【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 額定 最大 單位 電源電壓 VCC 5 V 輸入高電平電壓 ViH 2 V 輸入低電平電 壓 ViL 0． 8 V 輸出高電平電流 IOH 400 μ A 輸出低電平電 流 IOL 8 mA 靜態(tài)特性（ TA 為工作環(huán)境溫度范圍）： 參 數(shù) 測(cè) 試 條 件【 1】 最小 最大 單位 V IK輸入嵌位電壓 Vcc=最小 V VOH輸出高電平電壓 Vcc＝最小， VIH＝ 2V, IOH＝最大 V VOL輸出低電平電壓 Vcc= 最小， VIL=最大 ,IOL=最大 V II最大輸入電壓時(shí)輸入電流 Vcc＝最大 mA I IH輸入高電平電流 Vcc＝最大 20 uA I IL輸入低電平電流 Vcc＝最大 mA I OS輸出短路電流 Vcc＝最大 20 100 mA ICCH輸出高電平時(shí)電源電流 Vcc＝最大 mA ICCL輸出低電平時(shí)電源電流 Vcc＝最大 mA [1]: 測(cè)試條件中的 “最小 ”和 “最大 ”用推薦工作條件中的相應(yīng)值。 動(dòng)態(tài)特性 (TA=25℃ )： 參 數(shù) 測(cè) 試 條 件 最大 單位 tPLH輸出由低到高傳輸延遲時(shí)間 Vcc=5V,CL=15Pf,RL=2KΩ 15 ns tPHL輸出由高到低傳輸延遲時(shí)間 20 ns 12 LCD1602 液晶顯示屏 應(yīng)用簡(jiǎn)介 模塊內(nèi)部自帶字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM） ,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（ 41H），顯示時(shí)模塊把代碼 41H 發(fā)給液晶模塊，我們就能在液晶上看到字母“ A”。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，豐富的指令可以完成液晶的時(shí)序控制、工作方式式設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示等。 采用的 LCD1602 液晶模塊是標(biāo)準(zhǔn) 16 針插座，接口電路如 圖 所示： 關(guān)于 LCD1602 的詳細(xì)資料見(jiàn)表 和表 。 圖 LCD 接口電路 13 表 LCD1602 引腳說(shuō)明 第 1腳 VSS為地電源 第 2腳 VDD接 5V正電源 第 3腳 V0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，接地電源時(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，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平選擇指令寄存器。 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) （ 00）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)（ 01）可以讀入忙信號(hào)； 當(dāng) RS為高電平 RW為低電平時(shí)（ 10）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～ 16腳 背光陽(yáng)極和背光陰極。 表 LCD1602 指令表 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 指令碼 02H, 光標(biāo)返回到地址 00H位置 ； 指令 3 光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D位 → 光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移； S 位 → 屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平有效，低電平無(wú)效； 指令 4 顯示開(kāi)關(guān)控制 D 位 → 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 位 → 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 位 → 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 S/C位 → 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 能命令設(shè)置 DL位 高電平時(shí)為 4位數(shù)據(jù)總線，低電平時(shí)為 8位總線； N— 位低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)為雙行顯示； F— 位低電平時(shí)顯示 5x7的點(diǎn)陣字符 ,高電平時(shí)為 5x10的點(diǎn)陣字符； 指令 7 字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置 指令 8 DDRAM地址設(shè)置 指令 9 讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF位 → 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) 指令 10 寫(xiě)數(shù)據(jù) 指令 11 讀數(shù)據(jù) 14 2 、 LCD 的特點(diǎn)： （ 1）低壓微功耗； （ 2）平板型結(jié)構(gòu)； （ 3）被動(dòng)顯示型 (無(wú)眩光，不刺激人眼，不會(huì)引起眼睛疲勞 )； （ 4）顯示信息量大 (因?yàn)橄袼乜梢宰龅煤苄?)； （ 5）易于彩色化 (在色譜上可以非常準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn) )； （ 6）無(wú)電磁輻射 (對(duì)人體安全，利于信息保密 )； （ 7）長(zhǎng)壽命 (這種器件幾乎沒(méi)有什么劣化問(wèn)題，因此壽命極長(zhǎng)，但是液晶背光壽命有限，不過(guò)背光部分可以更換 )。 15 第 四 章 設(shè)計(jì)原理分析 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)需要使用 LCD 液晶顯示屏和編碼鍵盤(pán)。故選擇靜態(tài)顯示和用編碼鍵盤(pán)。使用 LCD 液晶顯示屏 顯示運(yùn)算結(jié)果。 主程序進(jìn)行初始化，其他的程序選擇模塊 式的方式。首先對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試 , 當(dāng)模塊調(diào)試成功后，逐一的加入主程序中，最后完成整個(gè)軟件部分的設(shè)計(jì)。 計(jì)算器硬件方案及硬件資源分配 硬件資源分配 主要用到的硬件： AT89S52 LCD液晶顯示屏 編碼鍵盤(pán) 硬件分配： P0、 P3口：做為輸出口，控制 LCD液晶顯示屏 顯示數(shù)據(jù)的結(jié)果。 P1口：做為輸入口，與鍵盤(pán)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入。 LCD液晶顯示屏 顯示輸出。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得功能，硬件電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則： 優(yōu)化硬件 電路 16 采用軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法；盡管采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能時(shí)，也許響應(yīng)時(shí)間會(huì)比單純使用硬件時(shí)長(zhǎng)，而且還要占用微處理器 (MCU)的時(shí)間；但是，用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能可以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，提高電路的可靠性。所以，在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)得時(shí)候，在滿(mǎn)足可靠性和實(shí)時(shí)性的前提下，盡可能的通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件功能。 可靠性及抗干擾設(shè)計(jì) 根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間越長(zhǎng)。而且，所用芯片數(shù)量越少，地址和數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性也就越小。因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是在滿(mǎn)足功能的情況下力爭(zhēng)使 用較少數(shù)量的芯片。 靈活的功能擴(kuò)展 功能擴(kuò)展是否靈活是衡量一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。一次設(shè)計(jì)往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個(gè)方面，系統(tǒng)需要不斷完善以及進(jìn)行功能升級(jí)。進(jìn)行功能擴(kuò)展時(shí)，應(yīng)該在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)修改軟件程序和少量硬件完成。對(duì)于本系統(tǒng)而言，就是要求在系統(tǒng)硬件不變的情況下，能夠通過(guò)修改軟件程序，完成功能的升級(jí)和擴(kuò)展。 根據(jù)第提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合以上三條原則，確定了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。計(jì)算器主要由以下一些功能模塊構(gòu)成： 非 編碼鍵盤(pán)模塊、 LCD液晶顯示屏 模塊等。 該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法。 AT89S52 單片機(jī)與 LCD液晶顯示屏顯示 電路是整個(gè)電路的核心，它們實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 簡(jiǎn)易計(jì)算器主要包括：鍵盤(pán)電路，顯示電路。 下圖為總體硬件結(jié)構(gòu)。（如圖 所示為整個(gè)系統(tǒng)的原理圖） 圖 計(jì)算器原理圖 17 前面敘述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明，系統(tǒng)采用了比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案，所以該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的總外圍電路不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的干擾。在下面的闡述中，對(duì)系統(tǒng)的外圍電路分別予以介紹。鍵盤(pán)部分采用 編碼鍵盤(pán)， 顯示部分采用 LCD液晶顯示屏 完全能夠很好的實(shí)現(xiàn)顯示方面的要求。 鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)可分為 兩類(lèi)：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。編碼鍵盤(pán)是較多按鍵（ 20個(gè)以上）和專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片的組合，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問(wèn)題，直接輸出按鍵的編碼，無(wú)需系統(tǒng)軟件干預(yù)。通用計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)就是編碼鍵盤(pán)。在智能儀器中，使用并行接口芯片 8279或串行接口芯片 HD7279均可以組成編碼鍵盤(pán)，同時(shí)還可以兼顧數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)，其相關(guān)的接口電路和接口軟件均可在芯片資料中得到。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時(shí)，采用編碼鍵盤(pán)可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì) 。 非編碼鍵盤(pán) 成本低廉。 從成本角度出發(fā)， 本設(shè)計(jì)選用的是 非 編碼鍵盤(pán)。如 圖 圖 編碼鍵盤(pán) 電路 18 顯示電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)系統(tǒng)需要顯示少量數(shù)據(jù)時(shí)，采用 LCD液晶顯示屏 進(jìn)行顯示是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。 P0口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)端口， ，控制 LCD液晶顯示屏 顯示輸出數(shù)據(jù)。 最終電路如圖 ： 圖 LCD液晶顯示屏 顯示 19 第 五 章 計(jì)算器的軟件設(shè)計(jì) 計(jì)算器的軟件規(guī)劃 簡(jiǎn)易計(jì)算器的程序主要包括以下功能模塊： 定時(shí)查鍵模塊，分為讀鍵程序、判鍵程序段、運(yùn)算操作子程序等部分； 基于 LCD液晶顯示屏的 顯示模塊； 主模塊，為系統(tǒng)的初始化。 鍵盤(pán)掃描的程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)掃描子程序，首先讀出 P1的低四位，然后讀出 P1口的高四位。然后鍵值并顯示緩存。然后將鍵如的值轉(zhuǎn)換為 ASCII碼然后就可以軟件來(lái)設(shè)置硬件按鍵各個(gè)鍵代表的內(nèi)容。 讀鍵程序使用的是反轉(zhuǎn)法讀鍵，不管鍵盤(pán)矩陣的規(guī)模 大小，均進(jìn)行兩次讀鍵。第一次所有行線均輸出低電平，從所有讀入鍵盤(pán)信息（列信息）；第二次所有列線均輸出低電平，從所有行線讀入鍵盤(pán)信息（行信息）。 數(shù)字鍵按下則將相應(yīng)的數(shù)字送入緩存區(qū)，功能鍵按下則執(zhí)行相應(yīng)的程序。 顯示模塊的程序設(shè)計(jì) 顯示模塊程序首先要對(duì)顯示模塊進(jìn)行初始化；然后控制光標(biāo)的位置；定義液晶顯示的控制端口，用 SBIT指令完成；然后設(shè)置清屏、關(guān)閉顯示、歸位、開(kāi)顯示、顯示位置的首地址等等。 顯示模塊的流程圖如圖 ： 20 主程序的設(shè)計(jì) 主程序主要是用來(lái)對(duì) LCD 液晶顯示屏進(jìn)行初始化的。 軟件的可靠性設(shè)計(jì) 延時(shí)程序 開(kāi)始 檢測(cè) LED是否在忙 掃描鍵盤(pán) Y N 加減乘除運(yùn)算子程序 液晶顯示 結(jié)束 圖 模塊的流程圖 21 提高本儀器其可靠性措施主要有： 為防止程序跑飛，軟件中設(shè)置了軟件陷阱。 為防止程序死循環(huán)，軟件中使用了看門(mén)狗技術(shù)。 22 結(jié)束語(yǔ) 在硬件的制作過(guò)程中我走了好多的彎路，主要是在系統(tǒng)還沒(méi)有設(shè)計(jì)很有把握就開(kāi)始動(dòng)手制作了。后來(lái)發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)的要求還有偏差，反復(fù)的改過(guò)了幾次，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和體力。感受到設(shè)計(jì)人員要 有耐心，要認(rèn)真的從要求開(kāi)始研究。軟件的編寫(xiě)過(guò)程中費(fèi)了很大的力氣，因?yàn)檐浖木帉?xiě)要求很高，要很細(xì)心，一不小心就會(huì)調(diào)用錯(cuò)誤，很深刻的體會(huì)到作為軟件編程人員