【正文】 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(mén)狗定時(shí)器，一個(gè) SPI 串行端口，以及三個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的省電模式。 相較于 51 系列單片機(jī)有許多優(yōu)勢(shì)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(méi)有類(lèi)似累加器 AVR 的結(jié)構(gòu)，它主要是通過(guò) R16～ R31 寄存器來(lái)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(lái)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(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 21 ATmega8515引腳 ATmega8515引腳說(shuō)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 C C2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(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 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(zhuān)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(chǔ)器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過(guò)接口設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，前者被稱(chēng)為 I/O 接口，而后者則被稱(chēng)為存儲(chǔ)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(guò) 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(jiǎn)單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見(jiàn)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(guò)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) CPU 和外設(shè)兩者在信息的類(lèi)型和電平的 差異。 [11] 圖 24 顯示接口電路 ? CS： 片選信號(hào)輸入端（帶上拉電阻）， 負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)是否發(fā)送輸出。但當(dāng) CS為邏輯低電平時(shí)，控制器與 CS1621之間可以傳輸數(shù)據(jù)和命令。 WRITE 時(shí)鐘輸入端（帶上拉電阻）。 ? DATA： 串行數(shù)據(jù)輸出端（帶上拉電阻），負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或者發(fā)送輸出單元。 ? VDD： 正電源，接直流電源。 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 三章 電導(dǎo)率儀顯示模塊顯示器件 CS1621LCD 顯示驅(qū)動(dòng)電路 CS1621是一種 128點(diǎn)陣式存儲(chǔ)映射多功能 LCD驅(qū)動(dòng)電路。 CS1621是一種具有 微控制器接口，由 RAM映射的 324點(diǎn)陣式 LCD驅(qū)動(dòng)器。該電路為點(diǎn)陣式 LCD驅(qū)動(dòng)顯示，各 SEG端是相互獨(dú)立的，并容易對(duì) RAM數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，所以顯示點(diǎn)陣內(nèi)容靈活，可隨用戶(hù)任意定制。 CS 為邏輯高電平時(shí)，數(shù)據(jù) 和命令不能讀出和寫(xiě)入，并且串行接口電路復(fù)位。 ? RD： READ 時(shí)鐘輸入端（帶上拉電阻）。 ? WR： WRITE 時(shí)鐘輸入端（帶上拉電阻）。 ? DATA： 串行數(shù)據(jù)輸出端（帶上拉電阻）。 ? VLCD： LCD 電源輸入。 ? IRQ： 時(shí)間基準(zhǔn)或 WDT溢出標(biāo)志， NMOS開(kāi)漏輸出端。 ? SEG0~SEG31： LCD SEG輸出端。 本設(shè)計(jì)是模擬電導(dǎo)率儀實(shí)際測(cè)定顯示被測(cè)液體電導(dǎo)率、溫度、 PH值等數(shù)據(jù)的一部分。 系統(tǒng)以 Atmega8515 單片機(jī)為核心，在了解掌握 Atmega8515 和定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621 各引腳功能以及二者之間采用的 IIC 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互方式后，通過(guò)編寫(xiě)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。 圖 34 CS1621LCD顯示界面 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 表 31 CS1621LCD顯示界面顯示位 由圖 34 以及表 31 對(duì)應(yīng)可知 CS1621LCD 顯示界面的顯示數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)碼控制 顯示界面的工作方式， CS1621LCD 顯示驅(qū)動(dòng)碼是 0滅； 1亮。例如顯示內(nèi)容為 12． 34μs/cm以及 25℃ 則： 顯示第一位字符 1 時(shí)應(yīng)設(shè)置 1BC 位置 1； 顯示第二位字符 2 時(shí)應(yīng)設(shè)置 2A、 2B、 2D、 2E、 2G 共五位置 1； 顯示第三 位字符小數(shù)點(diǎn)時(shí)應(yīng)設(shè)置 DOT 位置 1； 顯示第四位字符 3 時(shí)應(yīng)設(shè)置 3A、 3B、 3C、 3D、 3G 共五位置 1； 顯示第五位字符 4 時(shí)應(yīng)設(shè)置 4B、 4C、 4F、 4G 共四位置 1； 顯示第六位字符電導(dǎo)率單位時(shí)應(yīng)設(shè)置 T4 位置 1； 顯示第七位字符 2 時(shí)應(yīng)設(shè)置 5A、 5B、 5D、 5E、 5G 共五位置 1； 顯示第八位字符 5 時(shí)應(yīng)設(shè)置 6A、 6C、 6D、 6F、 5G 共五位置 1； 顯示第九位字符溫度單位時(shí)應(yīng)設(shè)置 T1 位置 1。 最后，若要求顯示的數(shù)字為負(fù)數(shù)時(shí)，則獎(jiǎng)對(duì)應(yīng) 控制驅(qū)動(dòng)碼 1G 置 1，就能顯示出負(fù)號(hào)，接下來(lái)的數(shù)字顯示如上。 IIC 即 InterIntegrated Circuit(集成電路總線(xiàn)），這種 總線(xiàn) 類(lèi)型是由 菲利浦 半導(dǎo)體公司在八十年代初設(shè)計(jì)出來(lái)的，主要是用來(lái)連接整體電路 (ICS)， IIC 是一種多向 控制總線(xiàn) ，也就是說(shuō)多個(gè)芯片可以連接到同一 總線(xiàn)結(jié)構(gòu) 下，同時(shí)每個(gè)芯片都可以作為實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。隨著 大規(guī)模集成電路 技術(shù)的發(fā)展，把 CPU 和一個(gè)單獨(dú)工作PIN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 COM1 COM2 COM3 COM4 SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 SEG8 SEG9 SEG10 SEG11 SEG12 COM1 COM1 2A 2B 3A 3B 4A 4B T2 5A 5B 6A 6B COM2 COM2 2F 2G 3F 3G 4F 4G T3 5F 5G 6F 6G COM3 COM3 2E 2C 3E 3C 4E 4C T4 5E 5C 6E 6C COM4 COM4 2D DOT 3D 1BC 4D 1G 5D 6D T1 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 系統(tǒng)所必需的 ROM、 RAM、 I/O 端口 、 A/D、 D/A 等外圍電路集成在一個(gè)單片內(nèi)而制成的 單片機(jī) 或微控制器愈來(lái)愈方便。其中包括各種 字長(zhǎng) 的 CPU，各種容量的 ROM、 RAM 以及功能各異的 I/O 接口電路等等，但是， 單片機(jī) 的品種規(guī)格仍然有限，所以只能選用某種單片機(jī)來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。由于串行 總線(xiàn) 的連線(xiàn)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往不用專(zhuān)門(mén)的母板和插座而直接用導(dǎo)線(xiàn)連接各個(gè)設(shè)備。 PHILIPS 公司早在十幾年前就推出了 I2C 串行 總線(xiàn) ，利用該總線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)多 主機(jī)系統(tǒng) 所需的裁決和高低速設(shè)備同步等功能。 IIC 總線(xiàn)的硬 件結(jié)構(gòu) I2C 串行 總線(xiàn) 一般有兩根信號(hào)線(xiàn)，一根是雙向的數(shù)據(jù)線(xiàn) SDA，另一根是時(shí)鐘線(xiàn) SCL。為了避免 總線(xiàn) 信號(hào)的混亂，要求各設(shè)備連接到總線(xiàn)的輸出端時(shí)必須是 漏極開(kāi)路 （ OD）輸出或集電極開(kāi)路（ OC）輸出。而串行時(shí)鐘線(xiàn)也應(yīng)是雙向的，作為 控制總線(xiàn) 數(shù)據(jù)傳送 的主機(jī)，一方面要通過(guò) SCL 輸出電路發(fā)送 時(shí)鐘信號(hào) ，另一方面還要檢測(cè)總線(xiàn)上的 SCL電平，以決定什么時(shí)候發(fā)送下一個(gè) 時(shí)鐘脈沖 電平；作為接受主機(jī)命令的 從機(jī)，要按總線(xiàn)上的 SCL 信號(hào)發(fā)出或接收 SDA 上的信號(hào)，也可以向 SCL 線(xiàn)發(fā)出低 電平信號(hào) 以延長(zhǎng)總線(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)周期。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的 總線(xiàn) 信號(hào)線(xiàn)變低，也就是說(shuō)：各設(shè)備的 SDA 是“與”關(guān)系， SCL 也是“與”關(guān)系。所謂主機(jī)是指啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)）、發(fā)出 時(shí)鐘信號(hào) 以及傳 送結(jié)束時(shí)發(fā)出停止信號(hào)的設(shè)備，通常主機(jī)都是 微處理器 。為了進(jìn)行通訊，每個(gè)接到 I2C總線(xiàn) 的設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址，以便于主機(jī)尋訪(fǎng)。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到 總線(xiàn) 的設(shè)備稱(chēng)為發(fā)送器，從總線(xiàn)上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱(chēng)為接受器。為了保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，任一時(shí)刻 總線(xiàn)只能由某一臺(tái)主機(jī)控制，各 微處理器 應(yīng)該在總線(xiàn)空閑時(shí)發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)，為了妥善解決多臺(tái)微處理器同時(shí)發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（總線(xiàn)控制權(quán)）沖突，以及決定由哪一臺(tái)微處理器 控制總線(xiàn) 的問(wèn)題， I2C 總線(xiàn)允許連接不同傳送速率的設(shè)備。 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 IIC 總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸 在 I2C 總線(xiàn) 傳輸過(guò)程中，將兩種特定的情況定義為開(kāi)始和停止條件：當(dāng)SCL 保持 “高”時(shí)， SDA 由“高”變?yōu)椤暗汀睘殚_(kāi)始條件；當(dāng) SCL 保持“高”且 SDA 由“低”變?yōu)椤案摺睍r(shí)為停止條件。使用硬件接口可以很容易地檢測(cè)到開(kāi)始和停止條件，沒(méi)有這種接口的微機(jī)必須以每 時(shí)鐘周期 至少兩次對(duì) SDA 取樣，以檢測(cè)這種變化。輸出到 SDA 線(xiàn)上的每個(gè)字節(jié)必須是 8位，每次傳輸?shù)淖止?jié)不受限制，但每個(gè)字節(jié)必須要有一個(gè)應(yīng)答 ACK。 數(shù)據(jù)傳送 具有應(yīng)答是必須的。當(dāng) 尋址 的被控器件不能應(yīng)答時(shí)，數(shù)據(jù)保持為高并使主控器產(chǎn)生停止條件而終止傳輸。合法的數(shù)據(jù)傳輸格式如下： I2C 總線(xiàn) 在開(kāi)始條件后的首字節(jié)決定哪個(gè)被控器將被主控器選擇，例外的是“通用訪(fǎng)問(wèn)”地址，它可以在所有期間尋址。如果相同，該器件即認(rèn)為自己被主控器尋址，而作為被控接收器或被控發(fā)送器則取決于 R/W 位。 CS為 1時(shí)，主控制器和 CS1621之間數(shù)據(jù)和命令被禁止和初始化。數(shù)據(jù)線(xiàn)時(shí)串行輸入 /輸出線(xiàn)。 RD線(xiàn)是 READ時(shí)鐘輸入。主控制器在天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 READ信號(hào)上升沿和下一個(gè)下降沿之間讀出正確數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)、地址、命令在 WR信號(hào)上升沿全被讀到 CS1621。接著開(kāi)始下一個(gè)讀數(shù)據(jù)的過(guò)程。 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第四章 電導(dǎo)率儀顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)總框圖 電導(dǎo)率儀顯示模塊的軟件設(shè)計(jì)即為控制電導(dǎo)率顯示模塊顯示相應(yīng)內(nèi)容的軟件編程，是控制顯示模塊最終顯示內(nèi)容的直接指令，軟件設(shè)計(jì)所編寫(xiě)的指令是根據(jù)上文分析的定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621顯示原理以及連接Atmega8515和定制液晶顯示器顯示模塊 CS1621二者之間采用的 IIC協(xié)議要求綜合編寫(xiě)，通過(guò)編寫(xiě)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。 [6] 圖 41 電導(dǎo)率儀顯示模塊軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)總框圖 電導(dǎo)率儀顯示模塊軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作時(shí)序是先由電導(dǎo)率儀探頭測(cè)定被測(cè)試液體的數(shù)據(jù)，然后將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CS1621 液晶顯示器顯示模塊的顯示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)碼，接著講轉(zhuǎn)換成的驅(qū)動(dòng)碼送入 RAM 區(qū)， RAM 區(qū)的首地址是 $98，最后將 RAM 區(qū)的驅(qū)動(dòng)碼通過(guò) IIC 總線(xiàn)傳輸?shù)?CS1621 液晶顯示器顯示模塊，CS1621 液晶顯 示器顯示模塊接收到顯示驅(qū)動(dòng)碼顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。由于每次只能傳輸顯示一個(gè)數(shù)字或者符號(hào)，所以這個(gè)過(guò)程會(huì)不停重復(fù)以獲取顯示全部的數(shù)據(jù)， 例如顯示內(nèi)容為12． 34μs/cm 以及 25℃ ， 顯示過(guò)程就是先傳輸顯示第一位 1 的顯示驅(qū)動(dòng)碼，一直到 CS1621 液晶顯示器上顯 示相應(yīng)的顯示數(shù)字 1，第二位 2 以及后面的單位、數(shù)字顯示同第一位顯示一樣的原理，值得注意的地方就是