【正文】 ON/OFF=H：表示顯示關(guān)閉； ON/OFF=L：表示顯示 開。 BF=H：內(nèi)部正在執(zhí)行操作； BF=L：空閑狀態(tài)。 設(shè)置列地址 表 9 列地址設(shè)置 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L H 列地址（ 063） 功能： DD RAM 的列地址存儲在 Y 地址計數(shù)器中，讀寫數(shù)據(jù)對列地址有影響，在對 DD RAM 進行讀寫操作后， Y 地址自動加一。 設(shè)置頁地址 表 8 頁地址設(shè)置 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L H L H H H 頁地址（ 07） 功能：執(zhí)行本指令后，下面的讀寫操作將在指定頁內(nèi)，直到重新設(shè)置。顯示起始行是由 Z 地址計數(shù)器控制的，該命令自動將 A0A5位地址送入 Z 地址計數(shù)器，起始地址可以是 063范圍內(nèi)任意一行。不影響顯示 RAM(DD 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 RAM)中的內(nèi)容。 指令描述 顯示開 /關(guān)設(shè)置 表 6 顯示開 /關(guān)設(shè)置 R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L L H H H H H H/L 功能：設(shè)置屏幕顯示開 /關(guān)。這個指令不改變 DDRAM 的內(nèi)容 顯示狀態(tài)開 /關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B D=1: 整體顯示 ON C=1: 游標 ON B=1:游標位置反白允許 進入點 設(shè)定 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時 ,設(shè)定游標的移動方向及指定顯示的移位 游標或顯示移位控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 設(shè)定游標的移動與顯示的移位控制位 。 圖 14 LCD 初始化流程圖 LCD1602 顯示程序設(shè)計 LCD 顯示程序的設(shè)計一般先要確定 LCD 的初始化、光標定位、確定顯示字符后，顯示流程如圖 15 顯示。 表 3 Set DDRAM address 命令 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 第 1 行 DDRAM 地址與第 2 行 DDRAM 地址并不連續(xù)，如表 4 所示。 Set DDRAM address 命令如表 3 所示。圖 13 所示為寫命令字的流程圖。 I/D=0：減量方式，S=1：移位方式， S=0：不移位； 4）顯示狀態(tài)： D 指設(shè)置整體顯示開關(guān)； C 指設(shè)置光標顯示開關(guān)； B 指設(shè)置光標的字符閃耀； 5）光標畫面滾動： R/L 指右移或左移； S/C 指移動總體或光標； 6）功能設(shè)置： DL接口數(shù)位， L 指顯示行數(shù)， F 顯示字型；如 DL=1： 8 位 =0，4位 N=1： 2 行 =0： 1 行， G=1： 510=0： 57(點陣 )； 7） CGRAM 地址設(shè)制：相當于一個數(shù)據(jù)庫，可以在其中選擇所需要的符號； 8） DDRAM 地址設(shè)制：顯示定位； 9）讀 BF和 AC： B 為最高位忙的標志， F 為標志位； 10）寫數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)按要求寫入到對應(yīng)的單元； RS R/W 操作 0 0 寫命令操作 (初始化，光標定位等 ) 0 1 讀狀態(tài)操作 (讀忙標志位 ) 1 0 寫數(shù)據(jù)操作 (要顯示內(nèi)容 ) 1 1 讀數(shù)據(jù)操作 (可以把顯示存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來 ) 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 11）讀數(shù)據(jù)：讀相應(yīng)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)； 表 2 命令字 指令名稱 控制信號 控制代碼 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 歸 HOME 位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 輸入方式設(shè)制 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示狀態(tài)設(shè)制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 無標畫面滾動 0 0 0 0 0 1 S/C RL * * 功能設(shè)置 0 0 0 0 1 DL N F * * CGRAM 地址設(shè)制 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DDRAM 地址設(shè)制 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 讀 BF 和 AC 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 寫數(shù)據(jù) 1 0 數(shù) 據(jù) 讀數(shù)據(jù) 1 1 數(shù) 據(jù) (3)寫命令字 由 表 2 可知當 RS=0， R/W=0 時，才可以通過單片機或用戶指令把數(shù)據(jù)寫到LCD 模塊，此時就對 LCD 進行調(diào)制。其指令名稱是指要實現(xiàn)的功能；控制代號是采用的十六進制的數(shù)值表示的。讀狀態(tài)字流程如圖 12所示。根據(jù)管腳功能，當為有效電平時，狀態(tài)命令字可從 LCD 模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線。 //開方，在 k LCD1602 液晶顯示程序設(shè)計 LCD1602 的顯示操作 LCD 有四種基本操作，具體如表 1 所示。 //作累加 AdRms /= 。 } AdMidRms=AdMidRms*AdMidRms。//Ad_adjust 是將最最前端輸入的電壓為零伏時信號經(jīng)電平遷移電路抬升后的電壓經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換后的值。程序中計算該值的算法可簡述如下：先對采樣轉(zhuǎn)換后的每一點數(shù)據(jù)平方，平方后的數(shù)作累加，全部累加完成后，除以采樣的點數(shù)，再將這個數(shù)進行開方運算，所得的結(jié)果就是所要求的 RMS 值。模擬信號量經(jīng)離散化后。//作累加 采樣累加完成后： AdAverage /= ADHITS。 } 其次是最小值的計算 采樣 100 次后通過比較得到最小值，源碼如下： if(Ad_Min = adbuffer[i1]) //同上 { Ad_Min = adbuffer[i1]。由于是單片集成，故其控制更容易，干攏也最小。 65~260us 的轉(zhuǎn)換時間，在最大精度下可達每秒 15KSPS 的采樣速率。如果要測量一個小信號，除了要求 AD的精度要達到外，還要模擬電路的前端處理部分要求低噪聲，穩(wěn)定性好。 AD 采樣程序設(shè)計 本次設(shè)計放棄了以往外接 A/D 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法，而是采用 AVR 單片機內(nèi)部自帶的 A/D 轉(zhuǎn)換器來進行 A/D 轉(zhuǎn)換的。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)主程序流程圖如圖 10 所示 圖 10 系統(tǒng)主程序流程圖 本次軟件設(shè)計主要分為幾個模塊： AD采樣程序設(shè)計、各個測量參數(shù)計算的程序設(shè)計、 LCD1602 顯示程序的設(shè)計、 LCD12864 顯示程序的設(shè)計、按鍵電路程序的設(shè)計。 如圖 8 所示為 LCD12864 液晶顯示模塊的電路接線圖 圖 8 LCD12864接線圖 按鍵電路設(shè)計 圖 9 按鍵電路圖 本次設(shè)計采用按鍵電路，主要作用是控制讀取 I/O 口后處理的值，底層的接口武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 不同，此時的值就要改變。 R/W 管腳和 E 管腳相結(jié)合使用，當R/W 為高電平， E 也為高電平時，數(shù)據(jù)被讀到 DB7~DB0，當 R/W為低電平， E 由高電平降到低電平時，則數(shù)據(jù)被寫入指令寄存器或者數(shù)據(jù)寄存器中。 LCD12864的 E 管腳為使能信號端，RS 管腳為數(shù)據(jù)選擇信號端， R/W 管腳為讀寫選擇信號端，在此處分別與單片機的PB0， PB1， PB2口相連。 CS管腳為芯 片屏幕的控制信號， CS1控制芯片的右半屏， CS2控制芯片的左半屏。 LCD12864 顯示模塊電路設(shè)計 LCD12864的數(shù)據(jù)輸入端與單片機 ATMEGA128的 PE口相連，將單片機處理完成的信號送入到 LCD12864進行顯示。即 64*64液晶屏的點陣信息存儲在 8個存儲頁中，每頁 64個字節(jié)，每個字節(jié)存儲一列 (8行 )點陣信息。每列中的 8行點陣信息構(gòu)成一個 8bits 二進制數(shù)，存儲在一個存儲單元中。） 如如果點亮 12864的屏中（ 20， 30）位置上的液晶點，因列地址 30小于 64，該點在左半屏第 29列，所以 CS1有效；行地址 20除以 8取整得 2，取余得 4，該點在 RAM中頁地址為 2，在字節(jié)中的序號為 4；所以將二進制數(shù)據(jù) 00010000（也可能是00001000，高低順序取決于制造商）寫入 Xpage=2， Yaddress=29的存儲單元中即點亮（ 20， 30）上的液晶點。左右半屏驅(qū)動電路及存儲器分別由片選信號 CS1和CS2選擇。每個存儲單元存儲 8個液晶點的顯示信息。 顯示點在 64*64液晶屏上的位置由列號（ line,0~63）與行號（ line,0~63）確定。如果要顯示某個圖形或漢字就是將相應(yīng)的點陣信息寫入到對應(yīng)的存儲單元中。每個顯示點都對應(yīng)著有一位二進制數(shù)， 0表示滅， 1表示亮。下面主要介紹 LCD12864 的顯示原理和在本次設(shè)計中的接線圖。 圖 7 1602 顯示電路接線圖 LCD12864 顯示模塊設(shè)計 本次設(shè)計用 LCD1602 主要是用來顯示輸出波形的峰峰值，有效值，周期頻率等。因為 1602 識別的是 ASCII 碼，試驗可以用 ASCII 碼直接賦值。 圖 6 LCD1602 模塊 LCD1602 顯示模塊電路設(shè)計 液晶顯示電路用來顯示數(shù)字電壓表測量的直流電壓值，采用 1602 字符型 LCD實現(xiàn)。 DB0～ DB7：數(shù)據(jù)線，可以用 8 位連接，也可以只用高 4 位連接，節(jié)約單片機資源。 A：背光控制正電源， K：背光控制地。 LCD1602 模塊的引腳如圖 6 所示，其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端， RS=0 命令狀態(tài)； RS=1 數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點，而且不需要外加驅(qū)動電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的顯示器件了。本設(shè)計采用的是字符型顯示。其中字段顯示與 LED 顯示相似，只要送對應(yīng)的信號到相應(yīng)的管腳就能顯示。在數(shù)值處理時，以 512 為電壓的零點，高于此值即是正電壓；低于此值即是負電壓。例如：當輸入的信號為 1V到 +1V 時，經(jīng)過此電壓的電壓抬升之后，輸出端電壓值為就變成了 到 。該恒定的電壓由 TL431 基準源如圖 5 所示經(jīng)精密電阻分壓后提供。對武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 于負壓的處理，我們采用了如下圖所示電路。 圖 4 衰減電路 輸入電壓信號遷移電路 上圖輸出的電壓信號進入到此電路輸入端，因為輸入的電壓信號中是一個交流的信號，并不能保證沒有負電壓。后面輸入運放正相端的電壓通過繼電器的切換使之輸入到后向通道的電壓保證在 ADC 模擬通道允許采樣的范圍之內(nèi)。因此外部的輸入電壓信號在大于 時須經(jīng)過衰減后輸送到單片機的引腳中去。20V，而 AVR 單片機 ADC 模擬通道輸入的電壓在內(nèi)部基準電壓為 時，不能超過 。下面分 別介紹這兩個部分的作用。復位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間為 2 個機器周期以上，單片機復位方式可由手動復位方式完成。當單片機已經(jīng)在運行當中時，按下復位鍵后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復位的操作。而上電或開關(guān)復位要求電 源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復位。 （ 2）復位電路 當單片機的復位引腳 RST 出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，根據(jù)應(yīng)用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關(guān)復位。 單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的，在單片機的 XTAL1 和 XTAL2兩個管腳接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路，電路中電容器 C2 和C3 對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常取（ 30177。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自積振蕩，并 產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。 武漢理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 3 單片機最小系統(tǒng) （ 1）時鐘電路 單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。其最小系統(tǒng)主要由單片機、時鐘電路、復位電路組成。 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 單片機控制模塊 的作用是為控制各個單元電路的運行并完成數(shù)據(jù)的換算或處理。 本次設(shè)計主要分為幾個模塊，如單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計、模擬信號調(diào)理電路、AD 轉(zhuǎn)換電路、按鍵輸入電路、 LCD 顯示系統(tǒng)等。測量范圍 0 ~ 177。 圖 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 本次設(shè)計的數(shù)字電壓表是基于 AVR 單片機的一種電壓信號采樣測量系統(tǒng)。 在此次設(shè)計中，我們選用的是方案一，方案一所需元件較少，主要是通過單片機程序進行控制，操作簡單。 方案三：利用手動開關(guān)實現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。