【導讀】LCD液晶顯示已經(jīng)是人機界面的關鍵技術。器控制系統(tǒng)進行了研究。首先在緒論中介紹了本課題的課題背景、研究意義及完。本系統(tǒng)是以單片機的基本語言匯編語言來進行軟件設計，指令的執(zhí)行。速度快，節(jié)省存儲空間。為了便于擴展和更改，軟件的設計采用模塊化結構，使。程序設計的邏輯關系更加簡潔明了。使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運作。功能及工作過程,并描述了8052、8279及SED1520外接電路接口的軟、硬件調(diào)試。其次闡述了程序的流程和實現(xiàn)過程。本文撰寫的主導思想是軟、硬件相結合，以。最后對我所開發(fā)的用單片機實現(xiàn)LCD液晶

　　

【正文】 器和控制寄存器決定。 Atmega16L的時鐘電路 單片機的時鐘用于產(chǎn)生工作所需要的時序， 其連接電路如下圖： 圖 24 晶體振蕩器連接圖 XTAL1 與 XTAL2 分別為用作片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出，考慮到其最大頻率不超過 8MHz， 這里選用的晶振為 。 Atmega16L的系統(tǒng)復位 Atmega16L有五個復位源： (1) 上電復位。電源電壓低于上電復位門限 Vpot時， MCU復位。如果在單片機加 Vcc電壓的同時，保持 RESET引腳為低電平，則可延長復位周期。 Vcc Vpot Vpot RESET Vrst Vrst TIMEOUT INTERINAL tTOUT tTOUT RESET 圖 25 RESET引腳與 VCC相連時， 圖 26 RESET引腳由外部控制時 , 單片機的復位電平 單片機的復位電平 (2) 外電復位。引腳 RESET上的低電平持續(xù)時間大于最小脈沖寬度時 MCU復位。 Vcc RESET Vrst TIMEOUT tTOUT INTERNAL RESET 圖 27 外部復位時序圖 (3) 看門狗復位。 看門狗使能并且看門狗定時器溢出時復位發(fā)生?？撮T狗計數(shù)器溢出時，將產(chǎn)生一個晶振的復位脈沖。 Vcc RESET WDT 1 XTAL Cycle TIMEOUT RESET tTOUT TIMEOUT INTERNAL RESET 圖 28 看門狗復位時序圖 (4) 掉電檢測復位。掉電檢測復位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測復位門限 Vpot時 MCU即復位。 (5) JTAG AVR復位。復位寄存器為 1時 MCU復位。 第三節(jié) LCD液晶顯示 LCD的顯示原理 液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器。隨著液晶顯示技術 的發(fā)展， LCD顯示器的規(guī)格眾多，其專用驅動芯片也相互配套，使 LCD在控制和儀表系統(tǒng)中廣泛應用提供了極大的方便。根據(jù) LCD顯示原理的不同，常見和常用的 LCD可以分為字符型 LCD和點陣型 LCD兩種。不同的顯示原理使得這兩種 LCD的指令系統(tǒng)、接口和功能等是不相同的，各有優(yōu)缺點，但結合到本次設計的實際要求，經(jīng)過比較還是選用點陣型 LCD?，F(xiàn)就點陣型 LCD的顯示原理、模塊特點等做一簡要介紹。 要想在液晶模塊上顯示一個漢字或字符，需要 3 個最基本的控制操作：分別向 3 個控制器寫指令代碼、寫顯示數(shù)據(jù)和讀顯示數(shù)據(jù)。這里要特別引起 注意的是完成這 3項操作的前提條件是 KS0108B 控制器處于準備好的狀態(tài)，即 BUSY=0，由模塊的軟件特性知道，當 BUSY=1時，系統(tǒng)的接口電路處于被封鎖的狀態(tài)，是不能接受除讀狀態(tài)指令外的任何操作的。因此在訪問控制器之前，一定要判斷控制器的當前狀態(tài)。具體到軟件設計時，則需設計一判忙程序，在判斷 BUSY=0 后，再往下進行操作。 在本模塊中，每個漢字的大小是 16 16 點陣，而每個字符的大小是 8 16 點陣，即字符的寬度為漢字的 1/2。它們都是以二維數(shù)組的格式存放在 ROM 中。向液晶模塊顯示一個漢字的過程就是：由液晶屏 顯示區(qū)的指定字符行的指定列開始，連續(xù)輸出該字符對應的字符庫中的 16個列數(shù)據(jù)，如果是顯示字符，則輸出 8 個列數(shù)據(jù)即可。 上面已經(jīng)介紹到， MGLS19264 液晶模塊中液晶屏顯示區(qū)為 192 64 點陣，其中，它們的每 8個像素行組成一頁，整個顯示區(qū)共分為 8 頁，每 64 列為一個區(qū)，這樣，它就有左、中、右 3個區(qū)，它的顯示區(qū)示意圖如下： 左區(qū) 中區(qū) 右區(qū) 0 1 2 ? 62 63 64 65 ? 127 128 129 ? 191 DB0 ? DB7 ? 第 0頁 第七頁 ? DB0 ? DB7 圖 29 液晶屏顯示區(qū)示意圖 液晶模塊顯示字符是從上到下，從左到右進行顯示的。假設定義從最左上角開始顯示，則先從上到下顯示第 0 頁的第一列，依次從左向右開始顯示。 MGLS19264LCM 的顯示部分為左、中、右 3個區(qū)，可以由 CS 片選的取值分別進行控制，其接口的片選定義如下： 表 21 MGLS 的片選定義表 CS1 CS2 選中區(qū)域 0 0 左區(qū) 0 1 中區(qū) 1 0 右區(qū) 1 1 未選 有了上面的知識，就可以編寫顯示界面這一塊程序。由于每個漢字或字符在圖中位置是固定的，只要定義了相應的選區(qū)及 X、 Y 地址，就可以顯示出具體的位置。用 lr 來表示漢字的區(qū)域，當 lr=0，表示左區(qū)； lr=1，表示中區(qū)； lr=2，表示右區(qū)。 X 表示頁面， Y 表示列地址。則 ()就可以定義出這個字在屏上的實際位置。以第一行的“智”字為例，這個字位于模塊的左區(qū)，則 lr=0； 它位于第一頁和第二頁，則 X=0；它位于列地址的 4863 字節(jié)， Y=48，那么“智”就可以通過 ()精確地表示出它的位置。這里要注意的是每個漢字占用的行地址是兩頁，如“智”字占的就是 X0 和 X1，即第二行的漢字其 X=2 而不是 1。因此，第二行的“電”就應該表示為 ()，其它字符依此設計即可。 液晶顯示控制驅動器 HD61202及其兼容液晶顯示控制器是一種帶有驅動輸出的圖形液晶顯示控制器，而在小規(guī)模點陣液晶顯示模塊上使用液晶顯示驅動器組成液晶顯示驅動控制系統(tǒng)是非常有益的，這將使液晶顯示模塊的硬件電路簡單化，從而降低模塊的成本，同時也提高了 對軟件功能的要求。許多顯示功能如光標、字符庫、閃爍都需要由軟件編制而成。HD61203和 HD61202就是這類液晶顯示驅動控制器套件。之所以稱它們?yōu)樘准且驗镠D61203和 HD61202必須配套使用，通常有 12864和 19264兩種規(guī)格。其特點如下： 1．內(nèi)藏 64*64=4096位顯示 RAM， RAM中每位數(shù)據(jù)對應 LCD屏上的一個點的亮、暗狀態(tài)。 2． HD61202及其兼容控制器是列驅動器，具有 64路列驅動輸出。 3． HD61202及其兼容控制驅動器讀、寫時序與 68系列微處理妻相符，因此它可直接與68系列微 處理器借口相聯(lián)。 4． HD61202及其兼容控制器的占空比為 1/32~1/64。 液晶顯示模塊的特點 MGLS12864圖形液晶顯示模塊的驅動和控制系統(tǒng)是由一片 KS0107B或兼容驅動器 ( HD61203 )作為行驅動器和兩片 KS0108B或兼容驅動器 (HD61203) 作為列驅動器組成的。 它的主要技術參數(shù)及其供電特點如下： (1) 電源： DC+5V，模塊內(nèi)自帶用于 LCD驅動的負壓電路。 (2) 顯示內(nèi)容： 128? 64全屏幕點陣。 (3) 指令形式：七種指令。 (4) 接口形式： 與控制器采用 8位數(shù)據(jù)總線和 8位控制線相連。 (5) 工作環(huán)境：－ 10~+50℃。 (6) 模塊應用有三種電源：邏輯電源、液晶驅動電壓、背光電壓。 (7) 本次選用的模塊是雙電源供電（ VDD/V0），需要提供一個液晶驅動電壓，用以調(diào)節(jié)對比度，接在液晶模塊的 V0引腳上，由于液晶的對比度會隨著溫度的變化而相應變化，所以其液晶顯示驅動電壓值應隨著溫度作相應的調(diào)整，這里采用了一個電位器，調(diào)整電壓值。 (8) 背光供電為 流電源，選用電源太大不僅增加功耗，更有可能損壞背光燈和縮短模塊的使用壽命。 MGLS12864 的邏輯電路圖如下： HD61202 * LCD: VGLS12864 128? 64 DOTS 64 64 64 VDD VSS V0 圖 28 MGLS12864的邏輯電路圖 MGLS12864 液晶顯示模塊一共有 20 個引腳，它的接口定義如下： 表 22 MGLS12864的接口電路 序號 符號 狀態(tài) 功 能 １ D7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 ２ D6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 ３ D5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 4 D4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 5 D3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 6 D2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 7 D1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 8 D0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 E 輸入 R/W=“ L”， E 的下降沿鎖存數(shù)據(jù)線 R/W=“ H”， E 為“ H”時，數(shù)據(jù)由控制器輸出至數(shù)據(jù)線 10 R/W 輸入 R/W=“ L”， E=“ H”數(shù)據(jù)由控制器輸出數(shù)據(jù)線 R/W=“ H” ， E 的下降沿，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線輸入到控制器 11 D/I 輸入 D/I=“ L”，表示 DB7~DB0 為顯示數(shù)據(jù) D/I=“ H”，表示 DB7~DB0 為顯示指令 12 V0 — 液晶顯示器驅動電壓 13 VCC — 電源正 14 GND — 電源地 15 CS1 輸入 片選信號 16 CS2 輸入 片選信號 17 VOUT — LCD 負壓驅動電壓 18 RET 輸入 復位信號 19 LED+ — 顯示模塊背光電源 20 LED — 顯示模塊背光電源 第四節(jié) 電源電路的設計 在本次的設計中，要供電給 mega16 和 LCD 顯示模塊兩部分，而一個 LM7805 的輸出電流不足，所以本人打算將 mega16 和顯示模塊分別供電，所以實際電路中用到了兩片 7805。下面就一個電源電路給出設計方案，另一個同樣原理。 5V電源電路的設計 加圖 圖 29 5V 的電源電路設計原理圖 上圖是 LM78作為輸出電壓固定的典型電路圖，正常工作時，輸入、輸出電壓差為 38V。輸入電壓 PS 為 9V。電路中接入電容 C5 用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑止電路引入的干擾， C11 是有極性的電解電容，以減小穩(wěn)壓電壓輸出端由輸入電源引入的電平干擾。 D1 是保護二極管，當輸入端短路時，給輸出電容器 C11 一個放電電路，防止 C11 兩端電壓作用于調(diào)壓管的 be 結，造成調(diào)壓管 be結擊穿而損壞。其中 C C11 兩個電容只是起濾波作用選用的大小沒有特別的要求。 第五節(jié) 硬件電路設計 經(jīng)過對以上對 ATmega16L 芯片的端口、存儲器、時鐘電路、以及復位電路和 LCD液晶顯示等原理的介紹后，現(xiàn)在就可以完成對這部分硬件電路的設計了。再結合前面的分析采用間接訪問的方式實現(xiàn)單片機與液晶顯示模塊之間的連接。 LCD 模塊的 8 位數(shù)據(jù)線接在了 Atmega16L 芯片 B 口的 8 位數(shù)據(jù)線上，這里用了一個 74LS24 作為鎖存器使它們間接連接在一起。 LCD 的 EN、 D/I、 CS CS R/W 分別連接到 PA3~PA7上，其詳細的接法見下圖 圖 210 硬件接線圖 第六節(jié) PROTEL99 的應 用簡介 經(jīng)過前面的努力，智能充電器硬件電路的設計在本人及同組人的共同努力下已經(jīng)完成，接下來便是根據(jù)前面的設計用軟件畫出其原理圖并生成ＰＣＢ板。 PROTEL99SE是一個全 32 位的電路板設計軟件，使用該軟件可以容易地設計電路原理圖、畫元件圖、設計電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。 在這里主要用它來繪制電路原理圖和生成印制電路板。原理圖的設計步驟如下： (1) 設置原理圖設計環(huán)境。其中，工作環(huán)境設置是使用 Design/Options 和 Tool和 Preferences 菜單進行的，畫原理圖環(huán)境的設置主要包括圖紙大小、捕捉柵 格、電氣柵格、模板設置等。 (2) 放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。 (3) 原理圖布線。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導線將元件連接起來，連接時一定要符合電氣規(guī)則。 (4) 編輯和調(diào)整。編輯元件的屬性。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。調(diào)整元件和導線的位置等操作。 本次設計所用的主要元件屬性如下： 表 23 主要元件表 說明 編號 封裝 元件名稱 單片機 U1 DIP40 Atmega16 LCD J2 DIP20 LCD模塊 電阻 R RES2 電容 C CAP 鎖存器 U5 DIP20 74LS245 NPN三極管 Q TO46 2N2222A 晶體 X XTAL1 XTAL 通用運放 U2A， U2B DIP8 LM358 (5) 檢查原理圖。使用電氣規(guī)則功能 (ERC)檢查原理圖的連接是否合理和正確。給出檢查報告，若有錯誤則要根據(jù)錯誤進行改正。 (6) 生成網(wǎng)絡表。所謂網(wǎng)絡表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確認各個元件和它們之間的關系。 (7) 打印原理圖。 對電路板的設計主要分為以下幾個步驟； (1)使用原理圖編輯器設計原理圖，進行電氣檢查 (ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡 表。 (2)進入電路板 (PCB)環(huán)境，使用電路向導確定電路板的層數(shù)、尺寸等電路板參數(shù)。 (3)使用 Design/Netlist 菜單，調(diào)入網(wǎng)絡表。 由于在前面的元件封裝不規(guī)范，這里面出現(xiàn)了許多錯誤，通過請教老師及自己的不懈努力，花了數(shù)天的時間才全部改了出來。 (4)布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。自動布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己滿意為止。 人工布線是畫電路板的基礎，但比較耗時和費力，另外由于自身經(jīng)驗的不足，只得先采用自動布線，在此基礎上作了適當?shù)男薷摹? (5)完成修飾等工作，完成整個電路板的設計。 接下來是焊接 的工作，這部分相對來說并不陌生，在大二時曾進行過電子課程的實習，主要就是完成收音機的焊接。雖然以后接觸得比較少，但通過幾天的練習，還是基本圓滿地完成了任務。焊接通常要求：①焊點接觸良好，尤其避免虛焊的產(chǎn)生；②焊點要有足夠的機械強度以保證被焊點不致滑落；③焊點表面應美觀，有光澤。這塊板子面積不算大 (約 90cm? 70cm)，元器件引腳多，看起來很密集。從焊下來的結果來看，焊點還可以，也算比較美觀，最關鍵的是沒有短路的情況發(fā)生。 焊接完成后，整個硬件電路原理、繪制原理路 、焊接等工作已全部完成，下面轉到軟件部分的設計。 第三章 軟件設計 由于本人主要負責設計軟件部分，而本人之前對 C 語