【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 15 BLA 背光電源正極16 BLK 背光電源負(fù)極寄存器選擇控制表如下（表 33）：RS R/W 操作說(shuō)明0 0 寫入指令寄存器（清除屏等）或者顯示地址0 1 讀 busy flag（DB7） ，以及讀取位址計(jì)數(shù)器（DB0~DB6）值1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) LCM1602模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)LCM1602 內(nèi)部主要寄存器有：輸入/輸出緩沖器，指令寄存器（Instuction Register，即 IR） ，指令譯碼器，數(shù)據(jù)寄存器（Data Register，即 DR） ，地址計(jì)數(shù)器（Address Counter，即 AC） ，忙標(biāo)識(shí)（Busy Flag，即 BF）以及顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（Display Data RAM，即 DDRAM） ，字符發(fā)生器（Character Generate ROM，即 CGROM） 。其各個(gè)單元的功能作用如下：1. 輸入/輸出緩沖器，用于緩存輸入/輸出的數(shù)據(jù)與控制信號(hào)。2. 指令寄存器（IR） ，為八位寄存器。用于存放 LCD 指令、DDRAM 或 CGROM地址。數(shù)據(jù)輸入流程：數(shù)據(jù)存入 DR，然后將該數(shù)據(jù)地址與指令存入 IR，最后將該數(shù)據(jù)輸入到 DDRAM 或 CGROM。讀取數(shù)據(jù)流程：將該數(shù)據(jù)地址與指令存入IR，DR 取得該地址數(shù)據(jù)。3. 指令譯碼器，將 IR 里的指令進(jìn)行譯碼，以獲取 DDRAM 或 CGROM 地址。4. 數(shù)據(jù)寄存器（DR） ，連接 LCM 內(nèi)部數(shù)據(jù)總線以及緩存 DDRAM 或 CGROM 的存取數(shù)據(jù)。當(dāng) CPU 讀取 DR 內(nèi)容后，DR 能自動(dòng)加載下一個(gè)地址的內(nèi)容。5. 地址計(jì)數(shù)器（AC） ，連接 LCM 內(nèi)部數(shù)據(jù)總線以及緩存 DDRAM 或 CGROM 的存取數(shù)據(jù)地址。當(dāng)存取 DDRAM 或 CGROM 的數(shù)據(jù)地址，AC 能自動(dòng)加載下一個(gè)存儲(chǔ)地址。6. 忙標(biāo)識(shí)（BF） ，表示 LCM 的當(dāng)前狀態(tài)。若 BF=1，則表示 LCM 處于忙綠狀態(tài)，無(wú)法接收外部數(shù)據(jù)或指令。7. 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（DDRAM） ，存儲(chǔ)所要顯示數(shù)據(jù)的 ASCII 碼，根據(jù)該 ASCII 碼地址，即可到 CGROM 里找到該字符的顯示編碼。在送待顯示字符代碼的指令之前，先要送 DDRAM 的地址(即待顯示的字符顯示位置) 。16 2 的字符型 LCD 的 DDRAM 地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下（表 34）：北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文10DDRAM 地址與顯示字符位置（16*2 ）的對(duì)應(yīng)關(guān)系00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH40H 41H 42H 43H 44H 45H 46H 47H 48H 49H 4AH 4BH 4CH 4DH 4EH 4FH8. 字符發(fā)生器（CGROM） ，是一個(gè)只讀存儲(chǔ)器，預(yù)制所有數(shù)據(jù)的 ASCII 碼。其存儲(chǔ)的編碼表如下（表 35）：此外，還有自定義字符發(fā)生器，串行/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，光標(biāo)閃爍控制電路，時(shí)序產(chǎn)生電路，偏壓產(chǎn)生電路，共同端驅(qū)動(dòng)電路以及段驅(qū)動(dòng)電路等。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文11 LCM1602控制指令由于 MPU 可以直接訪問(wèn)模塊內(nèi)部的 IR 和 DR。作為緩沖區(qū)域，IR 和 DR 在模塊進(jìn)行內(nèi)部操作之前，可以暫存來(lái)自 MPU 的控制信息。這樣就給用戶在 MPU 和外圍控制設(shè)備的選擇上，增加了余地。模塊的內(nèi)部操作由來(lái)自 MPU 的 RS、R/W、E 以及數(shù)據(jù)信號(hào) DB 決定，這些信號(hào)的組合形成了模塊的指令。本系列模塊向用戶提供了 11 條指令，大致可以分為四大類：模塊功能設(shè)置；設(shè)置內(nèi)部 RAM 地址；完成內(nèi)部 RAM 數(shù)據(jù)傳送；完成其他功能。內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)傳送的功能使用最為頻繁，因此，RAM 中的地址指針?biāo)邆涞淖詣?dòng)加一或減一功能，在一定程度上減輕了 MPU 編程負(fù)擔(dān)。數(shù)據(jù)移位指令與寫顯示數(shù)據(jù)可同時(shí)進(jìn)行，這樣用戶就能以最少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，達(dá)到最高的編程效率。另外，在每次訪問(wèn)模塊之前，MPU 應(yīng)首先檢測(cè)忙標(biāo)志 BF，確認(rèn) BF=0 后，訪問(wèn)過(guò)程才能進(jìn)行。1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如（表 36）所示： （注：1. * 代表 1 或 02. I/D 與 S 功能：S/C 與 R/L 功能I/D S 功能 S/C R/L 功能0 0 字符不動(dòng)，光標(biāo)左移，AC1 0 0 光標(biāo)左移，AC10 1 字符右動(dòng)，光標(biāo)不動(dòng)，AC 不變 0 1 光標(biāo)右移，AC+11 0 字符不動(dòng)，光標(biāo)右移，AC+1 1 0 顯示屏左移1 1 字符左動(dòng)，光標(biāo)不動(dòng)，AC 不 1 1 顯示屏右移序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示， DDRAM 存入 20H，光標(biāo)至左上角，AC 清零0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標(biāo)返回，DDRAM 內(nèi)容保持，AC 清零 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 顯示開(kāi)/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發(fā)生存貯器尋址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址8 置數(shù)據(jù)存貯器尋址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文12變3. D、C、B 含義： D=1，開(kāi)顯示屏；C=1，顯示光標(biāo)；B=1，光標(biāo)所在字符閃爍。4. DL、N、F 含義：DL=1，采用八位數(shù)據(jù)傳送方式，為零則為四位；N=1,顯示一行；F=1 采用 5*10 點(diǎn)陣字符，為零則用 5*7 點(diǎn)陣字符。） 小結(jié)本章介紹了 LCD 各種顯示技術(shù)，其中，重點(diǎn)介紹了 LCM1602 模塊的各個(gè)引腳作用和 LCM1602 模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各個(gè)模塊的功能作用進(jìn)行了深入分析，著重闡述了它的十一條控制指令的作用。為正確使用 LCM1602 模塊奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文13第 4章 系統(tǒng)硬件概況 系統(tǒng)概況單片機(jī)控制模塊是整個(gè)設(shè)計(jì)方案的核心。AT59C51 芯片作為該系統(tǒng)的控制部件，它控制了溫度的采集、處理與顯示。采集溫度通過(guò) DS18B20 溫度傳感器將采集的溫度通過(guò)硬件電路轉(zhuǎn)送入單片機(jī)內(nèi)部，單片機(jī)內(nèi)部將采集的溫度轉(zhuǎn)換成字符串然后送入 LCM1602模塊顯示。另外 AT59C51 還控制 LCM1602 模塊對(duì)萬(wàn)年歷的顯示與調(diào)節(jié)，以及對(duì)高溫報(bào)警的控制。其系統(tǒng)原理圖如下（圖 41）： 功能模塊整機(jī)模塊器件如表 41 所示。表 41 系統(tǒng)配置清單表序號(hào) 部件名稱 型號(hào)/名稱 數(shù)量（套）1 單片機(jī) AT89C51 12 液晶顯示器模塊 LCM1602 1系統(tǒng)原理圖如下（圖 41）北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文143 時(shí)鐘芯片 DS1302 14 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 15 蜂鳴器 Speaker 16 led 指示燈 LEDRED 17 晶振 12MHZ/32768HZ 28 電容 C 39 電阻 R 1010 按鍵控制開(kāi)關(guān) 411 與門 AND_4 112 MCS51單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊晶振電路：在 XTALI 與 XTAL2 外接石英晶體和微調(diào)電容等構(gòu)成時(shí)鐘電路。其中，晶體的選擇至少必須考慮：諧振頻點(diǎn)，負(fù)載電容，激勵(lì)功率，溫度特性，長(zhǎng)期穩(wěn)定性。選擇電容 C1，C2：在許可范圍內(nèi)，C1，C2 值越低越好。C 值偏大雖有利于振蕩器的穩(wěn)定，但將會(huì)增加起振時(shí)間。應(yīng)使 C2 值大于 C1 值，這樣可使上電時(shí)，加快晶振起振。復(fù)位電路：利用自動(dòng)復(fù)位方法，在復(fù)位端在復(fù)位端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位。原理圖如（圖 42）： 溫度采集模塊溫度由 DALLAS 公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 采集。DS18B20 測(cè)溫范圍為55℃ ～+125℃，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位補(bǔ)碼形式串行輸出。CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 DS18B20 內(nèi)部有一個(gè) 9 字節(jié)的高速存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)溫度值。其中前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)——第 1 字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第 2 字節(jié)是溫度的高八位；第 3 和第4 字節(jié)是溫度上限 TH 與溫度下限 TL 的易失性拷貝，第 5 字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新；第 8 這三個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)最小系統(tǒng)（圖 42）北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文15算；第 9 個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)，可用來(lái)保證通信的正確性。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)出后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在此存儲(chǔ)器的第 1 和第 2 個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，其中高 5 位是符號(hào)位，中間 7位是整數(shù)位，最低 4 位是小數(shù)位。 DS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，因此對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。時(shí)序包括：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從單片機(jī)啟動(dòng)寫時(shí)序開(kāi)始，如果要求 DS18B20 回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，單片機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。DS18B20 的時(shí)序及命令請(qǐng)參考文獻(xiàn)[5]。如（圖 42）所示。 蜂鳴器報(bào)警模塊蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器與電磁式蜂鳴器。其中，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（~15V 直流工作電壓）,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。有源蜂鳴器直接接上額定電源(新的蜂鳴器在標(biāo)簽上都有注明)就可連續(xù)發(fā)聲。本文溫度采集與報(bào)警（圖 43）北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文16設(shè)計(jì)主要使用有源蜂鳴器。該蜂鳴器使用方便。另外，當(dāng)溫度高于設(shè)定的上限時(shí)，同時(shí)點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管。 萬(wàn)年歷調(diào)節(jié)設(shè)置模塊本設(shè)計(jì)總的用了四個(gè)按扭開(kāi)關(guān)作為調(diào)整設(shè)置按鍵，其中一個(gè)是復(fù)位鍵，另三個(gè)中的其中兩個(gè)是調(diào)整時(shí)間增加、減少的鍵，第三個(gè)是切換年、月、日及時(shí)、分、秒的顯示狀態(tài)并在所切換的顯示狀態(tài)下配合加減兩個(gè)鍵調(diào)整時(shí)間。如（圖 44）所示。 LCM1602顯示模塊單片機(jī) ~ 分別于 lcd 模塊的 D0~D7 數(shù)據(jù)線連接，~ 接到 lcd 模塊控制信號(hào)引腳 RS、RW 和E，lcd 模塊的 VDD 引腳接電源+5v， VSS 和 VEE 引腳接地。結(jié)合 LCM1602 控制指令，通過(guò) AT89C51 單片機(jī)來(lái)控制LCM1602 顯示相應(yīng)的時(shí)間與溫度。如（圖 45）所示。按鍵控制（圖 44）北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文17 電源模塊該系統(tǒng)電源是由集成穩(wěn)壓器件構(gòu)成的直流可調(diào)穩(wěn)壓電源，為系統(tǒng)各模塊及芯片提供電源。主要由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓幾部分電路。具體如下：交流電源經(jīng)過(guò)變壓器 T 降壓成低壓交流電，經(jīng)二極管 V1~V4 組成的整流橋整流成單向脈沖直流電壓，再經(jīng)電容 C1 濾波，得到比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路部分中：二級(jí)管 D1 與 R1 組成簡(jiǎn)單過(guò)載保護(hù)電路，兼做過(guò)載指示，D2 與D3 有保護(hù) LM317 穩(wěn)壓芯片的作用。電容 C2 和 C3 分別為去抖和濾波作用。C2 并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，可防止滑動(dòng)變阻器在調(diào)節(jié)過(guò)程中由于抖動(dòng)而產(chǎn)生的諧波。其原理圖如（圖 46）所示。 小結(jié)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ)。單片機(jī)系統(tǒng)硬件綜合性設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，因此，要注重硬件設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)。在設(shè)計(jì)軟件程序之前，要對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有個(gè)深入的了解，本章詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和各模塊的選型，介紹了系統(tǒng)的硬件概況，使讀者對(duì)系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)有個(gè)大致了解。BR12W05GTR1TRAN2P2SAC Volts+ C120uFVI3 VO2ADJ1U1LM317L C210uFR220D2D3C310uFVolts+20V 50Hz 28V 50HzAC Volts+2057%RV4直流穩(wěn)壓電源（圖 46）北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文18開(kāi)始初始化讀日期、時(shí)間寫日期、時(shí)間顯示子程序 時(shí)間修改子程序日期修改子程序顯示結(jié)果返回開(kāi)關(guān)控制子程序萬(wàn)年歷顯示控制（圖 51）第 5章 軟件控制系統(tǒng)概況 程序流程概況該控制系統(tǒng)主要包括單片機(jī)對(duì) LCM1602 液晶溫度顯示與萬(wàn)年歷顯示控制兩部分。軟件控制程序主要有主控程序、電子時(shí)鐘的時(shí)間控制程序和溫度顯示程序組成。主控程序負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行調(diào)用與控制，進(jìn)行了初始化程序還有鍵盤功能程序；顯示程序和時(shí)間控制程序是電子時(shí)鐘中比較重要的部分，時(shí)間控制程序體現(xiàn)了年、月、日、時(shí)、分、秒的計(jì)算方法。軟件的設(shè)計(jì)采用模塊