【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 端口 E(PE2..PE0)：端口 E為 3位雙向 I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出 緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振 ， 端口 E處于高阻狀態(tài)。 ? RESET：復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過(guò)最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。 ? XTAL1：反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 ? XTAL2：反向振蕩放大器的輸出端。 [10] Atmega8515 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容 C C2的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用 22pF。單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振 X1也可以采用 8MHz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振， AVR單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越 快， 處理速度越快。 振蕩器可以工作于三種不同的模式，每一種都有一個(gè)優(yōu)化的頻率范圍。工作模式通過(guò)熔絲位 。 圖 22 ATmega8515晶體振蕩器連接圖 表 21 ATmega8515晶體振蕩器工作模式 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 23 ATmega8515單片機(jī) 最小系統(tǒng) 系統(tǒng)接口電路 I/O 接口是電子電路，通常是 IC 芯片或接口板 ,其內(nèi)有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成 。 它是 CPU 和 I/O 設(shè)備之間交換信息的媒介和橋梁 。 CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過(guò)接口設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，前者被稱為 I/O 接口，而后者則被稱為存儲(chǔ)器接口。存儲(chǔ)器通常在 CPU 的同步控制下工作，接口電路比較簡(jiǎn)單；而 I/O 設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)慣上說(shuō)到接口只是指 I/O 接口。 I/O 接口的硬件主要有： （ 1） I/O 接口芯片：這些芯片大都是集成電路，通過(guò) CPU 輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關(guān)的 I/O 電路和簡(jiǎn)單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見(jiàn)的 接口芯片如定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷控制器、 DMA 控制器、并行接口等。 （ 2） I/O 接口控制卡：有若干個(gè)集成電路按一定的邏輯組成為一個(gè)部件，或者直接與 CPU 同在主板上，或是一個(gè)插件插在系統(tǒng)總線插槽上。 本設(shè)計(jì)是以 Atmega8515單片機(jī)為主控件，通過(guò)之間的 IIC 通信協(xié)議，控制液晶顯示器顯示模塊 CS1621顯示數(shù)據(jù)。主控件與顯示模塊直接的端口連接構(gòu)成的電路即為接口電路，接口電路具有 設(shè)置數(shù)據(jù)的寄存、緩沖邏輯，以適應(yīng) CPU與外設(shè)之間的速度差異，能夠進(jìn)行信息格式的轉(zhuǎn)換。能夠協(xié)調(diào) CPU 和外設(shè)兩者在信息的類型和電平的 差異。設(shè)置中斷和 DMA控制邏輯，以保證在中斷和 DMA允許的情況下產(chǎn)生中斷和 DMA 請(qǐng)求信號(hào)，并在接受到中斷和 DMA 應(yīng)答之后天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 完成中斷處理和 DMA 傳輸?shù)裙δ堋?[11] 圖 24 顯示接口電路 ? CS： 片選信號(hào)輸入端（帶上拉電阻）， 負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)是否發(fā)送輸出。 CS 為邏輯 高電平時(shí)，數(shù)據(jù)和命令不能讀出和寫入，并且串行接口電路復(fù)位。但當(dāng) CS為邏輯低電平時(shí)，控制器與 CS1621之間可以傳輸數(shù)據(jù)和命令。 ? WR：寫入數(shù)據(jù)端口。 WRITE 時(shí)鐘輸入端（帶上拉電阻）。在 WR信號(hào)的上升沿， DATA線上的數(shù)據(jù)被鎖存到 CS1621。 ? DATA： 串行數(shù)據(jù)輸出端（帶上拉電阻），負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或者發(fā)送輸出單元。 ? GND： 負(fù)電源，接地。 ? VDD： 正電源，接直流電源。 ? VLCD：背光亮度調(diào)節(jié)端，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值大小來(lái)實(shí)現(xiàn)改變調(diào)節(jié)顯示屏背光亮度明暗的目的。 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 三章 電導(dǎo)率儀顯示模塊顯示器件 CS1621LCD 顯示驅(qū)動(dòng)電路 CS1621是一種 128點(diǎn)陣式存儲(chǔ)映射多功能 LCD驅(qū)動(dòng)電路。 CS1621的 S/W結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它適合點(diǎn)陣式 LCD顯示，包括 LCD模塊和顯示子系統(tǒng) CS1621具有節(jié)電功能。 CS1621是一種具有 微控制器接口，由 RAM映射的 324點(diǎn)陣式 LCD驅(qū)動(dòng)器。電路上電時(shí)清零，并可以通過(guò)命令端進(jìn)行工作狀態(tài)設(shè)置，然后通過(guò)片選、讀、寫端對(duì) RAM數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫、修改操作， RAM內(nèi)容與 LCD顯示驅(qū)動(dòng)的內(nèi)容一一對(duì)應(yīng)。該電路為點(diǎn)陣式 LCD驅(qū)動(dòng)顯示，各 SEG端是相互獨(dú)立的，并容易對(duì) RAM數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，所以顯示點(diǎn)陣內(nèi)容靈活，可隨用戶任意定制。 圖 31 CS1621封裝形式 QFP44標(biāo)準(zhǔn)封裝 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 32 CS1621功能框圖 CS1621管腳說(shuō)明： ? CS： 片選信號(hào)輸入端（帶上拉電阻）。 CS 為邏輯高電平時(shí)，數(shù)據(jù) 和命令不能讀出和寫入，并且串行接口電路復(fù)位。但當(dāng) CS為邏輯低電平時(shí)，控制器與 CS1621之間可以傳輸數(shù)據(jù)和命令。 ? RD： READ 時(shí)鐘輸入端（帶上拉電阻）。 RAM中的數(shù)據(jù)在 RD信號(hào)的下降沿被輸出到 DATA線上 ,主控制器可以在下一個(gè)上升沿鎖存這個(gè)數(shù)據(jù)。 ? WR： WRITE 時(shí)鐘輸入端（帶上拉電阻）。在 WR信號(hào)的上升沿， DATA線上的數(shù)據(jù)被鎖存到 CS1621。 ? DATA： 串行數(shù)據(jù)輸出端（帶上拉電阻）。 ? VSS： 負(fù)電源， GND。 ? VLCD： LCD 電源輸入。 ? VDD： 正電源。 ? IRQ： 時(shí)間基準(zhǔn)或 WDT溢出標(biāo)志， NMOS開(kāi)漏輸出端。 ? COM0~COM3： LCD COM輸出端。 ? SEG0~SEG31： LCD SEG輸出端。 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 33 CS1621LCD顯示界面 CS1621LCD顯示界面是定制的 CS1621液晶顯示器顯示模塊，顯示界面包括符號(hào)顯示器、 5個(gè)數(shù)字 數(shù)字顯示器以及單位顯示器構(gòu)成。 本設(shè)計(jì)是模擬電導(dǎo)率儀實(shí)際測(cè)定顯示被測(cè)液體電導(dǎo)率、溫度、 PH值等數(shù)據(jù)的一部分。 顯示部分要求及顯示原理 本設(shè)計(jì)要求通過(guò) Atmega8515 單片機(jī)，控制液晶顯示器顯示模塊 CS1621，以程序語(yǔ)言控制 顯示模塊 CS1621 顯示電導(dǎo)率、溫度。 系統(tǒng)以 Atmega8515 單片機(jī)為核心，在了解掌握 Atmega8515 和定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621 各引腳功能以及二者之間采用的 IIC 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互方式后，通過(guò)編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621 進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，最后實(shí)現(xiàn)液晶顯示器顯示電導(dǎo)率、溫度等數(shù)據(jù)的目的。系統(tǒng)通過(guò)定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621 顯示電導(dǎo)率、溫度等參數(shù)。 圖 34 CS1621LCD顯示界面 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 表 31 CS1621LCD顯示界面顯示位 由圖 34 以及表 31 對(duì)應(yīng)可知 CS1621LCD 顯示界面的顯示數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)碼控制 顯示界面的工作方式， CS1621LCD 顯示驅(qū)動(dòng)碼是 0滅； 1亮。要控制顯示界面顯示的內(nèi)容，只要把對(duì)應(yīng)位置 1，對(duì)應(yīng)位亮起則可顯示要求的內(nèi)容。例如顯示內(nèi)容為 12． 34μs/cm以及 25℃ 則： 顯示第一位字符 1 時(shí)應(yīng)設(shè)置 1BC 位置 1； 顯示第二位字符 2 時(shí)應(yīng)設(shè)置 2A、 2B、 2D、 2E、 2G 共五位置 1； 顯示第三 位字符小數(shù)點(diǎn)時(shí)應(yīng)設(shè)置 DOT 位置 1； 顯示第四位字符 3 時(shí)應(yīng)設(shè)置 3A、 3B、 3C、 3D、 3G 共五位置 1； 顯示第五位字符 4 時(shí)應(yīng)設(shè)置 4B、 4C、 4F、 4G 共四位置 1； 顯示第六位字符電導(dǎo)率單位時(shí)應(yīng)設(shè)置 T4 位置 1； 顯示第七位字符 2 時(shí)應(yīng)設(shè)置 5A、 5B、 5D、 5E、 5G 共五位置 1； 顯示第八位字符 5 時(shí)應(yīng)設(shè)置 6A、 6C、 6D、 6F、 5G 共五位置 1； 顯示第九位字符溫度單位時(shí)應(yīng)設(shè)置 T1 位置 1。 如此設(shè)置輸入的 控制驅(qū)動(dòng)碼則最后輸出顯示界面就會(huì)顯示出要求顯示的內(nèi)容 12． 34 μs/cm以及 25℃ 。 最后，若要求顯示的數(shù)字為負(fù)數(shù)時(shí)，則獎(jiǎng)對(duì)應(yīng) 控制驅(qū)動(dòng)碼 1G 置 1，就能顯示出負(fù)號(hào)，接下來(lái)的數(shù)字顯示如上。 IIC 總線 IIC 即 I2C，一種 總線 結(jié)構(gòu)。 IIC 即 InterIntegrated Circuit(集成電路總線），這種 總線 類型是由 菲利浦 半導(dǎo)體公司在八十年代初設(shè)計(jì)出來(lái)的，主要是用來(lái)連接整體電路 (ICS)， IIC 是一種多向 控制總線 ，也就是說(shuō)多個(gè)芯片可以連接到同一 總線結(jié)構(gòu) 下，同時(shí)每個(gè)芯片都可以作為實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。這種方式簡(jiǎn)化了信號(hào)傳輸 總線 。隨著 大規(guī)模集成電路 技術(shù)的發(fā)展，把 CPU 和一個(gè)單獨(dú)工作PIN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 COM1 COM2 COM3 COM4 SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 SEG8 SEG9 SEG10 SEG11 SEG12 COM1 COM1 2A 2B 3A 3B 4A 4B T2 5A 5B 6A 6B COM2 COM2 2F 2G 3F 3G 4F 4G T3 5F 5G 6F 6G COM3 COM3 2E 2C 3E 3C 4E 4C T4 5E 5C 6E 6C COM4 COM4 2D DOT 3D 1BC 4D 1G 5D 6D T1 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 系統(tǒng)所必需的 ROM、 RAM、 I/O 端口 、 A/D、 D/A 等外圍電路集成在一個(gè)單片內(nèi)而制成的 單片機(jī) 或微控制器愈來(lái)愈方便。目前，世界上許多公司生產(chǎn) 單片機(jī) ，品種很多。其中包括各種 字長(zhǎng) 的 CPU，各種容量的 ROM、 RAM 以及功能各異的 I/O 接口電路等等，但是， 單片機(jī) 的品種規(guī)格仍然有限，所以只能選用某種單片機(jī)來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。擴(kuò)展的方法有兩種：一種是 并行總線 ，另一種是串行總線。由于串行 總線 的連線少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往不用專門的母板和插座而直接用導(dǎo)線連接各個(gè)設(shè)備。因此，采用串行線 可大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 PHILIPS 公司早在十幾年前就推出了 I2C 串行 總線 ，利用該總線可實(shí)現(xiàn)多 主機(jī)系統(tǒng) 所需的裁決和高低速設(shè)備同步等功能。因此，這是一種高性能的串行 總線 。 IIC 總線的硬 件結(jié)構(gòu) I2C 串行 總線 一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線 SDA，另一根是時(shí)鐘線 SCL。所有接到 I2C 總線 設(shè)備上的串行數(shù)據(jù) SDA 都接到總線的 SDA 上，各設(shè)備的時(shí)鐘線 SCL 接到總線的 SCL 上。為了避免 總線 信號(hào)的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時(shí)必須是 漏極開(kāi)路 （ OD）輸出或集電極開(kāi)路（ OC）輸出。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線 SDA 接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向 總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。而串行時(shí)鐘線也應(yīng)是雙向的，作為 控制總線 數(shù)據(jù)傳送 的主機(jī)，一方面要通過(guò) SCL 輸出電路發(fā)送 時(shí)鐘信號(hào) ，另一方面還要檢測(cè)總線上的 SCL電平，以決定什么時(shí)候發(fā)送下一個(gè) 時(shí)鐘脈沖 電平；作為接受主機(jī)命令的 從機(jī)，要按總線上的 SCL 信號(hào)發(fā)出或接收 SDA 上的信號(hào)，也可以向 SCL 線發(fā)出低 電平信號(hào) 以延長(zhǎng)總線時(shí)鐘信號(hào)周期。 總線 空閑時(shí)，因各設(shè)備都是開(kāi)漏輸出，上拉電阻 R 使 SDA 和 SCL 線都保持高電平。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的 總線 信號(hào)線變低，也就是說(shuō)：各設(shè)備的 SDA 是“與”關(guān)系， SCL 也是“與”關(guān)系。 I2C 總線 的運(yùn)行（數(shù)據(jù)傳輸）由 主機(jī) 控制。所謂主機(jī)是指啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)）、發(fā)出 時(shí)鐘信號(hào) 以及傳 送結(jié)束時(shí)發(fā)出停止信號(hào)的設(shè)備，通常主機(jī)都是 微處理器 。被 主機(jī) 尋訪的設(shè)備稱為從機(jī)。為了進(jìn)行通訊，每個(gè)接到 I2C總線 的設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址，以便于主機(jī)尋訪。 主機(jī) 和從機(jī)的 數(shù)據(jù)傳送 ，可以由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)，也可以由從機(jī)發(fā)到主機(jī)。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到 總線 的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。 I2C 總 線 上允許連接多個(gè) 微處理器 以及各種外圍設(shè)備，如 存儲(chǔ)器 、 LED 及LCD 驅(qū)動(dòng)器 、 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器 等。為了保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，任一時(shí)刻 總線只能由某一臺(tái)主機(jī)控制，各 微處理器 應(yīng)該在總線空閑時(shí)發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)，為了妥善解決多臺(tái)微處理器同時(shí)發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（總線控制權(quán)）沖突，以及決定由哪一臺(tái)微處理器 控制總線 的問(wèn)題， I2C 總線允許連接不同傳送速率的設(shè)備。多臺(tái)設(shè)備之間 時(shí)鐘信號(hào) 的同步過(guò)程稱為同步化。 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科