【文章內容簡介】 字符型液晶顯示模塊的實物圖如圖 3 所示：XXXX 大學本科畢業(yè)設計圖 3 液晶面板字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母，數(shù)字，符號等的點陣式液晶顯示模塊。在顯示器件上的電極圖型設計，它是由若干個5*7或5*11等點陣符位組成。每一個點陣字符位都可以顯示一個字符。點陣字符位之間有一空點距的間隔起到了字符間距和行距的作用。（3）字符型液晶顯示模塊的引腳功能VSS 為地電源，VDD 接 5V 正電源，VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K 的電位器調整對比度。RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。DB0~DB7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線，BLK 和 BLA 是背光燈電源。引腳編號及說明如表 1 所示：表1 字符型液晶顯示模塊引腳編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O4 RS 數(shù)據(jù)/命令 12 D5 Data I/O5 R/W 讀/寫 13 D6 Data I/O6 E 使能信號 14 D7 Data I/OXXXX 大學本科畢業(yè)設計7 D0 Data I/O 45 BLA 背光源正級8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負級2．字符型液晶顯示模塊內部結構液晶顯示模塊WMC1602N的內部結構可以分成三部份：一為LCD控制器，二為LCD驅動器，三為LCD顯示裝置，如圖4所示：圖 4 1602 內部結構使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度，注意液晶顯示器的對比度不能調的太大啦，如果屏幕調的太亮啦很容易損壞液晶顯示器，對比度調的太小啦又會影響顯示效果，最好吧電位器調到中間位置即可，適可而止。 R 讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。DB0~DB7 為 8 位并行的雙向數(shù)據(jù)傳輸線。其 LCD1602 的硬件接口電路如下圖 5 所示：圖 5 1602 硬件接口電路（三）44 矩陣鍵盤電路由于 PIC 單片機的 I/O 口的資源有限，如果采用單線掃描的方式將占用很多 I/O 口，一個按鍵就會占用一個 I/O 口，為了節(jié)約單片機資源，留出更多 I/O 口供其它模塊使用,LCD控制器LCD驅動器LCD顯示裝置VSSVDDVOVSV/WEDB0~DB7XXXX 大學本科畢業(yè)設計故這里采用 44 矩陣鍵盤的連接方式，16 個按鍵只占用 8 個 I/O 口。在本系統(tǒng)設計中采用行列式鍵盤，每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結構只需要 N 條行線和 M 條列線，即可組成具有 NM 個按鍵的鍵盤，當然這里的 N 和 M 都為 4。這里的 44 矩陣鍵盤，行線占用單片機的 4 個 I/O 口，列線也占用單片機的四個I/O 口，所以在這里選用 PIC16F877A 單片機的 RC 口（RC 口正好有 8 個 I/O 口） ，這樣就恰好把矩陣鍵盤連接起來啦，為了方便軟件的設計，我們把 RC 口的高四位（RC7,RC6,RC5,RC4）分別連接四個阻值為 的上拉電阻。矩陣鍵盤的硬件原理電路如圖 6 所示：圖 6 44 矩陣鍵盤電路 （四）PIC16F877A 單片機基本電路設計 單片機芯片引腳說明該系統(tǒng)的 MCU 采用的是 Microchip 公司生產的 16F877 單片機。這個單片機的硬件系統(tǒng)設計簡潔，并且堆棧采用硬件方式，這樣就省略了專用的堆棧指令使得指令系統(tǒng)也得到了精練，其功率消耗極低，驅動能力強，使它能和多種外部電路模塊結合使用。此外它與其他的單片機最大的不同之處在于采用了哈佛總線結構，在芯片內部將數(shù)據(jù)總線和指令總線分離，并且采用不同的寬度（數(shù)據(jù)總線 8 為，指令總線 14 位）進行處理。單片機 16F877 芯片引腳如圖 7 所示。XXXX 大學本科畢業(yè)設計1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itleNumber Re visionSizeBDa te: 15Sep2022 She et of File: D:\ Dra wn By:MCLR1RA02RA13RA24RA35RA46RA57RE08RE210VDD11Vss12OSC113OSC214RC015RC116RC217RC318RD019RD120RB740RB639RB538RB437RB336RB235RB134RB033VDD32Vss31RD730RD629RD528RD427RC726RC625RC524RC423RD322RD221RE19PIC16F877圖 7 PIC16F877 引腳圖2．PIC16F877A 單片機通用外圍電路 單片機的通用外圍電路包括：復位電路和晶體振蕩電路。（1）復位電路PIC16F877A 單片機的復位功能設計得比較完善，導致單片機內部復位的方式，或者說，引起單片機內部復位的條件和原因大致歸納成以下 5 種：①上電復位： 每次單片機加電時，上電復位電路都要對電源電壓 VDD 的上升過程進行檢測。當 VDD 上升到規(guī)定值 ~ 時，就產生一個有效的復位信號，需要 72ms + 1024 個時鐘周期的延時，才會使單片機復位。②人工復位（單片機在執(zhí)行程序期間）：無論是單片機在按預先設定的正常順序運行程序，還是單片機進入不可預知的某一個死循環(huán)（形成死機現(xiàn)象） ，都得認為單片機在執(zhí)行程序。單片機在執(zhí)行程序期間，只要在人工復位端 MCLR 加入一個低電平信號，就會令其復位。③人工復位（單片機在睡眠期間）：單片機處在睡眠狀態(tài)之下（時鐘停振，單片機停止執(zhí)行程序） ，只要在人工復位端 MCLR 加入一個低電平信號，就會令其復位。④看門狗復位：不論何種原因，只要沒有對看門狗定時器 WDT 進行周期性的，及時地清 0，WDT 就會出現(xiàn)超時溢出，也就會引發(fā)單片機復位。依據(jù)單片機在看門狗超時溢出之前所處的狀態(tài)是在睡眠還是在執(zhí)行程序，又可以將看門狗超時分為兩種情況，其實只有在單片機執(zhí)行程序期間，看門狗發(fā)生超時溢出，才會引發(fā)單片機復位，而另一種情況對于 PIC16F877A 單片機而言則不會引發(fā)單片機復位。⑤電源欠壓復位：在上電延時之后，該電路再提供了 1024 個時鐘周期（時鐘周期即XXXX 大學本科畢業(yè)設計為時鐘頻率的倒數(shù)）延遲，目的是讓振蕩電路有足夠的時間產生穩(wěn)定的時鐘信號。為了滿足人工復位的需要，PIC16F877A 單片機設置了一個外接復位引腳，來接收外部輸入的人工復位信號。在許多單片機應用場合需要設置人工復位按鈕開關，以便在單片機運行到我們不希望的狀態(tài)下或者死機的情況下，利用人工復位按鈕開關強行迫使單片機復位，重新開始重頭運行。外接復位開關可以和外接延時復位電路統(tǒng)籌考慮，將兩者的功能有機地融合在一起。電路的連接方法如圖 8 所示。其中圖 8（a）電路的特點是簡潔；圖 8（b）電路中的電容 C 還可以為開關 K 消除抖動。圖 8（a） 復位電路簡潔接法圖 8（b） 復位電路加延時去抖動接法XXXX 大學本科畢業(yè)設計在本系統(tǒng)設計中選用圖 8（a） 。（2）晶體振蕩電路單片機每一步細微工作都是在一個共同的時間基準信號驅動之下完成的。作為時基發(fā)生器的時鐘振蕩電路，為整個單片機芯片內部各部分電路的工作提供系統(tǒng)時鐘信號；也為單片機與其它外接芯片之間的通信以及與其它數(shù)字系統(tǒng)或咨詢和計算機系統(tǒng)之間的通信，提供可靠的同步時鐘信號。所以可以說，時鐘系統(tǒng)是維持單片機正常運轉的一種片內必不可少的關鍵的功能部件。PIC 系列單片機的系統(tǒng)時鐘（也可以稱主時鐘或時基）可以工作在 DC~20MHz 的頻率范圍之內。我們這里選用的是 4MHz 的晶體振蕩器。PIC 系列單片機設計了 4 種類型的時基振蕩方式可供用戶選擇：標準的晶體振蕩器/陶瓷諧振蕩方式 XT；高頻的晶體振蕩器/陶瓷諧振器振蕩方式 HS（4MHz 以上） ；低頻的晶體振蕩器/陶瓷諧振器振蕩方式 LP（） ；外接電阻電容元件的阻容振蕩方式RC?，F(xiàn)在把這 4 種振蕩方式按外接元件及接線方法的不同，分為外接晶體/陶瓷、外接RC、外接時鐘 3 種情況。我們這里選取第一種：外接晶體振蕩器（4MHz） 。其與單片機相連的晶體振蕩電路如圖 9 所示：圖 9 晶體振蕩電路注：這里的兩個電容的值可以是 15pf，20pf 或者是 30pf。我們在本系統(tǒng)中設計選用的是 15pf，如圖 9 所示。（五）紅外測速電路的設計該系統(tǒng)設計是使用的光電對管，在轉軸上安裝一個轉盤，轉盤上刻有一條縫隙（或XXXX 大學本科畢業(yè)設計小孔）。把光電對管安裝在轉盤兩面相對的位置，縫隙轉至光電對管時，光電對管中的接收管就可以接收到發(fā)射管發(fā)射的紅外線，則會輸出一個電平信號。從而可以對這個電平信號進行計數(shù)，計算即可得到速度。這里的電平信號是要輸入單片機進行處理的，來一個電平信號，單片機就進行中斷響應，我們在一秒中記下單片機的中斷響應次數(shù)，即直流電機的速度。紅外測速的電路原理圖如下圖 10 所示：圖 10 紅外測速電路（六）系統(tǒng)的硬件原理圖與 PCB 圖，該原理圖如上面所述由按鍵部分電源穩(wěn)壓部分，液晶顯示接口，單片機控制部分，以及電機驅動和紅外測速部分。如下圖 11 所示：圖 11 電機調速原理圖 PCB 印制板，黃色線段代表的是跳線，如圖 12 所XXXX 大學本科畢業(yè)設計示：圖 12 直流電機單層 PCB 印制板五、系統(tǒng)軟件設計在軟件系統(tǒng)的設計上，我們還是采用硬件系統(tǒng)的設計思想，即分模塊來設計，在整個軟件系統(tǒng)中包含 44 矩陣鍵盤掃描模塊，LCD1602 液晶顯示驅動程序，PWM 脈寬輸出模塊，電機的速度測試模塊。下面就是分別對每一個模塊的軟件設計進行說明。（一）44 矩陣鍵盤掃描在按鍵部分采用的是矩陣鍵盤的連接方式，這樣有利于節(jié)約單片機的引腳資源，矩陣鍵盤中的每一個按鍵是分成水平和垂直的兩端接入比如說掃描碼是從垂直的入，那就代表那一行所接收到的掃描碼是同一個 bit，而讀入掃描碼的則是水平，掃描的動作是先輸入掃描碼，再去讀取輸入的值，經過比對之后就可知道是哪個鍵被按下。比如說掃描碼送入 11110111，后面的 0111 是代表此時掃描第一行 RC3 列，而前面的 1111 是讓讀取的 4 行接腳先設為 VDD（在硬件設計上，我們把 RC 口的高四位各接上一個上拉電阻） ，若此時第一行的第三列按鍵被按下，那讀取的結果就會變成 11010111（注意 1111 變成1101） ，其中 LSB 的第三個 bit 會由 1 變成 0，這是因為這個按鍵被按下之后，會被垂直的掃描碼電位 short，而把讀取的 LSB 的 bit 電位拉到 0，此即為掃描原理。由于這種按鍵是機械式的開關，當按鍵被按下時，鍵會震動一小段時間才穩(wěn)定，為XXXX 大學本科畢業(yè)設計了避免讓單片機誤判為多次輸入同一按鍵，我們必須在偵測到有按鍵被按下，就 Delay一小段時間，使鍵盤以達穩(wěn)定狀態(tài)，再去判讀所按下的鍵，就可以讓鍵盤的輸入穩(wěn)定。 44 矩陣鍵盤掃描的軟件設計流程圖，如圖 13 所示：圖 13 鍵盤掃描流程圖：includeunsigned char temp1, temp2, temp3, temp4, temp。unsigned char data。unsigned char tt。unsigned char const table[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}。//09 筆段碼void delay(unsigned int m) //*******延時函數(shù)**********{while(m){。}}void fanyi() //鍵值翻譯函數(shù){if(temp==0xee)tt=0x01。else if(temp==0xed)tt=0x02。else if(temp==0xeb)tt=0x03。XXXX 大學本科畢業(yè)設計else if(temp==0xe7)tt=0x0c。else if(temp==0xde)t