【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 OCMJ48C液晶顯示模塊是肇慶金鵬電子有限公司開(kāi)發(fā)制造的C系列中文顯示模塊中的一種。C系列中文模塊可以顯示字母，數(shù)字符號(hào)，中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫(huà)面混合顯示功能。提供三種控制接口，分別是8位微處理器接口，四位微處理器接口及串行接口。所有的功能，包括顯示RAM，字型產(chǎn)生器在內(nèi)都包含在一個(gè)芯片里面，只要一個(gè)最小的微處理器系統(tǒng)，就可以方便操作模塊。內(nèi)置2M位中文字型ROM總共提供8192個(gè)中文字型（16x16點(diǎn)陣），16K位半寬字型ROM（CGROM）總共提供126個(gè)符號(hào)字型（16x8點(diǎn)陣），64x16位字型產(chǎn)生RAM（CGRAM），另外繪圖顯示畫(huà)面提供一個(gè)64x256點(diǎn)的繪圖區(qū)域GDRAM，可以和文字畫(huà)面混合顯示。提供多功能指令：畫(huà)面清除（Display clear）、光標(biāo)歸位（Return home）、顯示打開(kāi)/關(guān)閉（Display on/off）、光標(biāo)顯示/隱藏（Cursor on/off）、顯示字符閃爍（Display character blink）、光標(biāo)移位（Cursor shift）、顯示移位（Display shift）、垂直畫(huà)面卷動(dòng)（Vertical line scroll）、反白顯示（By_line reverse display）、待命模式（Standby mode）[10]。四、PIC單片機(jī)（一）PIC系列單片機(jī)的特點(diǎn)美國(guó)Microchip公司的PIC系列單片機(jī)主要有以下特點(diǎn)：（1）哈佛總線結(jié)構(gòu)；（2）指令單字節(jié)化；（3）尋址方式簡(jiǎn)單；（4）精簡(jiǎn)指令集（RISC）技術(shù)；（5）代碼壓縮率高；（6）運(yùn)行速度高；（7）功耗低；（8）驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，達(dá)到20mA的電流驅(qū)動(dòng)能力；（9）自帶硬件看門(mén)狗電路；（10）外接電路簡(jiǎn)單；（11）開(kāi)發(fā)方便。這些特點(diǎn)使PIC系列單片機(jī)越來(lái)越受到中國(guó)用戶的青睞，在工業(yè)控制，智能儀表等不同領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[11]。PIC16F87X系列單片機(jī)是Microchip公司于1998年年底推出的新產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試和在線編程。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用PIC16F877型號(hào)單片機(jī)作為控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，調(diào)速以及LCD顯示等功能，下面介紹一下該類型單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及用到的各模塊。（二）PIC16F877單片機(jī)的結(jié)構(gòu)1．PIC16F877單片機(jī)的基本功能模塊首先對(duì)PIC16F877單片機(jī)的基本功能區(qū)域所包含的主要部件及其功能進(jìn)行介紹，以便對(duì)其基本功能硬件有一個(gè)概要的認(rèn)識(shí)?；竟δ軈^(qū)域的主要功能模塊包括以下7部分，它們是：程序控制區(qū)域，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，算數(shù)邏輯運(yùn)算區(qū)域，輸入/輸出端口模塊、多功能定時(shí)器模塊，核心模塊[11]。本設(shè)計(jì)沒(méi)有用到該類型單片機(jī)的專用功能模塊，在此將不再贅述。下面主要介紹一下用到的輸入/輸出端口模塊和多功能定時(shí)模塊。2．輸入/輸出端口模塊PIC16F877單片機(jī)具有豐富的接口資源，共設(shè)置有5個(gè)輸入輸出端口，分別為RA（6位）、RB（8位）、RC（8位）、RD（8位）、RE（3位），合計(jì)共有33個(gè)引腳。大多數(shù)引腳除了具有I/O功能外，還配置有其它特殊功能。通用I/O引腳可以看作是最簡(jiǎn)單的外設(shè)，PIC單片機(jī)通過(guò)I/O端口監(jiān)視和控制其它設(shè)備，為了增強(qiáng)器件的靈活性和功能，一些引腳被定義為多功能復(fù)用引腳。這些功能由器件上相應(yīng)外設(shè)的特點(diǎn)決定。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)相應(yīng)的外設(shè)使能時(shí)，其對(duì)應(yīng)的引腳不能作為通用I/O引腳使用。對(duì)于大多數(shù)端口，I/O引腳的輸入輸出方向，由數(shù)據(jù)方向寄存器（TRIS寄存器）來(lái)控制，數(shù)據(jù)方向寄存器TRISx控制PORTx方向。當(dāng)TRIS寄存器的某位置“1”時(shí)，相應(yīng)的引腳便為輸入；當(dāng)置“0”時(shí)其引腳便為輸出。PORT寄存器可以鎖存輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)讀PORT寄存器時(shí)，器件直接讀I/O引腳上的電平（而不是內(nèi)部的寄存器）。因此在對(duì)端口執(zhí)行讀修改寫(xiě)入命令或引腳由輸入變?yōu)檩敵鰰r(shí)，應(yīng)該特別小心。圖17是一個(gè)典型的I/O端口，它沒(méi)有畫(huà)出I/O引腳復(fù)用的外設(shè)功能。讀PORT寄存器是讀取引腳上的電平狀態(tài)，而寫(xiě)PORT寄存器是將數(shù)據(jù)寫(xiě)入端口的數(shù)據(jù)寄存器。所有的寫(xiě)操作都是讀修改寫(xiě)入操作。因此對(duì)一個(gè)端口進(jìn)行寫(xiě)入操作意味著總是光讀取端口的引腳電平，在修改這個(gè)值，然后再寫(xiě)入端口的數(shù)據(jù)鎖存器[12]。圖17 典型的I/O端口[12]3．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊的正常工作一般表現(xiàn)為計(jì)數(shù)累計(jì)功能，通常是由時(shí)鐘脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)的。該時(shí)鐘可以是單片機(jī)本身的工作時(shí)鐘，即使用內(nèi)部時(shí)鐘，稱之為定時(shí)器；也可以使用外部引腳輸入的時(shí)鐘，即使用外部的時(shí)鐘輸入來(lái)累計(jì)，稱之為計(jì)數(shù)器。PIC16F877單片機(jī)配置3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊，分別為T(mén)MR0，TMR1和TMR2。本控制系統(tǒng)主要利用TMR0的定時(shí)功能為步進(jìn)電機(jī)合理分配脈沖寬度以達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。下面主要介紹TMR0的功能特性及與該模塊相關(guān)的寄存器。TMR0定時(shí)器/計(jì)數(shù)功能主要是基于一個(gè)8位累加定時(shí)/計(jì)數(shù)寄存器TMR0，采用時(shí)鐘信號(hào)的上升沿，下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)方式。TMR0在RAM數(shù)據(jù)寄存器中具有特定的地址001H和101H，可通過(guò)軟件指令進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。另外，TMR0帶有一個(gè)可編程預(yù)分頻器，可達(dá)到定時(shí)/計(jì)數(shù)的擴(kuò)展效果。在TMR0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，相應(yīng)的溢出中斷標(biāo)志自動(dòng)置位，可通過(guò)設(shè)置TMR0中斷使能狀態(tài)而產(chǎn)生溢出中斷[12]。該模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖18所示圖18 TMR0結(jié)構(gòu)框圖[12]定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0主要設(shè)計(jì)有4個(gè)寄存器，它們分別是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMR0，選項(xiàng)寄存器OPTION_REG，中斷控制寄存器INTCON，方向寄存器TRISA。本控制系統(tǒng)主要是靠改變TMR0的計(jì)數(shù)初值以及OPTION_REG中的分頻比來(lái)調(diào)節(jié)脈沖的寬度，以達(dá)到精確調(diào)速的目的[12]。第二章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)一、控制系統(tǒng)總體概述本控制系統(tǒng)采用PIC16F877單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)鍵盤(pán)輸入指令，產(chǎn)生各種控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制，并可通過(guò)LCD顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)電路由五部分組成，即輸入、顯示部分；PIC單片機(jī)；驅(qū)動(dòng)控制電路；直流電壓源及步進(jìn)電機(jī)。控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下功能：1．通過(guò)鍵盤(pán)可以設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)數(shù)（以整轉(zhuǎn)為單位），2．通過(guò)鍵盤(pán)可以設(shè)定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向，3．鍵盤(pán)所設(shè)置的參數(shù)可以通過(guò)LCD進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。由于本控制系統(tǒng)所控制的電機(jī)類型為兩相六線混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，因此系統(tǒng)由PIC16F877單片機(jī)的PORTA端口產(chǎn)生A和A、B和B兩相信號(hào)。為提高系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力，在單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)之間增加控制驅(qū)動(dòng)電路。圖21 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖二、控制系統(tǒng)的硬件電路（一）控制系統(tǒng)總體電路本控制系統(tǒng)硬件總體電路以單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，主要由PIC16F877單片機(jī)及單片機(jī)工作外圍電路、步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路、LCD顯示屏接口電路、鍵盤(pán)輸入電路等組成。在該系統(tǒng)中輸入由單片機(jī)接口電路構(gòu)成的1*4鍵盤(pán)完成，單片機(jī)根據(jù)輸入的鍵值控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖分配，輸出脈沖控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行以及LCD顯示屏實(shí)時(shí)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的顯示。由于本設(shè)計(jì)所要控制的步進(jìn)電機(jī)功率較小，步距角也相對(duì)較小，所要求實(shí)現(xiàn)的控制精度要求也不是很高，因此采用單極性驅(qū)動(dòng)電路并且省略了細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，硬件電路相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單?？刂葡到y(tǒng)電路圖如圖22所示。圖22控制系統(tǒng)總體電路圖（二）單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)接口驅(qū)動(dòng)電路本控制系統(tǒng)采用PIC16F877單片機(jī)產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)。單片機(jī)內(nèi)部的RAM和ROM即可滿足該設(shè)計(jì)的要求。步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)將PIC16F877單片機(jī)的PORTA端口的RARARARA5，4個(gè)引腳輸出的具有時(shí)序的高低電平作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)，用于作用在作為開(kāi)關(guān)的三極管基極以導(dǎo)通三極管，使直流電壓源能直接向步進(jìn)電機(jī)供電。KP39HM2025型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是兩相六線制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)線顏色分別為紅色、紅色、黃色、橙色、黑色、棕色。其中兩根紅色導(dǎo)線為公共端，接12V穩(wěn)壓電源，黃色、橙色、黑色、棕色導(dǎo)線依次為電動(dòng)機(jī)A相、A非相、B相、B非相。由于單電壓驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率驅(qū)動(dòng)元件少，成本低，適用于驅(qū)動(dòng)小功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或用于性能指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，基于上述特點(diǎn)與本設(shè)計(jì)的要求恰好符合故采用此驅(qū)動(dòng)電路對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。圖23為單電壓功率驅(qū)動(dòng)電路的原理圖（只畫(huà)出其中一相）。來(lái)自單片機(jī)的信號(hào)電壓經(jīng)過(guò)電流放大后加到三極管VT的基極，控制VT的導(dǎo)通和截止，從而控制相繞組的通電和斷電。R和VD構(gòu)成了相繞組關(guān)斷時(shí)的續(xù)流電路[13]。由于電感的存在，繞組的通電和斷電不能瞬時(shí)完成，電流上升緩慢會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩下降，因此應(yīng)縮短電流上升的時(shí)間常數(shù)，使電流前沿變陡。通常在繞組回路中串入電阻Rs，使繞組回路的時(shí)間常數(shù)減小。圖23 單電壓驅(qū)動(dòng)電路（其中一相）[13]（三）單片機(jī)與LCD顯示屏接口電路（8位并行模式）8位并行模式下，