【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 RW 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 引腳接口說(shuō)明第 1 腳 VSS 為地電源 第 2 腳 VDD 接 5V 正電源 第 3 腳 VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端接正電源時(shí)對(duì)比度最弱接地時(shí)對(duì)比度最高對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 第 4 腳 RS 為寄存器選擇高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器低電平時(shí)選擇指令寄存器 第 5 腳 RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線高電平時(shí)進(jìn)行讀操作低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作當(dāng) RS 和RW 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù) 第 6 腳 E 端為使能端當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)液晶模塊 執(zhí)行命令 第 7～ 14 腳 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 第 15 腳背光源正極 第 16 腳背光源負(fù)極 1602LCD 的指令說(shuō)明及時(shí)序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令如表所示 23 1062 指令及時(shí)序表 序號(hào) 指令 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 ID S 4 顯示開(kāi)關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光 標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 SC RL 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 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(xiě)數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫(xiě)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 控制命令 1602 液晶模塊的讀寫(xiě)操作屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的說(shuō)明 1 為高電平 0為低電平 指令 1 清顯示 指令碼 01H 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2 光標(biāo)復(fù)位光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 ID光標(biāo)移動(dòng)方向高電平右移低電平左移 S屏幕上所有文字是否左移或者右移高電平表示有效低電平則無(wú)效 指令 4 顯示開(kāi)關(guān)控制 D 控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)高電平表示開(kāi)顯示低電平表示關(guān)顯示 C 控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)高電平表示有光標(biāo)低電平表示無(wú)光標(biāo) B 控制光標(biāo)是否閃爍高電平閃爍低電平不閃爍 指令 5 光標(biāo)或顯示移位 SC 高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6功能設(shè)置命令 DL高電平時(shí)為 4位總線低電平時(shí)為 8位總線 N低電平時(shí)為單行 顯示高電平時(shí)雙行顯示 F 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符高電平時(shí)顯示5x10 的點(diǎn)陣字符 指令 7 字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 指令 8DDRAM 地址設(shè)置 指令 9讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF為忙標(biāo)志位高電平表示忙此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)如果為低電平表示不忙 指令 10 寫(xiě)數(shù)據(jù) 指令 11 讀數(shù)據(jù)與 HD44780 相兼容的芯片時(shí)序表如下 24 1602 芯片時(shí)序表 讀狀態(tài) 輸入 RS LRW HE H 輸出 D0D7 狀態(tài)字 寫(xiě)指令 輸入 RS LRW LD0D7 指令碼 E 高脈沖 輸出 無(wú) 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS HRW HE H 輸出 D0D7 數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù) 輸入 RS HRW LD0D7 數(shù)據(jù) E 高脈沖 輸出 無(wú) 讀寫(xiě)操作時(shí)序如圖和所示 圖 讀操作時(shí)序 圖 寫(xiě)操作時(shí)序 1602LCD 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平表示不忙否則此指令失效要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址也就是告訴模塊在哪里顯示字符圖是 1602 的內(nèi)部顯示地址圖 214 1602LCD 內(nèi)部顯示地址 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器 CGROM 已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形如圖 1058 所示這些字符有阿拉伯?dāng)?shù)字英文字母的大小寫(xiě)常用的符號(hào)和日文假名等每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼比如大寫(xiě)的英文字母 A 的代碼是01000001B41H 顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)我們就能看到字母 A25 字符碼與字符字模之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表 耗 由于要求 TPMS系統(tǒng)整體靜態(tài)電流小于 20 μ A所以保證選用的器件必須是低功耗或超低功耗的芯片 PIC16F628A 的靜態(tài)電流為 01 μ A 傳感器 SP12 的靜態(tài)電流為 06 μ A 射頻 NRF401 的待機(jī)電流為 8 μ A 經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)靜態(tài)功耗 Ist Ist_mcuIst_sensorIst_rfIst_cap 15 μ AIst_cap為鉭電容的泄露電流動(dòng)態(tài)功耗在射頻處于連續(xù)發(fā)射的情況下經(jīng)實(shí)測(cè)為 25 mA 最大值 第 3 章 汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)整個(gè)程序程序 3 1 采樣端的軟件設(shè)計(jì) 意的問(wèn)題 考慮到在采樣端中的傳感器模塊只使用一節(jié)電池供電并且由于整個(gè)采樣端是植入輪胎內(nèi)部的電池的更換非常麻煩甚至是不可能的在這種前提下就對(duì)傳感器的能量消耗提出了嚴(yán)格的要求因此采樣端軟件設(shè)計(jì)是否能很好的做到這一點(diǎn)也就成為 TPMS 系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵 考慮到傳感 器 SPl2和射頻發(fā)射芯片 nrf401睡眠時(shí)的電流消耗最低而發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)的電流消耗最大當(dāng)汽車停止運(yùn)行的時(shí)候可以使系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)那么電能消耗也會(huì)降低實(shí)際上在選擇傳感器的時(shí)候我們已經(jīng)考慮到這一點(diǎn) SPl2 具有加速度檢測(cè)功能我們可以在汽車從靜止到運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中喚醒傳感器模塊． 綜合以上考慮采樣端軟件設(shè)計(jì)需要特別注意以下三點(diǎn) 1 傳感器在沒(méi)有安裝的時(shí)候讓系統(tǒng)處于完全的睡眠模式 2 在汽車停止運(yùn)行的時(shí)候使整個(gè)系統(tǒng)處于睡眠模式 3 在汽車行駛過(guò)程中盡量延長(zhǎng)數(shù)據(jù)采集并發(fā)送的次數(shù) 但是從系統(tǒng)可靠性上考慮應(yīng)該在每次發(fā)生異常情 況如低壓時(shí)就應(yīng)該及時(shí)地做出反應(yīng)并報(bào)警提示司機(jī)停車處理真正發(fā)揮 TPMS 系統(tǒng)的預(yù)警作用 一般的解決方案為系統(tǒng)設(shè)景定時(shí)喚醒系統(tǒng)異常則立刻發(fā)送數(shù)據(jù)但是一段時(shí)間后會(huì)停止發(fā)送該異常數(shù)據(jù)若特定時(shí)間之后該異常情況還是沒(méi)有解除則繼續(xù)發(fā)送如此循環(huán)反復(fù)報(bào)警如果系統(tǒng)正常則還是按照規(guī)定時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)更新控制器顯示屏數(shù)據(jù)降低電能消耗 在本論文的設(shè)計(jì)中我們采用的是正常情況下定時(shí)發(fā)送與異常情況下實(shí)時(shí)發(fā)送結(jié)合的方式減少了在正常情況下數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送的次數(shù)降低了電池的功耗延長(zhǎng)了其使用壽命增加了在異常情況下數(shù)據(jù)信號(hào)的次數(shù)極大的發(fā)揮了系統(tǒng)的壓力監(jiān)測(cè)功能 工作流程介紹 采樣端的功能主要有兩個(gè)階段 第一個(gè)階段對(duì)整個(gè)傳感模塊進(jìn)行上電復(fù)位 第二個(gè)階段傳感器測(cè)量溫度和壓力將信號(hào)傳遞給單片機(jī)單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理也就是調(diào)制生成數(shù)據(jù)幀交給射頻發(fā)射芯片最后由射頻發(fā)射芯片將數(shù)據(jù)幀發(fā)出 下面給出了采樣端工作流程圖 圖 3． 1 圖 32 采樣端軟件流程圖 步串行通訊 1 串行通信接口 SCI 的異步通訊原理 SCI 異步通訊方式采用了標(biāo)準(zhǔn)的 NRZ 格式即一位起始位 8或 9 位數(shù)據(jù)位和一位停止位一般情況下數(shù)據(jù)為 8位第 9位在必要時(shí)可作為軟件 校驗(yàn)碼的存儲(chǔ)位 SCI傳送和接收順序是首先從最低位 LSB 開(kāi)始 SCI 的發(fā)送器和接收器在功能上是獨(dú)立的但它們所用的數(shù)據(jù)格式和波特率必須是相同的 SCI 異步通訊接口包括下面幾部分波特率發(fā)生器采樣電路異步發(fā)送器和異步接收器 2 軟件通訊子程序設(shè)計(jì) 明白了異步串行通信接口 SCI 原理及其內(nèi)部各時(shí)序圖后就可以得出采樣端通信流程流程 圖 33 采樣端通信流程圖 圖 34 發(fā)送函數(shù)流程圖 32 接收端軟件設(shè)計(jì) 主機(jī)軟件采用 c語(yǔ)言編寫(xiě)在 MPLAB下調(diào)試主機(jī)軟件的主要任務(wù)是接收解碼數(shù)據(jù)處理下面是對(duì)接收端功能的詳細(xì)說(shuō)明 1 接收 和處理數(shù)據(jù) 主機(jī)接收波特率設(shè)定與發(fā)射機(jī)的相同即軟件通過(guò)中斷設(shè)置來(lái)讀取 SBuF 寄存器中的數(shù)據(jù)然后判斷接收到的一幀數(shù)據(jù)格式正確與否再確定輪胎地址的有效性如果該幀數(shù)據(jù)有效那么接著進(jìn)入數(shù)據(jù)處理程序判斷壓力是否過(guò)限最后再確定是否報(bào)警 2 手動(dòng)讀取 程序判斷上述計(jì)數(shù)按鈕的中斷然后采用根據(jù)按鍵的不同數(shù)以判斷選擇要讀取的輪胎位置然后立刻顯示該位置對(duì)應(yīng)的當(dāng)前輪胎 I D 溫度氣壓值 在手動(dòng)讀取的過(guò)程中鍵盤(pán)的主要工作過(guò)程如下 判別鍵盤(pán)上是否有鍵按下 b．如果有鍵按下則應(yīng)進(jìn)行掃描判別是哪一個(gè)鍵按下 c．去抖動(dòng)常采用延時(shí)程序 d．讀 取閉合按鍵的特征值 e．對(duì)特征值進(jìn)行譯碼獲得按鍵的相應(yīng)順序號(hào)而后再按各鍵的實(shí)際定義去執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)程序 3 極限壓力和名義壓力的確定和改變 本設(shè)計(jì)定義了一個(gè)上限壓力一個(gè)下限壓力 min 一個(gè)漏氣壓力 leak 因?yàn)榍穳哼^(guò)壓和漏氣的判別是在駕駛室模塊里面完成的所以只要改變這些值就可以改變報(bào)警的標(biāo)準(zhǔn)改變的方法就是用單片機(jī)與 RS232 接口跟計(jì)算機(jī)相連接通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)改變這些值輪胎的 ID 也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)改變也就是改變四個(gè)輪胎數(shù)組的頭一個(gè)字節(jié)以便實(shí)現(xiàn)輪胎在換位的時(shí)候進(jìn)行識(shí)別 的通信流程介紹 接收端通信流程的如圖 35 所示 圖 35 接收端通信流程圖 的軟件流程設(shè)計(jì) 根據(jù)接收端功能要求按照接收端通信流程下面介紹接收端的軟件流程設(shè)計(jì)上電后 PIC 初始化自身并配置 nrf401LCD 顯示系統(tǒng)信息此后單片機(jī)等 待 nrf401 傳來(lái)數(shù)據(jù)接到數(shù)據(jù)后單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)接收的數(shù)據(jù)包含的輪胎的 ID與存儲(chǔ)在單片機(jī)存儲(chǔ)器中四個(gè) ID做比較如果與其中一個(gè)相符數(shù)據(jù)確認(rèn)有效單片機(jī)處理該數(shù)據(jù)并根據(jù)結(jié)果決定是否做出氣壓過(guò)高欠壓漏氣等預(yù)警功能下面是接收端的軟件流程圖 36 圖 36 接收端軟件流程圖 33 PROTEUS 仿真 Proteus 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能能夠仿真單片機(jī)及外圍器件它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 仿真軟件 從原理圖布圖代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)是目前世界上唯一將電路仿真軟件 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)其處理器模型支持8051HC11PIC101216182430DsPIC33AVRARM8086 和 MSP430 等 2021 年 即將增加Cortex 和 DSP 系列處理器并持續(xù)增加其他系列處理器模型在編譯方面它也支持IARKeil 和 MPLAB 等多種編譯器 1 其功能特點(diǎn) Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件例 multisim 的功能這些功能是 1 原理布圖 2 PCB 自動(dòng)或人工布線 3 SPICE 電路仿真 2 革命性的特點(diǎn) 1 互動(dòng)的電路仿真 用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 RAMROM鍵盤(pán)馬達(dá) LEDLCDADDA部分 SPI器件部分IIC 器件 2 仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列 AVRPICARM 等常用主流單 片機(jī)還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程再配合顯示及輸出能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀示波器等 Proteus 建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境 本設(shè)計(jì)利用 Proteus仿真模擬了部分電路下圖為顯示部分電路 LCD仿真模擬圖 37 圖 37 lcd 部分仿真模擬圖 結(jié)論 基于單片機(jī)的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系