【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 門(mén)用于顯示數(shù)字、字母、符號(hào)等點(diǎn)陣式 的液晶顯示屏。 目前常用 型號(hào)有 16 1， 16 2， 20 2和 40 2行等的模塊。下面 以 16 2型號(hào)的 1602 字符型液晶顯示器為例，介紹其 一般 用法。 LCD1602 的基本參數(shù)及引腳功能 LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種 。 基控制器 一般都 為 HD44780。 帶背光的 要 比不帶背光的厚 一點(diǎn)。 是否帶背光在 使 用中并無(wú) 影響。 兩者尺寸差別如下圖 所示： 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 10 圖 1602 的尺寸圖 （ 1） 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :162 個(gè)字符 ； 芯片工作電壓 :— ； 工作電流 :()； 模塊最佳工作電壓 :； 字符尺寸 :(WH)mm 。 （ 2） 引腳功能說(shuō)明 1602LCD 各引腳 接口說(shuō)明如表 所示 ，分 14引腳（無(wú)背光）和 16 引腳（有背光）兩種標(biāo)準(zhǔn)。 表 1602 引腳接口說(shuō)明表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 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) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 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(fù)極 LCD1602 的硬件電路接法相比于 LED 數(shù)碼管來(lái)說(shuō)并不算復(fù)雜 ，甚至還會(huì)更簡(jiǎn)單一些，而且用于多點(diǎn)溫度的測(cè)量還可以顯示每個(gè) DS18B20 的位置名稱(chēng)，可以一個(gè)屏顯示多個(gè)溫度值。程序的編寫(xiě)相對(duì)數(shù)碼管也沒(méi)有很復(fù)雜，在滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求下，還可以讓顯示模塊有很大的拓展空間。所以，本設(shè)計(jì)決定采用 16 引腳的 LCD1602 作為溫度的顯示裝置。 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 11 第 3 章 硬件 電路設(shè)計(jì) 本 課題 的硬件電路設(shè)計(jì)分為單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、 LCD1602 溫度顯示模塊電路設(shè)計(jì)、 DS18B20 溫度測(cè)量模塊電路設(shè)計(jì)及溫度 超出上下限的 報(bào)警電路設(shè)計(jì)。 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路即為單片機(jī)的 最小系統(tǒng)。包括電源、外部晶振、復(fù)位等電路。 溫度顯示模塊 是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，可以選用數(shù)碼管作為顯示裝置也可以用LCD1602 液晶顯示屏。經(jīng)過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)決定采用 LCD1602 液晶屏作為溫度顯示裝置 。 溫度測(cè)量模塊是本系統(tǒng)的重點(diǎn) 部分 ， 是基于 DS18B20 溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 DS18B20與單片機(jī)的通信可以是單總線(xiàn)通信，也可以是并口通信 。為了使測(cè)溫效果明顯和簡(jiǎn)化編程， 本設(shè)計(jì)采用 8 個(gè) DS18B20 與單片機(jī)并口通訊的方式 。 相比于單總線(xiàn)通訊方式，并口通訊更快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，而且沒(méi)有數(shù)據(jù)沖突的情況，編程也不會(huì)很復(fù)雜。 溫 度報(bào)警 模塊 是用于提醒用戶(hù)溫度超出 了 設(shè)定 的 范圍， 為了從視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上提醒用戶(hù)， 本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器的聲響信號(hào) 和 LED 燈的閃爍信號(hào)來(lái) 同步 實(shí)現(xiàn)此功能。 各模塊的具體電路設(shè)計(jì) 如 下文。 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī) 作為控制器要 能正常工作， 就 必須要有它的驅(qū)動(dòng)電路， 也就是使它正常工作的最小系統(tǒng) 。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括 電源 ， 晶振 和復(fù)位電路。本系統(tǒng) 單片機(jī)為 手動(dòng)復(fù)位。 驅(qū)動(dòng) 電路設(shè)計(jì)如圖 所示。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U7U1Y112MC2 C3 VCCGNDR210KC1 10uFVCC1234J1VCCS1S2 S3GNDP24S4P10P11P12P13P14P15P16P17ENRSRW123456789PR110KP00P01P02P03P04P05P06P07S5 圖 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 12 溫度測(cè)量模塊電路設(shè)計(jì) 每個(gè) DS18B20 內(nèi)部 都 有一個(gè) 屬于自己 的 64 位序列號(hào)， 1wire 總 線(xiàn)的通訊方式可以在 一條總線(xiàn)上 連接 多支 DS18B20， 然后分別 讀取它們的溫度。但要完成這個(gè)操作 過(guò)程 ，軟件 程序 設(shè)計(jì)比較 麻煩 ，同時(shí) 還有 一個(gè)缺點(diǎn)就是速度太慢 ，每次只能讀取一個(gè)溫度值，這對(duì)于一些要求測(cè)溫實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的場(chǎng)合很不適用 。 而且本系統(tǒng)是對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)繪，要求所測(cè)得的肯定是同一時(shí)刻各點(diǎn)的溫度值 。所以 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是與單片機(jī)并口通訊的方式 ，同步快速讀取 8 支 DS18B20 的數(shù)據(jù)，然后利用 matlab 根據(jù)特定的算法再進(jìn)行溫度場(chǎng)的繪制 。 本系統(tǒng)的 測(cè)溫模塊 電路設(shè)計(jì)如圖 所示 ： 8 支 溫度傳感器 DS18B20 都采用外部供 電方式， 第 2 腳及第 3 腳接電源 ， 2 號(hào)腳為數(shù)據(jù)傳輸口，與 單片機(jī)的 P0 端相連。 GND1DATA2VCC3U2DS18B20GNDR10VCCP23 圖 系統(tǒng) 測(cè)溫 模塊電路設(shè)計(jì) 溫度顯示模塊電路設(shè)計(jì) 根據(jù) LCD1602 的 基本參數(shù)和 引腳 功能的 說(shuō)明與單片機(jī)連接， 數(shù)據(jù)傳輸選用單片機(jī)的 P1 口。 本系統(tǒng)的顯示模塊接口電路設(shè)計(jì)如圖 所示 ： 電路圖的詳細(xì)說(shuō)明如下： LCD1602 的第 16 腳接地； LCD1602 的第 15 腳接電源； LCD1602 的第 3 腳串聯(lián)一個(gè) 10kΩ的可調(diào)電阻器接地 ，用于調(diào)節(jié)對(duì)比度 ； LCD1602 的第 6 腳分別接 單片機(jī)的 、 及 口 LCD1602 的第 7～ 14 腳分別接單片機(jī)的 ～ ； P0 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 13 圖 系統(tǒng)顯示模塊電路設(shè)計(jì) 溫度報(bào)警電路設(shè)計(jì) 溫度報(bào)警分低溫報(bào)警和低溫報(bào)警。實(shí)現(xiàn)報(bào)警的方法有很多種。本設(shè)計(jì)采用常見(jiàn)的蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警和 LED 閃爍報(bào)警的方式。視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的雙重提醒效果更佳。具體電路設(shè)計(jì)如圖 所示。 詳細(xì)的元件接線(xiàn)說(shuō)明如下： (1)本設(shè)計(jì)中， PNP 三極管采用的型號(hào)是 S8550； (2) PNP 三極管的 e 極管腳連接電源； (3) PNP 三極管的 b 極管腳串聯(lián)一個(gè) 2kΩ電阻連接單片機(jī)的 口； (4) PNP 三極管的 c 極管腳 與 蜂鳴器的第 1 管腳 相連 ； (5)蜂鳴器的第 2 管腳接地； (6)LED 燈 與蜂鳴器并聯(lián) 。 圖 系統(tǒng)溫度報(bào)警電路設(shè)計(jì) 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 14 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 由 DS18B STC89C52RC 單片機(jī)以及 LCD1602 液晶顯示屏等外圍器件組成的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)電路 如圖 所示。 通過(guò)采用 8 支 DS18B20 來(lái)模擬構(gòu)成一個(gè)小型的溫度場(chǎng)測(cè)繪系統(tǒng) 。 溫度傳感器 DS18B20 獲得溫度信息后， 通過(guò)并行通訊方式與 STC89C51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸。單片機(jī) 將處理后的溫度信息通過(guò) LCD1602 顯示出來(lái)，如果 所測(cè)量的 溫 不在 定值范圍 內(nèi) ，蜂鳴器 就 會(huì)發(fā)出聲響， 同時(shí) LED 燈也會(huì)閃爍起來(lái) 進(jìn)行報(bào)警。 圖 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 小結(jié) 本章 主要 介紹了系統(tǒng)硬件 的 設(shè)計(jì)方法， 介紹了各模塊的連接方式。 重點(diǎn)討論了DS18B20 傳感器 在多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)與單片機(jī)的接法。 根據(jù)外圍模塊的電路連接設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電路圖，這些電路圖是做出實(shí)物電路板和軟件編寫(xiě)并成功運(yùn)行的基礎(chǔ)。 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 15 第 4 章 軟件程序設(shè)計(jì) 本章 主要討論顯示、測(cè)量、報(bào)警子程序 及系統(tǒng)程序 的 設(shè)計(jì)和 調(diào)試 。 DS18B20 的測(cè)量溫度程序 設(shè)計(jì) 根據(jù)前面 DS18B20 與單片機(jī)的連接方式、 工作原理 、 及工作時(shí)序的介紹，編寫(xiě)DS18B20 的溫度測(cè)量 程序。 初始化子程序設(shè)計(jì) DS18B20 初始化程序流程如圖 ： 圖 DS18B20 初始化程序流程圖 DS18B20 復(fù)位及初始化程序： void dsreset(void) //給 DS18B20 發(fā)送初始化及復(fù)位信號(hào) { uint i。 //DS18B20 初始化 DS=0。 i=103。 while(i0)i。 DS=1。 i=4。 while(i0)i。 } 讀溫度子程序 讀溫度數(shù)據(jù)子程序的主要功能是從 DS18B20 中讀出溫度數(shù)據(jù)，然后移入溫度暫存器保存。其程序流程如圖 ： 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 16 圖 溫度子程序流程圖 讀取 DS18B20 寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù) 需要 通過(guò)調(diào)用 DS18B20 初始化程序、延時(shí)子程序、寫(xiě)一個(gè)字節(jié)程序 等 編寫(xiě)完成 ： uint tmp() //讀取 DS18B20 寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù) { float tt。 uchar a,b。 dsreset()。 delayms(2)。 tmpwritebyte(0xcc)。 tmpwritebyte(0xbe)。 //發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令 a=tmpread()。 //連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，讀取低 8 位 b=tmpread()。 //讀取高 8 位 temp=b。 temp=8。 //兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。 temp=temp|a。 tt=temp*。 //得到真實(shí)十進(jìn)制溫度值， DS18B20 在寄存器中 //默認(rèn)是 12 位，可以精確到 度， //所以讀回?cái)?shù)據(jù)的最低位代表的是 度。 temp=tt*10+。 //放大十倍，這樣做的目的將小數(shù)點(diǎn)后第一位 //也轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)字，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)四舍五入操作。 return temp。 //返回溫度值 } 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 17 LCD1602 的顯示程序 設(shè)計(jì) 根據(jù) LCD1602 的指令說(shuō)明 、 工作時(shí)序及 其 DDRAM 地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ，以及與單片機(jī)端口的連線(xiàn)關(guān)系 ，編寫(xiě) 顯 示功能 的軟件程序。 顯示流程如圖 ： 圖 溫度顯示子程序設(shè)計(jì)流程 下面 是 LCD1602 的初始化（復(fù)位）過(guò)程： 用 LCD1602 顯示之前都要對(duì)其進(jìn)行初始化處理 ，否則模塊是無(wú)法正常顯示的。LCD1602 的一般初始化方法是通過(guò)利用內(nèi)部的復(fù)位電路進(jìn)行。 下面是初始化過(guò)程需要用到的指令。 (1)清屏（ DISPLAY CLEAR）； (2)功能設(shè)置（ FUNCTION SET） DL=1:8Bin 接口數(shù)據(jù) N=0:1 行顯示； F=0:57dot 字形； (3)顯示開(kāi) /關(guān)控制（ Display ON/OFF Conrtol） D=0：顯示關(guān)； C=0：光標(biāo)關(guān)； B=0：消隱關(guān) (4)輸入方式設(shè)置（ ENTRY MODE SET） I/D=1：（增量）； S=0：無(wú)移位。 根據(jù)以上 信息 ， LCD1602 的 部分 顯示程序 如下： (1)LCD1602 初始化程序： void init_lcd()//液晶初始化 { 基于 DS18B20 的溫度場(chǎng)可視化測(cè)繪系統(tǒng) 18 write_(0x01)。//清屏 write_(0x38)。//設(shè)置 16*2 顯示， 5*7 點(diǎn)陣 write_(0x0c)。//開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo) write_(0x06)。//光標(biāo)左移 } (2)LCD1602 寫(xiě)命令子程序： void write_(unsigned char )//寫(xiě)命令 { rs=0。 wr=0。 P0=。 lcden=0。 delayms(10)。 lcden=1。 delayms(10)。 lcden=0。 } (3)LCD1602 的寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序： void w