【導(dǎo)讀】屏和鍵盤陣列，構(gòu)建了集步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動器為一體的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。計，實現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)，以及轉(zhuǎn)速的實時顯示。以三維工作臺作為被控對。向的精確運動，以此模擬實現(xiàn)切割機(jī)上下、前后的精確切割。由鍵盤模塊實時鍵入相應(yīng)。運行狀態(tài)以及電機(jī)運行是否到位等信息。為滿足實際運用需要，本系統(tǒng)以PC機(jī)作為平。構(gòu)成的串口通信方式，實現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)串口的雙向通信運用。在上位機(jī)系統(tǒng)界面上。時輸入發(fā)送與接收顯示，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果。

　　

【正文】 。 圖 內(nèi)置 KS0108 控制器的 LGM12641BS1R 字符 型液晶顯示器 圖 中，圖形液晶顯示器共有 18 個引腳，其中 DB0~DB7 為 8 位并行數(shù)據(jù)總線，傳送數(shù)據(jù)信號及控制指令。 Vout 為負(fù)電壓輸出，并與調(diào)壓輸入端 Vo 及滑動變阻器一起連接，作為 LED 背光調(diào)壓使用。 RST 是低電平復(fù)位端。 E 為讀寫信號使能端，在 E 下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存寫入 KS0108 驅(qū)動器，在 E 高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出。 R/W、 DI 分別 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 為讀 /寫選擇端和命令 /數(shù)據(jù)選擇端。 VCC(工作電壓 ~)和 GND 為電源端。 CSCS2 分別為左、右半屏的片選信號，高電平有效。 KS0108 控制器的指令匯總?cè)绫?所示。 表 KS0108 的匯總指令表 指令名稱 控制狀態(tài) 指 令 代 碼 DI R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 讀數(shù)據(jù) 1 1 數(shù) 據(jù) 寫數(shù)據(jù) 1 0 數(shù) 據(jù) 讀取狀態(tài)字 0 1 BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 0 起始行設(shè)置 0 0 1 1 L5 L4 L3 L2 L1 L0 列地址設(shè)置 0 0 0 1 C5 C4 C3 C2 C1 C0 頁面地址設(shè)置 0 0 1 0 1 1 1 P2 P1 P0 顯示開關(guān)設(shè)置 0 0 0 0 1 1 1 1 1 D LGM12641BS1R 中 KS0108 控制器的指令功能說明 KS0108 控制器的控制指令只有七條，下面詳細(xì)介紹每條指令的功能。 ? 讀狀態(tài)字（ STATUS READ） 格式 ： BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 0 1． BUSY=1 表示 KS0108 正在處理計算機(jī)發(fā)來的指令或數(shù)據(jù)。此時 接口電路被封鎖，不能接受除讀狀態(tài)字以外的任何操作。 BUSY=0 表示 KS0108 接口控制電路已處于“準(zhǔn)備好 ”狀態(tài)，等待計算機(jī)的訪問。 2． ON/OFF：表示當(dāng)前的顯示狀態(tài)。 ON/OFF=1 表示關(guān)顯示狀態(tài)，當(dāng) ON/OFF=0 表示開顯示狀態(tài)。 3． RESET：表示當(dāng)前 KS0108 的工作狀態(tài)，即反映 RST 端的電平狀態(tài)。當(dāng) RST 為低電平狀態(tài)時， KS0108 處于復(fù)位工作狀態(tài)， RESET=1。當(dāng) RST 為高電平狀態(tài)時， KS0108為正常工作狀態(tài)， RESET=0。 4． 在指令設(shè)置和數(shù)據(jù)讀寫時要注意狀態(tài)字中的 BUSY 標(biāo)志。只有在 BUSY=0 時，計算機(jī)對 KS0108 的操作才能有效。因此計算機(jī)在每次對 KS0108 操作之前，都要讀出 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 狀態(tài)字判斷 BUSY 是否為 “0”。若不為 “0”，則計算機(jī)需要等待，直至 BUSY=0 為止。 ? 顯示開關(guān)（ DISPLAY ON/OFF） 格式： 0 0 1 1 1 1 1 D 該指令設(shè)置顯示開關(guān) /觸發(fā)器的狀態(tài)，由此控制顯示數(shù)據(jù)鎖存器的工作方式，從而控制顯示屏上的顯示狀態(tài)。 D 為顯示開 /關(guān)的控制位。當(dāng) D=1 為顯示設(shè)置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器正常工作，顯示屏上呈現(xiàn)所要顯示的效果要求。此時在狀態(tài)字中 ON/OFF=0。當(dāng) D=0時，為顯示關(guān)顯 示設(shè)置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器被置零，顯示屏呈不顯示狀態(tài)，但顯示存儲器并沒有被破壞，在狀態(tài)組中 ON/OFF=1。 ? 顯示起始行設(shè)置（ DISPLAY START LINE） 格式： 1 1 L5 L4 L3 L2 L1 L0 該指令設(shè)置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。 KS0108 有 64 行顯示的管理能力，該指令中 L5~L0 為顯示起始行的地址，取值為 0~3FH（ 1~64）范圍內(nèi)，它規(guī)定了顯示屏上最頂一行所對應(yīng)的顯示存儲器的行地址。比較特殊的是，最上邊的一行為 00，第二行為63 從上到下地址是遞減的。在連續(xù)顯示時，行地址指 針會自動減 1。通常只在程序開始初始化時，指定起始行地址。如果定時間隔、等間距地修改（如加一或減一）顯示起始行寄存器的內(nèi)容，則顯示屏將呈現(xiàn)顯示內(nèi)容向上或向下平滑滾動的顯示效果。 ? 頁面地址設(shè)置（ SET PAGE（ X ADDRESS）） 格式 1 0 1 1 1 P2 P1 P0 該指令設(shè)置了頁面地址 X 地址寄存器的內(nèi)容。 KS0108 將顯示存儲器分成了 8 頁，指令代碼中 P2~P0 就是要確定當(dāng)前所要選擇的頁面地址，取值范圍為 0~7H，代表第 1~8頁。該指令規(guī)定了以后讀 /寫操作將在哪個頁面上進(jìn)行。 ? 列地址設(shè)置（ SET Y ADDRESS） 格式 0 1 C5 C4 C3 C2 C1 C0 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 該指令設(shè)置了 Y 地址計數(shù)器的內(nèi)容， C5~C0=0~3FH（ 1~64）其代表某一頁面上的某一單元地址，隨后的一次讀或?qū)憯?shù)據(jù)將在這個單元上進(jìn)行。 Y 地址計數(shù)器具有自動加一功能，在每次讀 /寫數(shù)據(jù)后它將自動加一，所以在連續(xù)進(jìn)行讀 /寫數(shù)據(jù)時， Y 地址計數(shù)器不必每次都設(shè)置一次。頁面地址的設(shè)置和列地址的設(shè)置將顯示存儲器單元唯一地確定下來，為后來的顯示數(shù)據(jù)的讀 /寫作了地址的選通。 ? 寫顯示數(shù)據(jù)（ WRITE DISPLAY DATA） 格式： 數(shù) 據(jù) 該操作將 8 為數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲器的單元內(nèi)，操作完成后列地址計數(shù)器會自動加一。 ? 讀顯示數(shù)據(jù)（ READ DISPLAY DATA） 格式： 數(shù) 據(jù) 該操作將 KS0108 控制器接口部的輸出寄存器內(nèi)容讀出，然后列地址計數(shù)器自動加一。在編程時，要連續(xù)寫兩句讀顯示數(shù)據(jù)指令，才能把一個字節(jié)的當(dāng)前顯存中的顯示數(shù)據(jù)讀出。第一次把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)從顯存中讀到輸出鎖存器中，第二次把數(shù)據(jù)從輸出鎖存器通過總線讀到計算機(jī)中。而讀狀態(tài)字只需要讀一次即可。 LGM12641BS1R 中 KS0108 控制器的基本編程原理 內(nèi)置 KS0108 控制器的 128X64 圖形液晶顯示器是由兩個 KS0108 控制器、液晶顯示屏及電源等構(gòu)成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖 所示。不難發(fā)現(xiàn)， 128X64 圖形液晶顯示器有兩個片選信號，分別為 CS1 和 CS2，在對顯示屏操作時，一次只能選中一個顯示屏，即左半屏或右半屏。相當(dāng)于把 128X64 圖形液晶顯示屏從中間一分為二，成為兩個 64X64顯示屏。選中左半屏?xí)r， CS1 為高電平， CS2 為低電平；選中右半屏?xí)r， CS2 為高電平，CS1 為低電平。 每半個顯示屏，對應(yīng)一個完整的 KS0108 控制器。 KS0108 的顯存與顯示屏的對應(yīng)關(guān)系既不像 HD4470 那樣一一對應(yīng)固定不變，也不像 T6963C 那樣靈活和難于掌握。要想在左半屏或右半屏顯示圖形或字符，必須先指定顯示屏的位置。而顯示屏的位置由 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 KS0108 顯存的三個參數(shù)決定，即頁地址、起始行地址和起始列地址。只要指定了這三個參數(shù)，就可以對該半屏進(jìn)行讀、寫操作。 圖 128X64 點陣液晶模塊原理圖 實際上， KS0108 的顯示存儲器為 512X8（字節(jié)） =4096（位）即 4k 位。這 512 個存儲空間又劃分為 8 頁，每頁 64 個存儲空間，即 64 個字節(jié)。因為每個半屏都是 64X64點陣，而 8 個點陣對應(yīng)一個字節(jié)，故每個半屏都對應(yīng) 8X8 個字節(jié)。如果顯示 8X8 字符，半屏可以顯示 64 個，每行 8 個，共 8 行；如果顯示 16X16 點陣漢字，半屏可以顯示 16個，每行 4 個，共 4 行。顯存中第 1~8 頁的數(shù)據(jù)與顯示屏的對應(yīng)關(guān)系如表 所示。即在顯存中，前 64 個字節(jié)（ 512 位）為第一頁，位于半屏的第一字符行（一個字符行相當(dāng) 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 于 8 個點行），以此類推。確定了頁地址，相當(dāng)于確定找到了屏幕上的一個區(qū)。 表 128X64 點陣顯示器位置的劃分 第 7 列 左半屏 右半屏 第 56 列 第 1 頁 第 1 頁 第 2 頁 第 2 頁 第 3 頁 第 3 頁 第 4 頁 第 4 頁 第 5 頁 第 5 頁 第 6 頁 第 6 頁 第 7 頁 第 7 頁 第 8 頁 第 8 頁 再來看起始行列地址。為準(zhǔn)確地顯示要顯示的內(nèi)容，還必須指定顯示內(nèi)容在屏幕上的起始列位置，即顯存中該頁 64 個字節(jié)存儲位置中的第幾個位置。這里所說的列為點列，對應(yīng)從半屏的最左邊至最右邊，范圍為 00~3FH. 只要把顯示數(shù)據(jù)送入指定的頁和列，對應(yīng)屏幕位置上就會有顯示。如表 34 中，指定左半屏第 1 頁第 7 列，只要把 頁地址和起始列地址命令寫入，隨后的數(shù)據(jù)就進(jìn)入相應(yīng)的顯存，顯示內(nèi)容就會從屏幕左上角第 1 頁內(nèi)第 7 列開始顯示。這里要說明的是，每頁共 8 行，究竟要從第幾行開始顯示？因此還要指定起始行地址。起始行的真正意義并不是一頁內(nèi) 8 行中的某一行，它是把整個屏幕劃分成 64 行，其范圍為 63~00。 此外，在 KS0108 控制器顯示時，在屏幕上是按列顯示的。在顯存中連續(xù)讀出的顯示數(shù)據(jù)字節(jié)，在顯示屏上從起始列開始，自下向上按列顯示。例如圖 所示，要顯示“我 ”字為 16X16 點陣漢字，在借助取模軟件取模時必須采用 “字節(jié)倒序 ”和 “按列取模 ”方式來操作。只要指定了顯示所在頁、起始行和起始列地址，就可以在字模數(shù)據(jù)塊中連續(xù)取出 16 個字節(jié)的顯示數(shù)據(jù)，顯示結(jié)果為 “我 ”字的上半部分。如果此時繼續(xù)從數(shù)據(jù)塊中 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 30 頁 再取出 16 個字節(jié)而不改變顯示地址的話， “我 ”字的下半部分就會緊接著顯示在上半部分的右側(cè)，即列地址是自動加 1 的。為了顯示出一個完整的 16X16 點陣漢字，就必須在顯示完上半部分后，重新指定頁地址和起始列地址，起始行地址不用指定。從圖中可以看出， 16X16 點陣漢字的下部分正好位于另一頁上，所以在取出顯示數(shù)據(jù)之前，一定要重新設(shè)置頁地址和起始列地址。只有這樣，一 個完整的 “我 ”字就會顯示出來了。如果是顯示 8X8 點陣字符，因為不超出本頁，所以不用再換頁，連續(xù)取出 8 個顯示數(shù)據(jù)即可。 圖 KS0108 控制器顯示漢字的原理 鍵盤模塊設(shè)計 獨立按鍵具有編程簡單但占用 I/O 口資源的特點，不適合在按鍵較多的場合應(yīng)用。在實際應(yīng)用中經(jīng)常要用到輸入數(shù)字、字母等功能，如電子密碼鎖、電話機(jī)鍵盤等一般都至少有 12 到 16 個按鍵，在這種情況下如果用獨立按鍵的話顯然太浪費 I/O 口資源，為此在本設(shè)計中引入了矩陣鍵盤的應(yīng)用。 矩陣鍵盤又稱行列鍵盤，它是用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為 4X4個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。 對于矩陣鍵盤，一般由 16 個按鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個 P 口實現(xiàn) 16 個 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 31 頁 按鍵功能，這也是在單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的形式， 4X4 矩陣鍵盤模塊硬件設(shè)計電路如圖 所示。 圖 矩陣鍵盤模塊硬件設(shè)計電路圖 其工作原理為當(dāng)無按鍵閉合時， ~ 與 ~ 之間開路。當(dāng)有鍵閉合時，與閉合鍵相連的兩條 I/O 口線之間短路。判斷有無 按鍵按下的方法是：第一步，置列線~ 為輸入狀態(tài)，從行線 ~ 輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。第二步，行線輪流輸出低電平，從列線 ~ 讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對應(yīng)行線上有鍵按下。綜合一、二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作。 在本設(shè)計中依據(jù)圖 所示的矩陣鍵盤內(nèi)部電路原理圖，以確定掃描鍵盤的方法 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 32 頁 是：行線 ~ 為輸出線，列線 ~ 為輸入線。一開始單片機(jī)將行線（ ~）全部輸出低電平，此時讀入列線數(shù)據(jù)，若列線全為高電平則沒有鍵按下，當(dāng)列線有出現(xiàn)低電平時調(diào)用延時程序以此來去除按鍵抖動。延時完成后再判斷是否有低電平，如果此時讀入列線數(shù)據(jù)還是有低電平，則說明確實有鍵按下。最后一步確定鍵值?，F(xiàn)在我們以第二行的 5 鍵為例，若按下 5 后我們應(yīng)該怎么得到這個鍵值呢？當(dāng)判斷確實有鍵按下之后，行線輪流輸出低電平，根據(jù)讀入列線的數(shù)據(jù)可以確定鍵值。首先，單片機(jī)將 輸出為低電平，其它 ~ 輸 出高電平，此時讀取列線的數(shù)據(jù)全為高電平，說明沒有在第一行有鍵按下；其