【正文】 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目：電導(dǎo)率儀的液晶顯示軟件編程系 名 信息工程系 專 業(yè) 電子信息工程 年 級 2022 級 姓 名 蔡 毅 學(xué) 號 6009202387 指導(dǎo)教師 扈書亮 職 稱 講 師 2022 年 12 月 15 日一、原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等。 ） 課題依據(jù)由 ATmega8515 芯片和 CS1621 型液晶顯示器所構(gòu)建的電導(dǎo)率儀，該顯示器具有 I2C 串口，ATmega8515 通過該串口完成與 CS1621 的通信，完成命令的下達(dá)，顯示內(nèi)容及格式的更新。二、參考文獻(xiàn)[1]蔡振江．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M] ．北京：電子工業(yè)出版社， 2022．[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2022．[3]常翠芝, 蘇文靜, 胡中功．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M] ．北京：北京航天航空大學(xué)出版社,2022[4]高偉．AT89 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]．北京：國防工業(yè)大學(xué)， 2022．[5]黎文模，段曉峰．Protel DXP 電路設(shè)計(jì)與實(shí)例精解[M]．北京：人民郵電出版社，2022．[6]梅麗鳳, 王艷秋 , 汪毓鐸．單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]．北京：清華大學(xué)出版社，2022．三、設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性對學(xué)生提出具體要求。2)完成 CS1621 接口及指令系統(tǒng)的熟悉。4)編譯并調(diào)試程序達(dá)到預(yù)期效果。指導(dǎo)教師（簽字）年 月 日審題小組組長（簽字）年 月 日本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課題名稱 電導(dǎo)率儀的液晶顯示軟件編程系 名 稱 信息工程系 專業(yè)名稱 電子信息工程學(xué)生姓名 蔡 毅 指導(dǎo)教師 扈書亮一、課題來源及意義 近年來，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及飲用純凈水、藥用蒸餾水、生物制品用水需求量的急劇增加，越來越多的產(chǎn)品、技術(shù)開始對介質(zhì)的導(dǎo)電性能的程度、優(yōu)劣要求給出準(zhǔn)確的分析和評價(jià)，而且在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確度等方面提出了更高的要求。但是這些產(chǎn)品都或多或少的存在著一些缺點(diǎn)。而國內(nèi)產(chǎn)品的介質(zhì)溫度只作分段象征性的補(bǔ)償，效果不好、準(zhǔn)確度低、穩(wěn)定性差，儀表在不同條件下也需要人工多次調(diào)整才能使用。 電導(dǎo)率分析儀表是利用溶液成份和電導(dǎo)率之間的關(guān)系分析溶液的成分，它可用于測量酸、堿溶液的濃度，也可以用于測量鍋爐和大型發(fā)電機(jī)組補(bǔ)給水中的含鹽量，同時(shí)也是飲用水和制藥過程必不可少的分析儀表。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，二次供水的水質(zhì)監(jiān)測分析儀表—電導(dǎo)率測量分析儀表顯得更為重要。二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國外產(chǎn)生電導(dǎo)率儀的著名廠家有日本恒和公司，英國肯特公司等。恒河公司曾推出EXASC智能化二線式電導(dǎo)率變送系統(tǒng)，不但具有多功能，而且使用方便，測量范圍、溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)溫度和溫度系數(shù)、電極常數(shù)都可以任意設(shè)置，所采用的四極式探頭做到線性化。80年代該廠從英國肯特公司隨電站水質(zhì)分析檢測系統(tǒng)系列儀表一起引進(jìn)了5203型工業(yè)電導(dǎo)儀制造技術(shù)，該型儀表可廣泛應(yīng)用在電站軟化水、海水的淡化、原水和去離子水廠等相關(guān)部門進(jìn)行水質(zhì)檢測。三、研究目標(biāo)為了能在特制的液晶顯示儀器下顯示被測液體溫度、酸堿度、含鹽度等，在掌握 AVR 中 ATmega8515 單片機(jī)編程指令基本概念的基礎(chǔ)上，完成基于電導(dǎo)儀液晶顯示應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在液晶顯示儀器上顯示溫度、酸堿度等。掌握 ATmega8515 單片機(jī)編程指令的基本語法以及應(yīng)用程序開發(fā)的基本方法。五、研究方法與手段 設(shè)計(jì)要求：掌握 ATmega8515 基本概念以及各接口標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)。能夠?qū)崿F(xiàn)在液晶顯示儀器下顯示溫度等數(shù)據(jù)。 研究 ATmega8515 程序的編寫指令和接口標(biāo)準(zhǔn) 編寫基 ATmega8515 的顯示程序指令。 撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。本文介紹了基于 Atmega8515 單片機(jī)為主控，與定制液晶顯示器顯示模塊CS1621 通訊并顯示電導(dǎo)率、溫度等數(shù)據(jù)的軟件編程方法，本設(shè)計(jì)是模擬電導(dǎo)率儀實(shí)際測定顯示被測液體電導(dǎo)率、溫度、PH 值等數(shù)據(jù)的一部分。關(guān)鍵詞：電導(dǎo)率儀；Atmega8515 單片機(jī)；CS1621；IIC 協(xié)議ABSTRACTMeasurement of electrical conductivity analyzer for technical supervision department provides a new monitoring method, and provides related products production unit with a ideal equipment to ensure product quality. Conductivity analysis instrument is the use of the relationship between the solution position and conductivity analysis solution position, it can be used to measure the concentration of a solution of acid, alkali, can also be used to measure the boiler and the supply of large generators the salt in the water, and water and pharmaceutical process indispensable analysis instrument.This paper describes the base on Atmega8515 microcontroller as the main control, and customized LCD display module CS1621 munications and electrical conductivity, temperature data, such as software programming method, this design is to simulate the conductivity meter measured liquid conductivity, actual measurement shows that part of the data such as temperature, PH value. System Atmega8515 microcontroller as the core, in the understanding of Atmega8515 and custom LCD display module CS1621 the pin function and using IIC agreement between data interactive way, by writing programs and then to display the data sent to custom, according to data from the LCD display module CS1621 for the final realization of LCD display conductivity, temperature, etc. Key words： Electric conductivity instrument。 CS1621。這款儀器能夠提供自動(dòng)溫度補(bǔ)償，并能設(shè)置溫度系數(shù)，因此能夠用于測量溫度系數(shù)與水不同的液體樣品?！　‰S著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及飲用純凈水、藥用蒸餾水、生物制品用水需求量的急劇增加，越來越多的產(chǎn)品、技術(shù)開始對介質(zhì)的導(dǎo)電性能的程度、優(yōu)劣要求給出準(zhǔn)確的分析和評價(jià)，而且在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確度等方面提出了更高的要求?！　‰妼?dǎo)率分析儀表是利用溶液成份和電導(dǎo)率之間的關(guān)系分析溶液的成分，它可用于測量酸、堿溶液的濃度，也可以用于測量鍋爐和大型發(fā)電機(jī)組補(bǔ)給水中的含鹽量，同時(shí)也是飲用水和制藥過程必不可少的分析儀表。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，二次供水的水質(zhì)監(jiān)測分析儀表—電導(dǎo)率測量分析儀表顯得更為重要?！　馍a(chǎn)電導(dǎo)率儀的著名廠家有日本恒和公司，英國肯特公司等。恒河公司曾推出 EXASC 智能化二線式電導(dǎo)率變送系統(tǒng)，不但具有多功能，而且使用方便，測量范圍、溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)溫度和溫度系數(shù)、電極常數(shù)都可以任意設(shè)置，所采用的四極式探頭做到線性化。80 年代該廠從英國肯特公司隨電站水質(zhì)分析檢測系統(tǒng)系列儀表一起引進(jìn)了 5203型工業(yè)電導(dǎo)儀制造技術(shù)，該型儀表可廣泛應(yīng)用在電站軟化水、海水的淡化、原水和去離子水廠等相關(guān)部門進(jìn)行水質(zhì)檢測。[1]　課題研究內(nèi)容　　本課題研究內(nèi)容如下：　　 單片機(jī)作為本課題研究系統(tǒng)的主控器件，控制系統(tǒng)顯示的數(shù)天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1據(jù)等，在了解 AVR 和電導(dǎo)儀的基本概念以及工作原理的基礎(chǔ)上，掌握ATmega8515 單片機(jī)編程指令的基本語法以及應(yīng)用程序開發(fā)的基本方法，完成基于 ATmega8515 單片機(jī)匯編語言程序顯示的編程。了解掌握定制液晶顯示器顯示模塊CS1621 各引腳功能以及指令格式、時(shí)序圖等，通過編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621 進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，最后實(shí)現(xiàn)液晶顯示器顯示電導(dǎo)率、溫度等數(shù)據(jù)的目的。二者之間采用的 IIC 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互方式后，通過編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621 進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega8515 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。所有的寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器?！　Tmega8515 有如下特點(diǎn):8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash(具有同時(shí)讀寫的能力，即 RWW)，512 字節(jié) EEPROM，512 字節(jié) SRAM，一個(gè)外部存儲器接口，35 個(gè)通用 I/O 口線，32 個(gè)通用工作寄存器，兩個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行 USART，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè) SPI 串行端口，以及三個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式?！　∠噍^于 51 系列單片機(jī)有許多優(yōu)勢之處。它取消機(jī)器周期，以時(shí)鐘周期為指令周期，實(shí)行流水作業(yè)。AVR 系列沒有類似累加器 AVR 的結(jié)構(gòu)，它主要是通過 R16～R31 寄存器來實(shí)現(xiàn)其功能。在 51 系列中，所有的邏輯運(yùn)算都必須在累加器中進(jìn)行；而卻可以在任兩個(gè)寄存器之間進(jìn)行，省去了在累加器中的來回采集輸出數(shù)據(jù)，這些都比 51 系列強(qiáng)。 [5]天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3圖21　　ATmega8515引腳ATmega8515引腳說明：? VCC：數(shù)字電路的電源。? 端口A(PA7..PA0)：端口A為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。? 端口B(PB7..PB0) ：端口 B為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。? 端口C(PC7..PC0) ：端口 C為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。? 端口D(PD7..PD0)：端口D為8位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。? 端口E(PE2..PE0)：端口E為3位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。? RESET：復(fù)位輸入引腳。? XTAL1：反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 [10]　Atmega8515 單片機(jī)最小系統(tǒng)　　單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容CC2的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用22pF 。 　　振蕩器可以工作于三種不同的模式，每一種都有一個(gè)優(yōu)化的頻率范圍。圖22　　ATmega8515晶體振蕩器連接圖表21　　ATmega8515晶體振蕩器工作模式天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5　　　　圖 23　　ATmega8515單片機(jī)最小系統(tǒng)　系統(tǒng)接口電路I/O 接口是電子電路，通常是 IC 芯片或接口板,其內(nèi)有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成。CPU 與外部設(shè)備、存儲器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，前者被稱為 I/O 接口，而后者則被稱為存儲器接口。I/O 接口的硬件主要有：　 　 （1）I/O 接口芯片：這些芯片大都是集成電路，通過 CPU 輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關(guān)的 I/O 電路和簡單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見的接口芯片如定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器、DMA 控制器、并行接口等?！?　 本設(shè)計(jì)是以 Atmega8515單片機(jī)為主控件，通過之間的 IIC 通信協(xié)議，控制液晶顯示器顯示模塊 CS1621顯示數(shù)據(jù)。能夠協(xié)調(diào) C