【正文】 HD44780 的使用原理及編程 和編程有關(guān)的三個引腳定義如表 42： 表 42： HD44780 引腳定義（部分） [4] 引腳號 縮寫 定義 說明 第 34頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 4 RS 寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 5 R/W 讀 /寫信號 H:讀 L:寫 6 E 片選信號 下降沿觸發(fā) ,鎖存數(shù)據(jù) 其中 E為使能信號，讀操作中高電平有效，寫操作中下降沿有效。 并口擴展芯片 8255 和液晶模塊 HD44780 的使用原理及編程 8255 的使用 8255 為一并口擴展芯片，有 A、 B、 C 三個 8 位 I/O 端口和一個 8 位數(shù)據(jù)總線。 } } 七段數(shù)碼管的顯示值由數(shù)組 digi[4]提供，其中前兩位沒有用到，將 digi[0]、 digi[1]時鐘顯示為0。 R3=0。 default: R1=0。 R4=1。 R2=1。 break。 R3=1。 case 14: // R2//R3//R4 R1=0。 R4=1。 R2=0。 break。 R3=1。 case 12: // R3//R4 R1=0。 R4=1。 R2=1。 break。 R3=0。 case 10: // R2//R4 R1=0。 R4=1。 R2=0。 第 32頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 break。 R3=0。 case 8: // R4 R1=0。 R4=0。 R2=1。 break。 R3=1。 case 6: // R2//R3 R1=0。 R4=0。 R2=0。 break。 R3=1。 case 4: // R3 R1=0。 R4=0。 R2=1。 break。 R3=0。 case 2: // R2 R1=0。 R4=0。 R2=0。使用 switch_output 函數(shù)計算各開關(guān)的二進制值，并實現(xiàn)開關(guān)的開閉。 放大倍數(shù)的控制和顯示 程序通過 R4,R3,R2,R1 代 表的端口輸出高低電平，控制 4066 各開關(guān)的通斷來控制放大倍數(shù)。由于按鍵自設(shè)的物理差異，在試驗后選用 30 作為 KEY1~KEY4 的標志次數(shù)。 程序中使用 time 作為抖動次數(shù)計數(shù)器，由于 KEY1 作為清零鍵使用，故實際上不需要消抖；在本系統(tǒng)中，對 KEY KEY KEY KEY4 都做消抖處理。 功能：液晶屏輸出字符 n 第 30頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 輸入：字符 n 輸出：液晶屏上顯示字符 n 詳細說明：先調(diào)用 lcdpos()確定顯示字符的位置，然后再將顯示指令與要顯示的數(shù)據(jù)傳給液晶 算法 鍵盤掃描和消抖 中斷程序每隔 5ms 執(zhí)行一次鍵盤掃描。 功能：液晶輸出位置控制 輸入：無 輸出： pos 位置指針右移或換行 詳細說明：當一行滿了 16 個字符則換行，否則右移一位。 第 29頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 47 wait_busy()函數(shù)流程圖 由于要從液晶模塊讀入標志位 BF，需要將 8255 B 口改為輸入狀態(tài)，并在 BF=0 時，改回輸出狀態(tài)，需要改變 D07 控制字，如表 41 所示。 第 28頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 46 initialize()函數(shù)流程圖 [8] void wait_busy()。 輸出：液晶屏第一行滾動顯示 “ Wele to use this amplifer!” 第 27頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1） 寄存器： PA XBYTE[0xE000]： 8255 PA口寄存器地址 PB XBYTE[0xE001]： 8255 PB口寄存器地址 CONTROL XBYTE[0xE003]： 8255 控制字寄存器地址 2） 全局變量： unsigned char bdata busy： 8255 PB口輸入輸出緩存，可位尋址最高位 [7] sbit BF = busy^7 unsigned char pos：液晶輸出位置指針 sbit RST=P1^4： 8255 復(fù)位端變量 3） 記錄狀態(tài)變量： unsigned char count1：液晶移位時間間隔計數(shù)器 調(diào)用函數(shù) 說明 timer1() interrupt 3 using 0 功能：定時中斷 1，每 5ms 進入中斷 輸入：無 輸出：無 詳細說明：定時器 1 從初始的 EE00 開始計數(shù)直到 FFFF 溢出，進入中斷。滾動字幕顯示“ Wele to use this amplifer!” 每 秒字幕整體向右移一位，以達到滾動的效果。 PIO[79:73]：用于控制外部電路電壓增益。 音樂選擇指針： unsigned int music。 第 25頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 幅度數(shù)組指針： unsigned int mag。 頻率數(shù)組指針： unsigned int freq。 樂譜數(shù)據(jù) 《喀秋莎》： unsigned int code music_data1[][2]； 《 塞北的雪 》： unsigned int code music_data2[][2]； 波形數(shù)據(jù) 正弦波： unsigned int xdata sin_data[T]； 方波： unsigned int xdata squ_data[T]； 鋸齒波： unsigned int xdata saw_data[T]； 三角波： unsigned int xdata tri_data[T]； 可調(diào)參數(shù) 頻率可調(diào)： unsigned char xdata frequency[17]； 幅度可調(diào)： unsigned char xdata magnitude[11]； 其他變量 音量控制變量： unsigned int volumn 蜂鳴標志： bit buzzer_flag。 sbit R5= RATE ^ 5。 sbit R3= RATE ^ 3。 sbit R1= RATE ^ 1。 函數(shù)信號發(fā)生暨音樂播放模塊： 信號放大倍率 unsigned char bdata RATE。 液晶移位時間間隔計數(shù)器 unsigned char data count1=0。 增益倍數(shù)變量 unsigned char data count=0。 數(shù)碼管掃描驅(qū)動指針 unsigned char data digi_scaner=1。 8255 PB口輸入輸出緩存，可位尋址最高位 unsigned char bdata busy。 sbit led_3 = output_sel^7。 sbit led_1 = output_sel^5。 sbit RST= P1^4。 sbit R3=P3^4。 sbit R1=P3^2。 按鍵檢測時間間隔計數(shù)器 unsigned char data time=0。 sbit KEY3= P1^2。 圖 43 Basys 實現(xiàn)電壓增益控 制的軟件結(jié)構(gòu) 圖 44 Basys 實現(xiàn)函數(shù)信號發(fā)生器的軟件結(jié)構(gòu) 重要的全局變量 線性增益和液晶顯示模塊： 按鍵定義：單片機小系統(tǒng)中的四個按鍵分別使用了 P1 口的四個引腳 sbit KEY1= P1^0。 第 21頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 4. 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 軟件總體結(jié)構(gòu)和功能 80C51 部分： 本部分 完成了基礎(chǔ)部分及拓展部分，我們將程序分成了基礎(chǔ)、液晶顯示、函數(shù)信號發(fā)生器暨音樂播放 3 個部分，第一模塊同時控制線性增益和液晶顯示，第二模塊控制函數(shù)信號發(fā)生器暨音樂播放。 2）按鍵： Basys 板上四個按鍵用于控制增益、調(diào)頻和調(diào)幅，四個按鍵定義為 btn[3:0] 技術(shù)要求 由程序控制，準確無誤地輸出對整個系統(tǒng)的控制信號。 第 19頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 39 函數(shù)信號發(fā)生器暨音樂播放器電路實現(xiàn)圖 FPGA 模塊 描述 功能描述 可配置邏輯塊 (CLB)：用于實現(xiàn)組合邏輯、時序邏輯 ROM：用于存儲波形和歌曲數(shù)據(jù)等常量 RAM：用于存儲變量 可編程輸入輸出單元（ IOB） ： 是芯片與外界電路的接口部分 、 第 20頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 接口定義 1） Basys 板與 CD4066 的通訊，高低電平的變化，經(jīng)過 PIO 接口實現(xiàn)。 output1 輸出頻率動態(tài)變化的方波時，輸出了變化的高低電平，當輸出高電平時，三極管控制電路斷開，當輸出低電平時，三極管控制電路通路，隨著電路的通斷，會有頻率變化的電信號傳給蜂鳴器，從而發(fā)出聲音乃至音樂。具體的控制電路在基礎(chǔ)部分的描述中已經(jīng)詳述，這里就不再贅述。 實現(xiàn)方式 １ .作為函數(shù)信號發(fā)生器時，單片機 output2 輸出信號控制增益動態(tài)變化， output1 保持高電平輸出；一個函數(shù)上所取的點越多的話，那么這些點連成的線就越接近函數(shù)的理想曲線，用１５個值明顯不能滿足使點盡量多的要求，于是我們又增加了三個電阻，使增益的值的個數(shù)達到了 127 個，就可以在這么多個值中找出適當?shù)闹蒂x給不同的點。 第 18頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 當 Vi 為高電平時， Vo 電壓輸出約為 0。 Buzzer************ P3^5。 4c*************P3^4。 其對應(yīng)關(guān)系如下 ： 2c************ P3^2。 接口定義 1） p3^2,p3^3,p3^4 為單片機向拓展放大電路單元輸出的接口。 電子音樂由單片機的高低電平變化信號產(chǎn)生，通過蜂鳴器來發(fā)生，并且還可以通過按鍵來實現(xiàn)對音樂的暫停、播放以及音樂音量的調(diào)節(jié)等功能； 函數(shù)信號可以產(chǎn)生方波、鋸齒波、正弦波等波形，主要通過程序來實現(xiàn)。 蜂鳴器：播放音樂。 2 片 CD4066：控制 7 路電阻輸入，共 271=127 種增益值。 函數(shù)信號暨音樂播放器電路模塊 描述 功能描述 第 16頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 通過按鍵控制函數(shù)型號的波形、頻率、振幅等，并可切換播放音樂。 液晶模塊的 3 條控制線， 4， 5， 6 號引腳分別與插座 1 上的 8 腳相連 ，從而與 8255PA的 7 口連接。 第 15頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 35 液晶模塊初步實現(xiàn)方案示意圖 [5] 電路設(shè)計： 實際的電路圖設(shè)計如圖 36 所示。從而實現(xiàn)以單片機控制8255，再由 8255 傳送指令與數(shù)據(jù)來控制液晶顯示。 技術(shù)要求 工作溫度 : 20℃ 70℃ 工作電流： 60∽ 80mA 工作電壓： ∽ 5V 響應(yīng)時間： ms 級 實現(xiàn)方式 初步實現(xiàn)方案： 液晶模塊的實現(xiàn)方案基本參照指導(dǎo)講義上的做法。本模塊中 8255 工作在方式0 下，控制 PA， PB口的輸入、輸出狀態(tài)。 PA07， 8255 的 A并行數(shù)據(jù)口，其 7 號口連 接液晶模塊，輸出控制指令 PB07， 8255 的 B 并行數(shù)據(jù)口，其 07 號口連接液晶模塊，輸出顯示字符與指令并從液晶讀入忙標注符。 插座 2 與單片機小系統(tǒng)的 P6 插座通過 IDC10 扁平電纜連接，使 插座 2 上的 18 腳與 8255PB的07 口連接。由此我們選擇的電阻值為： R1 ＝ 80KΩ viR2 ＝ 40KΩ R3 ＝ 20KΩ R4 ＝ 10KΩ 第 13頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 Rf ＝ 8KΩ 這樣我們就完成了放大電路的設(shè)計，最終電路圖如圖