【正文】 片機 原理與 接口 技術 課程設 計 20 第 2腳： VDD 接 5V正電源。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 字符的顯示 用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 68 或 88 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1” ，其它的為 “0” ，為 “1” 的點亮，為 “0” 的不亮。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的000H—— 00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當（ 000H） =FFH 時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為 8 個點；當（ 3FFH） =FFH 時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， ?? （ 00EH） =00H，（ 00FH）=00H 時，則在屏幕的頂 部顯示一條由 8段亮線和 8 條暗線組成的虛線。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動（ Static）、單純矩陣驅(qū)動（ Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（ Active Matrix）三種。 ② 液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點陣式等。 液晶顯示簡介 ① 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。 體積小、重量輕 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。因此，液晶顯示器畫質(zhì) 高且不會閃爍。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。 基于 51 單片機壓力檢測 _課程設計 單片機 原理與 接口 技術 課程設 計 16 rdwrcsrwX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1R61 0 kR21kQ1M P S A 5 5L S 1S P E A K E RR31kR81kD1L E D R E D 圖 聲光報警裝置 顯示及鍵盤接口電路 在日常生活中， 我們對液晶顯示器并不陌生。如圖 。 Vin（ +）與電位器之間串聯(lián)一個 10歐電阻，目的是限基于 51 單片機壓力檢測 _課程設計 單片機 原理與 接口 技術 課程設 計 15 制電流。 DB0~DB7： 輸出 A/D轉(zhuǎn)換后的 8位二進制結(jié)果。 AGND和 DGND： 分別接模擬地和數(shù)字地。 VREF/2： 參考電壓接入引腳，該引腳可外接電壓也可懸空，若外界電壓，則 ADC的參考電壓為該外界電壓的兩倍，如不外接，則 Vref與 Vcc共用電源電壓，此時 ADC的參考電壓即為電源電壓 Vcc的值。雙邊輸入時 UIN（ +）、 UIN（ ）分別接模 擬電壓信號的正端和負端。 /RD:低電平有效，即 /RD=0時，可以通過數(shù)據(jù)端口 DB0～ DB7讀出本次的采樣結(jié)果。 A / D 轉(zhuǎn) 換芯 片（ A D C 0 8 0 4 ） 處 理 器芯 片（ 5 1 單 片 機 ） 顯 示( 八 段 數(shù) 碼 管 ) 電 壓 值 二 進 制 形 式 控 制 信 號滑 動 變 阻 器 圖 圖 ADC0804規(guī)格及引腳分配圖 基于 51 單片機壓力檢測 _課程設計 單片機 原理與 接口 技術 課程設 計 14 本試驗采用的 A/D芯片為 ADC0804，它是 CMOS 8位單通道逐次漸近型的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器，其規(guī)格及引腳圖如圖 ，根據(jù)手冊我們可以得到各個引腳的大致功能如上： /CS： 芯片片選信號，低電平有效，即 /CS=0,該芯片才能正常工作，在外接多個 ADC0804芯片時，該信號可以作為選擇地址使用，通過不同的地址信號使能不同的 ADC0804芯片，從而可以實現(xiàn)多個 ADC通道的分時復用。 本試驗也遵循了這種設計模式，只不過它省略了傳感器和模擬電路部分，首先通過滑動變阻器調(diào)節(jié)輸入到 ADC0804 芯片的電壓值（ ADC0804 芯片的參考電壓調(diào)節(jié)成 0V～ 5V,而滑動變阻器產(chǎn)生的電壓范圍也為 0V～ 5V，因 此沒有必要設計額外的模擬電路），然后通過 51單片機進行運算處理得到這個輸入電壓值，最后再控制八段數(shù)碼管將這個電壓值顯示出來，實際上是實現(xiàn)了一個簡易的數(shù)字電壓測量表。 顯示： 顯示的作用是將計算出的待測外界信號的值展示給測量人員，顯示的形式有很多種，如 LCD，八段數(shù)碼管 ,上位機軟件等。例如：假如 ADC0804 輸出的二進制值 0x80,則根據(jù) A/D 轉(zhuǎn) 換 公 式 可 以 推 出 ADC0804 的 輸 入 電 壓 大 小 為(0x80/0x100)*5V=。 A/D 轉(zhuǎn)換芯片： 即模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，它將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成單片機等控制處理器能夠識別的數(shù)字二進制形式。 2．每一個 A/D 轉(zhuǎn)換芯片都有一個參考電壓，只有輸入的模擬電壓值在這個參考電壓的范圍內(nèi)才能進行正確的轉(zhuǎn)換，例如：本試驗將 ADC0804 芯片的參考電壓設置成 0V～ 5V，因此如果輸入的電壓值大于 5V，則轉(zhuǎn)換出的結(jié)果永遠為 0xFF,若輸入的電壓值小于 0V,則轉(zhuǎn)換出的結(jié)果永遠為 0，這樣便無法正確的還原出被測信號的大小。 模擬電路： 設計模擬電路的原因 主要有以下兩點 1．由于外界信號的復雜性，使得傳感器直接輸出的電信號可能會存在一些問題（如不穩(wěn)定），這些不穩(wěn)定信號如果直接送到 A/D 芯片進行采樣，則最終結(jié)果可能使得最后的顯示值來回亂跳，而無法確定待測的外界信號到底是多少。 A / D 轉(zhuǎn) 換芯 片（ 如 A D C 0 8 0 4 ） 模擬電路處 理 器芯 片（ 如 5 1 單 片 機 ） 顯 示( 如 八 段 數(shù) 碼管 ， L C D ， 上位 機 軟 件 ) 外 界 信 號（ 如 聲 音 ，血 糖 濃 度 ，溫 度 ）電 壓 值 二 進 制 形 式 控 制 信 號傳感器 電 壓 值 圖 基于 51 單片機壓力檢測 _課程設計 單片機 原理與 接口 技術 課程設 計 12 外界信號 ： 外界信號的范圍十分廣泛，自然界的一切信號，比如聲音，溫度甚至是血糖濃度等都可以規(guī)類為外界信號。 基于 51 單片機壓力檢測 _課程設計 單片機 原理與 接口 技術 課程設 計 11 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C21 0 u FR51 0 kR72 2 0圖 復位電路 AD 簡介與原理分析 模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換就是我們通常所說的 A/D 轉(zhuǎn)換，它將輸入的模擬信號(如電壓 )轉(zhuǎn)換成控制芯片 (如單片機， ARM)所能識別的二進制形式，然后經(jīng)過運算，既可以還原出輸入模擬信號的值。復位方式有手動復位、上電復位和積分型復位。單片機在啟動時都需要復位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。如圖 所示。時鐘信號的周期稱為狀態(tài)時間 S，它是振蕩周期的 2 倍， P1 信號在每個狀態(tài)的前半周期有效，在每個狀態(tài)的后半周期 P2 信號有效。對于外接時鐘電路 ，要求 XTAL1 接地，XTAL2 腳接外部時鐘，對于外部時鐘信號并無特殊要求，只要保證一定的脈沖寬度，時鐘頻率低于 12MHz 即可。 單 片 機 最 小 系 統(tǒng)8 9 c 5 2鍵 盤聲 光 報 警裝 置傳 感 器模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換1 6 0 2液 晶 顯 示裝 置 圖 總體方案框圖 基于 51 單片機壓力檢測 _課程設計 單片機 原理與 接口 技術 課程設 計 9 掃 描 鍵 值開 始默 認 液 晶 顯示功 能 選 擇數(shù) 值 減數(shù) 值 加實 時 顯 示A / D 切 換 模式數(shù) 值 減數(shù) 值 加 圖 系統(tǒng)流程圖 3 硬件電路設計 時鐘電路 單片機片內(nèi)有一個高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，由該放大器構(gòu)成的振蕩電路和時鐘電路一起構(gòu)成了單片機的時鐘方式。當電流過大時繼電器動作，切斷電路，保護用電器。 ADC0809 轉(zhuǎn)換器 模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點和滿刻度校準 ，而且能耗低，工作溫度范圍寬，所以可以作為該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器。 該單片機的存儲 器相對設計任務來說，對程序代碼的儲存足夠了，所以無需再加外圍的擴展存儲器。 40：表示該芯片外部晶振最高可接入 40MHz。 5：固定不變 1：表示該芯片內(nèi)部程序存儲空間的大小， 1為 4KB,2 為 8KB,3 為 12KB 等，程序空間的大小決定了一個芯片所能裝入的執(zhí)行代碼的多少。 8：表示該芯片為 8051 內(nèi)核芯片 9：表示內(nèi)部含 Flash EEPROM 存儲器。 目前國內(nèi)外使用較多的微控制器是以 51內(nèi)核擴展出的單片機， 51 單片機的使用已經(jīng)發(fā)展到很高的一個層次，編程多以 C語言為主，操作簡單，用途廣泛，易于控制。液晶 可以顯示設置電流以及實時電流值大小。通過鍵 盤可以設置限制電流大小。其種類很多，有電流繼電器、電壓及電器、速度繼電器等等。 3. 繼電器。 2. A /D 轉(zhuǎn)換器。 2 總體方案設計 硬件組成 1. 控制器。 本設計純?yōu)閭€人設計 。當監(jiān) 測壓力低于下限值和高于上限值就會進行聲光報警。并通過在單片機內(nèi)部進行比較計算，來實現(xiàn)整個壓力監(jiān)測系統(tǒng)的聲光電報警。本設計就是工業(yè)中最普遍的氣壓監(jiān)測報警系統(tǒng)。甚至航空航天，智能儀表。 主要 參考資料 [1] 張迎新．單片微型計算機原理、應用及接口技術（第 2版） [M]．北京：國防工業(yè)出版社， 2020 [2]偉福 LAB6000 系列單片機仿真實驗系統(tǒng)使用說明書 [3]閻石 ． 數(shù)字電路技術基礎（第五版） ．北京 ：高等教育出版社， 2