。工作于空閑模式時 CPU 停止工作，而 SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC 噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲；Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力。 S51 開發(fā)板的設(shè)計18ATMEGA8L 的引腳配置如下圖 318 所示： 圖 318 ATMEGA8L 的引腳配置圖下載器模塊原理圖如圖 319 所示：圖 319 下載器模塊原理圖下載器模塊實現(xiàn)將 USB 信號轉(zhuǎn)換為能通過 SPI 協(xié)議傳輸?shù)男盘?，從而實現(xiàn)對單片機的編程。 其他模塊 流水燈模塊、蜂鳴器模塊的原理圖如圖 3圖 321 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計19 圖 320 流水燈模塊原理圖 圖 321 蜂鳴器模塊原理圖如圖 320 所示流水燈模塊包含 8 個 LED 燈，單片機的 P0 口接 10K 上拉電阻，八個 LED 的負極依次連接單片機 P0 口的 8 個引腳，八個 LED 的正極依次與 510 歐姆的排阻的八個端子相連，排阻的公共端連接短路插針的一端，短路插針的另一端與電源相連，因此，若將短路插針用短路帽短路，則八個 LED 的正極上拉到高電平， LED 低電平點亮。如圖 321 所示，單片機的 與 Q1 的基極通過 1K 歐姆電阻連接，當 為高電平時，Q1 導(dǎo)通，Q1 的發(fā)射極與集電極導(dǎo)通，將發(fā)射極下拉為低電平，蜂鳴器兩端出現(xiàn)電位差，蜂鳴器發(fā)聲；當 為低電平時，Q1 不導(dǎo)通，蜂鳴器兩端沒有電流流過，蜂鳴器不發(fā)聲?？偨Y(jié)：對硬件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法，采用的電路為典型應(yīng)用電路，資源配置合理，通過使用短路帽連接相應(yīng)的功能模塊，降低了功耗，減弱了器件之間的相互干擾，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，硬件工作穩(wěn)定可靠。S51 開發(fā)板的設(shè)計204 軟件部分 整體程序設(shè)計軟件部分主要包括數(shù)碼管程序、鍵盤程序、AD 程序、DA 程序、DS1302時鐘程序、DS18b20 溫度傳感器程序、串行通信程序、顯示程序和其他簡單模塊程序。 分模塊程序設(shè)計依據(jù)開發(fā)板上硬件資源，進行程序的開發(fā)，在軟件的設(shè)計過程中，采用模塊化的設(shè)計方法，依次分別為每個模塊設(shè)計軟件。下面分別介紹以上各個模塊的程序設(shè)計。 鍵盤模塊程序設(shè)計矩陣式鍵盤的按鍵識別方法為：判斷鍵盤中有無鍵按下：將全部行線 KEY0KEY3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置：在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 矩陣式鍵盤的按鍵編碼處理：將行線和列線依次進行數(shù)值編碼，然后進行一定規(guī)則的運算，就是對鍵值的編碼。 鍵盤程序流程圖如圖 41 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計21開始鍵盤掃描有鍵按下取鍵值YN原有鍵值不變鍵值送 P0口選通數(shù)碼管圖 41 鍵盤程序流程圖鍵盤采用的是行掃描法確定鍵值，在程序中具體是這樣掃描鍵盤的：將鍵盤掃描碼送入 P2 口，先是使行線依次為低電平，順序為KEY KEYKEYKEY4，在某一行線為低電平的狀態(tài)下，讀取 P2 口的狀態(tài)，將狀態(tài)值依次右移四位，這樣便將 KEY5KEY8 的狀態(tài)值移到了低四位，再將高四位狀態(tài)值置一，將處理后的狀態(tài)值與當前的掃描碼比較，如果此時的狀態(tài)值與四個掃描碼中的一個相同，證明有鍵按下，此時保存掃描碼的數(shù)組下標和與狀態(tài)值相等的掃描碼數(shù)組下標，并將兩個值按照鍵盤編碼值進行某一規(guī)則的四則運算后返回給主函數(shù)中的某一變量；如果在全部行線依次為低電平情況下的狀態(tài)值與四個掃描碼中沒有一個相同，證明沒有鍵按下，返回1 到主函數(shù)。在主函數(shù)中調(diào)用鍵盤掃描函數(shù)對鍵盤進行掃描，判斷返回鍵值，若返回值不為1 ，證明右鍵按下，在某一個數(shù)碼管上顯示鍵值，若返回值為1，證明沒有鍵按下，顯示先前按下的按鍵鍵值。 AD 模塊程序設(shè)計a ADC0832 的工作時序ADC0832 的工作時序圖如圖 42 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計22圖 42 ADC0832 的工作時序圖當CS 由高變低時，選中ADC0832。在時鐘的上升沿，D I端的數(shù)據(jù)移ADC0832內(nèi)部的多路地址移位寄存器。在第一個時鐘期間， D I為高，表示啟動位，緊接著輸入兩位配置位。當輸入啟動位和配置位后，選通輸入模擬通道，轉(zhuǎn)換開始。轉(zhuǎn)換開始后，經(jīng)過一個時鐘周期延遲，以使選定的通道穩(wěn)定。ADC0832 接著在第4個時鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出時先輸出最高位(D7～D0)；輸出完轉(zhuǎn)換結(jié)果后，又以最低位開始重新輸出一遍數(shù)據(jù)(D7～D0) ，兩次發(fā)送的最低位共用。當片選CS為高時，內(nèi)部所有寄存器清 0，輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。如果要再進行一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換，片選CS必須再次從高向低跳變，后面再輸入啟動位和配置位。b AD 程序流程圖AD 程序流程圖如 43 所示：開始啟動 AD 轉(zhuǎn)換輸入方式選擇輸入通道選擇讀取數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與顯示S51 開發(fā)板的設(shè)計23圖 43 AD 程序流程圖依據(jù)操作時序?qū)DC0832編程，包括轉(zhuǎn)換啟動和AD值讀取函數(shù)，在AD轉(zhuǎn)換函數(shù)中可以選擇ADC0832的轉(zhuǎn)換通道和輸入方式，即通道0或通道1，單通道輸入或差分輸入。在主函數(shù)中循環(huán)讀取某一通道的模擬電壓值，將采集到的數(shù)據(jù)由16進制轉(zhuǎn)換為ASCLL碼。并在液晶或數(shù)碼管上顯示出來。 DA 模塊程序設(shè)計a TLC5615 的工作時序 TLC5615 的工作時序如圖 44 所示：圖 44 TLC5615 的時序圖由時序圖可以看出，當片選CS為低電平時，輸入數(shù)據(jù) DIN由時鐘SCLK 同步輸入或輸出，而且最高有效位在前，低有效位在后。輸入時SCLK的上升沿把串行輸入數(shù)據(jù)DIN 移入內(nèi)部的16位移位寄存器，SCLK 的下降沿輸出串行數(shù)據(jù)DOUT，片選 CS的上升沿把數(shù)據(jù)傳送至DAC寄存器。當片選 CS為高電平時，串行輸入數(shù)據(jù)DIN 不能由時鐘同步送入移位寄存器；輸出數(shù)據(jù)DOUT保持最近的數(shù)值不變而不進入高阻狀態(tài)。由此要想串行輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)必須滿足兩個條件：第一時鐘SCLK 的有效跳變；第二片選 CS為低電平。這里，為了使時鐘的內(nèi)部饋通最小，當片選CS 為高電平時，輸入時鐘SCLK應(yīng)當為低電平。 串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615的使用有兩種方式，即級聯(lián)方式和非級聯(lián)方式。如不使用級聯(lián)方式，DIN只需輸入12位數(shù)據(jù)。DIN輸入的12位數(shù)據(jù)中，前10位為TLC5615輸入的D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，且輸入時高位在前，低位在后，后兩位必須寫入數(shù)值為零的低于LSB 的位，因為TLC5615的DAC輸入鎖存器為12位寬。如果使用TL5615的級聯(lián)功能，來自DOUT的數(shù)據(jù)需要輸入16位時鐘下降沿，因此完成一次數(shù)據(jù)輸入需要16個時鐘周期，輸入的數(shù)據(jù)也應(yīng)為16位。輸入的數(shù)據(jù)中，前4位為高虛擬位，中間10位為D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，最后 2位為低于LSB 的位即零。b DA 程序流程圖DA