【文章內(nèi)容簡介】 時間后可以設(shè)制顯示狀態(tài)（如設(shè)制行、位或陣列）再經(jīng)過延時清屏后才可以設(shè)置輸入方式，具體實現(xiàn)過程如圖14所示。圖14 LCD初始化流程圖 LCD1602顯示程序設(shè)計LCD顯示程序的設(shè)計一般先要確定LCD的初始化、光標(biāo)定位、確定顯示字符后，顯示流程如圖15顯示。圖15 LCD顯示程序流程圖 LCD12864模塊顯示程序設(shè)計 LCD12864的指令系統(tǒng)模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴充指令如下：表5（RE=0：基本指令） 指 令 碼功 能指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除顯示0000000001將DDRAM填滿20H,并且設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到00H地址歸位000000001X設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到00H,并且將游標(biāo)移到開頭原點位置。這個指令不改變DDRAM 的內(nèi)容顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001DCBD=1: 整體顯示 ONC=1: 游標(biāo)ONB=1:游標(biāo)位置反白允許進入點設(shè)定00000001I/DS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時,設(shè)定游標(biāo)的移動方向及指定顯示的移位游標(biāo)或顯示移位控制000001S/CR/LXX設(shè)定游標(biāo)的移動與顯示的移位控制位。這個指令不改變DDRAM 的內(nèi)容功能設(shè)定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴充指令操作RE=0: 基本指令操作設(shè)定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM 地址設(shè)定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定DDRAM 地址（顯示位址）第一行：80H－87H第二行：90H－97H讀取忙標(biāo)志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動作是否完成,同時可以讀出地址計數(shù)器(AC)的值寫數(shù)據(jù)到RAM10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7——D0寫入到內(nèi)部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)讀出RAM的值11數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7——D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 由于擴充指令在本文中應(yīng)用不大，所以這里不再贅述，下面將對12864的指令系統(tǒng)簡要描述一下。 指令描述 顯示開/關(guān)設(shè)置 表6 顯示開/關(guān)設(shè)置R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHHHHHH/L功能：設(shè)置屏幕顯示開/關(guān)。 DB0=H，開顯示；DB0=L，關(guān)顯示。不影響顯示RAM(DD RAM)中的內(nèi)容。 設(shè)置顯示起始行 表7 顯示起始行設(shè)置R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHH行地址（063）功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由Z地址計數(shù)器控制的，該命令自動將A0A5位地址送入Z地址計數(shù)器，起始地址可以是063范圍內(nèi)任意一行。Z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)掃描完一行后自動加一。 設(shè)置頁地址 表8 頁地址設(shè)置R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHLHHH頁地址（07）功能：執(zhí)行本指令后，下面的讀寫操作將在指定頁內(nèi)，直到重新設(shè)置。頁地址就是DD RAM 的行地址，頁地址存儲在X地址計數(shù)器中，A2A0可表示8頁，讀寫數(shù)據(jù)對頁地址沒有影響，除本指令可改變頁地址外，復(fù)位信號(RST)可把頁地址計數(shù)器內(nèi)容清零。 設(shè)置列地址 表9 列地址設(shè)置R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLH列地址（063）功能： DD RAM 的列地址存儲在Y地址計數(shù)器中，讀寫數(shù)據(jù)對列地址有影響，在對DD RAM進行讀寫操作后，Y地址自動加一。 狀態(tài)檢測 表10 狀態(tài)檢測R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HLBFLON/OFFRETLLLL功能：讀忙信號標(biāo)志位(BF)、復(fù)位標(biāo)志位(RST)以及顯示狀態(tài)位(ON/OFF)。 BF=H：內(nèi)部正在執(zhí)行操作； BF=L：空閑狀態(tài)。 RST=H：正處于復(fù)位初始化狀態(tài)； RST=L：正常狀態(tài)。 ON/OFF=H：表示顯示關(guān)閉； ON/OFF=L：表示顯示開。 寫顯示數(shù)據(jù) 表11 寫顯示數(shù)據(jù)R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LHD7D6D5D4D3D2D1D0功能：寫數(shù)據(jù)到DD RAM，DD RAM是存儲圖形顯示數(shù)據(jù)的，寫指令執(zhí)行后Y地址計數(shù)器自動加1。D7D0位數(shù)據(jù)為1表示顯示，數(shù)據(jù)為0表示不顯示。寫數(shù)據(jù)到DD RAM前，要先執(zhí)行“設(shè)置頁地址”及“設(shè)置列地址”命令。 讀顯示數(shù)據(jù) 表12 讀顯示數(shù)據(jù)R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HHD7D6D5D4D3D2D1D0功能：從DD RAM讀數(shù)據(jù)，讀指令執(zhí)行后Y地址計數(shù)器自動加1。從DD RAM讀數(shù)據(jù)前要先執(zhí)行“設(shè)置頁地址” 及“設(shè)置列地址”命令。 LCD12864顯示程序設(shè)計使用LCD12864時，需要對其寄存器以及功能器件有所了解。寄存器包括指令寄存器以及數(shù)據(jù)寄存器。通過對這兩個寄存器的操作可改變LCD的顯示方式和顯示內(nèi)容。這里將不再贅述對于寄存器的講解。而是直接對LCD12864進行編程，使其顯示相應(yīng)的圖形。本次對LCD12864設(shè)計的程序流程圖如圖16所示。圖16 LCD12864顯示程序流程圖 按鍵電路程序設(shè)計本次設(shè)計采用了四個按鍵函數(shù)，當(dāng)按鍵時間小于1s時是第一功能，當(dāng)按鍵時間大于1s時，具有第二功能。其中按鍵按下是讀取i/o口后處理的值,底層的接口不同，此時的值就要改變。四個按鍵分別命名為key_state，key_time，key_press，key_return，分別表示初始狀態(tài)按鍵，計時器按鍵，讀取I/O口處理值按鍵和返回數(shù)值按鍵。首先是按鍵為初始狀態(tài)，然后給key_state賦值，使其按下，狀態(tài)轉(zhuǎn)換到確認(rèn)態(tài)，接著給key_time賦值，清空計數(shù)器。然后再使按鍵轉(zhuǎn)換為初始狀態(tài)，然后開始使計數(shù)器計數(shù)。各個按鍵的功能及控制過程將在后面的程序程序中介紹。按鍵程序流程圖如圖17所示。圖17 按鍵程序流程圖5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試是從設(shè)計向應(yīng)用轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵一步，只有經(jīng)過大量調(diào)試，才可能使系統(tǒng)運行正常。本次畢業(yè)設(shè)計是采用AVR Studio4和Winavr環(huán)境下進行調(diào)試的。AVR Studio是ATMEL的AVR單片機的集成環(huán)境匯編級開發(fā)調(diào)試軟件，完全免費。ATMEL AVR Studio包括了AVR Assembler、AVR Studio調(diào)試功能、AVR Prog串行、并行下載功能和JTAG ICE仿真等功能。它集匯編語言編譯、軟件仿真、芯片程序下載、芯片硬件仿真等一系列基礎(chǔ)功能，與任一款高級語言編譯器配合使用即可完高級語言的產(chǎn)品開發(fā)調(diào)試。調(diào)試的過程中，先在WINAVR上編寫程序，因為AVR Studio 4 只能編寫匯編程序和調(diào)試，不能編寫C語言程序，WINAVR中有GCC,可以編寫、編譯C語言。編譯沒有錯誤以后，然后通過AVR Studio4下載程序到單片機中進行調(diào)試與仿真。 本次調(diào)試主要測試一下內(nèi)容：（1）要求量程能自動轉(zhuǎn)換，即根據(jù)測量結(jié)果，自動決定小數(shù)點位置；（2）能夠通過按鍵電路選擇顯示測量電壓的大小及類型，如平均值、峰值、有效值等； （3）采用LCD1602液晶屏顯示，顯示信息包括測量的信號種類（平均值、峰值、有效值等）； （4）采用點陣式LCD12864液晶屏作為顯示器，可以在屏上顯示模擬信號的波動曲線。 在系統(tǒng)調(diào)試的過程中也曾遇到了一些問題，如顯示屏不能正常工作，程序編譯時出現(xiàn)錯誤等。然而，在同學(xué)的幫助和我不斷摸索的情況下，問題終于得到了解決。 顯示屏不能正常工作，開始我還以為是程序問題，把程序看了又看，改了又改，顯示結(jié)果還是一樣。后來問了下同學(xué)，出現(xiàn)這種情況的原因是PE口沒接上拉電阻。因為PE口是開漏的，不管它的驅(qū)動能力多大，相當(dāng)于它是沒有電源的，需要外部的電路提供，絕大多數(shù)情況下PE口是必需加上拉電阻的。接上拉電阻后，重新運行這下運行正常了。程序編譯時出現(xiàn)錯誤，剛開始我也是以為是程序的錯誤，后來仔細(xì)研究了一下程序，發(fā)現(xiàn)沒什么問題。后來又研究了一下編譯軟件AVR Studio4和WINAVR，看了一下它們的使用教程，發(fā)現(xiàn)是因為程序的頭文件沒有加載進去，從而導(dǎo)致編譯時找不到頭文件。后來將頭文件加載進去以后，程序正常運行，編譯成功。6 結(jié)束語本設(shè)計以AVR單片機ATMEGA128為控制核心，通過單片機內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器將被測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)單片機內(nèi)部程序處理后，由液晶顯示器LCD1602顯示測量結(jié)果，并且用LCD12864點陣型液晶顯示屏來顯示測量的波形。系統(tǒng)性能良好，信號幅度的最大范圍為0~177。20V，最小分辨率為為3位半，測量誤差不大于1mV。本次設(shè)計主要完成了如下工作：（1） 設(shè)計單片機最小系統(tǒng)；（2） 設(shè)計了可視化數(shù)字電壓表系統(tǒng)的實現(xiàn)方案；（3） 繪制系統(tǒng)仿真電路圖；（4） 編寫程序并對其編譯，實現(xiàn)可視化數(shù)字電壓表的液晶顯示功能。該系統(tǒng)在計算輸入電壓信號的有效值及將電壓信號的變化曲線描繪在點陣型液晶上都做到了，而且顯示的效果比較好。但是，該系統(tǒng)也存在一定程度的不足，如量程切換方面和精度方面等有點欠缺。由于自己目前知識的缺乏，未能完善這些方面的工作。在這里提出一些理論上的改進，相信不久的將來，一定能夠?qū)ζ溥M行實質(zhì)性的改進。（1） 對于量程切換方面，可以采用設(shè)計硬件電路進行自動控制，這樣可以擴大數(shù)字電壓表的量程；（2） 對于精度方面，如果測量的精度要達(dá)到1mv，則至少有用到12位精度的ADC?？梢圆捎猛獠拷右粋€高精度的AD轉(zhuǎn)換器，也可換用其它型號的MCU，例如msp430單片機中有自帶的12精度的AD轉(zhuǎn)換器。（3） 本系統(tǒng)還可以采用LabVIEW軟件是系統(tǒng)具有友好的交互界面，可以更好的與用戶之間進行交互。7 致謝本文是在張老師的精心指導(dǎo)下完成的。在此向她表示衷心的感謝。感謝同學(xué)的鼓勵和幫助，讓我順利完成本次設(shè)計任務(wù)。通過短暫的畢業(yè)設(shè)計，從而提高了我的理論水平，真正做到學(xué)有所用，雖然在其過程中我也遇到了不少困難，但是從中我也得到了很多的幫助，沒有半途而廢，沒有灰心喪氣，我都一一克服了。這些都是一種收獲，最讓我感到高興的是終于按質(zhì)按量的完成了畢業(yè)設(shè)計。感謝我的指導(dǎo)老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)校中的榜樣，她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。本次畢業(yè)設(shè)計的每一個細(xì)節(jié)都離不開您的細(xì)心指導(dǎo)。感謝同學(xué)、朋友的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！8 參考文獻[1]:北京理工大學(xué)出版社,2007[2]，2004[3]張軍， 單片機實用C ：[4]宋鳳娟,孫軍,李國忠. ，2007,2[5]模擬部分（第四版）.北京：高等教育出版社，1999.[6]實驗測試（第二版）.武漢：華中理工出版社，2000.[7]（上）.北京航空航天大學(xué)出版社，2001.[8]金春林等. ：清華大學(xué)出版社，20[9]:西安電子科技大學(xué)出版社, [10]：清華大學(xué)出版社，1996[11]：電子工業(yè)出版社，[12]：西安電子科技大學(xué)出版社，[13]：[14]童詩白，華成英．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：高等教育出版社，2001[15]A paper read during a Symposium on Electronic Digitizing Techniques held in Londonn on 18th November 1959.[16]Ivan Lenicek, Damir Ilic, Roman Malaric Faculty of Electrical Engineering and Computing, University of Zagreb Unska