【正文】 RC 電路計算出時間常數(shù) [9]。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成 ： 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 15 （ 1） 上電復(fù)位： STC89 系列單片及為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳 RST 上連接一個電容到 VCC，再連接一個電阻到 GND，由此形成一個 RC 充放電回路保證單片機(jī)在上電時 RST腳上有足夠時間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為 10K 和 10uF。 （ 2） 按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電 容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST 也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路 如圖 所示： 圖 復(fù)位電路圖 晶振電路 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運行速度就越快，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。 在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶 振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器 （ VCO） 。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作， 以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩 [9]。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 電源電路 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 16 對于一個完整的電子設(shè)計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎(chǔ)。 51單片機(jī)雖然使用時間最早、應(yīng)用范圍最 廣，但是在實際使用過程中，一個和典型的問題就是相比其他系列的單片機(jī)， 51單片機(jī)更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個重要手段就是為單片機(jī)系統(tǒng)配置一個穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 17 3 LCD 液晶顯示屏的結(jié)構(gòu)與原理 液晶顯示的背景 液晶顯示器件 (LCD)是本世紀(jì)初最有活力的電子產(chǎn)品之一。由于 LCD 具有低工作電壓、微功耗、體積輕薄、適于 LSI 驅(qū)動、易于實現(xiàn)畫面顯示、全色顯示性能優(yōu)良等特點已被公認(rèn)為是媒體時代的關(guān)鍵器件。 LCD 的開發(fā)與發(fā)展大大擴(kuò)展了顯示器的應(yīng)用范圍，使顯示便攜化成為可能，應(yīng)用個人化成現(xiàn)實目前 LCD 和 CRT 兩大類產(chǎn)品在顯示技術(shù)上已形成互補、共同發(fā)展的局 面。 LCD 顯示屏的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)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 [10]。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件 都比較簡單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹，本章重點介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點： （ 1）顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持一定的色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 （ 2）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(dá)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。 （ 3）功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 LCD 顯示原理 LCD 為英文 Liquid Crystal Display 的縮寫，即液晶顯示器，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖片 [11]。與傳統(tǒng)的陰極射線管（ CRT）相比， LCD 占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。不足：與同大小的CRT 相比，價格更加昂貴。 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 18 早在 1888 年，人們 就發(fā)現(xiàn)液晶這一呈液體狀的化學(xué)物質(zhì)，像磁場中的金屬一樣，當(dāng)受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確的有序排列。如果對分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂疲壕Х肿訉试S光線穿越。無論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的 LCD 顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。位于最后面的一層是熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線的背光層。背光層發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬水晶液滴的液晶層，液晶層中的水晶液滴都包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素，當(dāng) LCD 中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿 越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。 本設(shè)計主要是通過控制 89C52 單片 機(jī) 的引腳來控制 LCD1602 顯示給定的符號、字母、數(shù)字，以及控制顯示內(nèi)容的垂直移動和水平移動。在控制 LCD1602 過程中主要是通過LCD1602 顯示模指令和單片機(jī)的中斷嵌套來實現(xiàn)的。由于在編程時最主要的就是使用LCD1602 顯示模指令來實現(xiàn)寫指令和寫數(shù)據(jù)功能，所以下面我給出其顯示模指令集、寫操作時序及 RAM 地址映射 [12]。 LCD 的驅(qū)動方式 液晶的顯示是由于在顯示像素上施 加了電場的緣故，而這個電場則由顯示像素前后兩電極上的點位信號合成產(chǎn)生，在顯示上是非常容易的事，但直流電場將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué)反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示壽命，因此必須建立交流驅(qū)動電場，并且要求這個交流電場中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于 50mv，在實際應(yīng)用中，由于采用了數(shù)字電路驅(qū)動，所以這種交流電場是通過脈沖電壓信號來建立的。 顯示像素上交流電場的強弱用交流電壓的有效值表示，當(dāng)有效值大于液晶的閥值電壓時，像素不產(chǎn)生電光效應(yīng)；當(dāng)有效值在閥值電壓附近時，液晶將呈現(xiàn)較弱的電光效應(yīng)，此時將會影響 液晶顯示器件的對比度。 液晶顯示的驅(qū)動就是用來調(diào)整施加在液晶顯示器件電極上的電位信號的相位、峰值、頻率等，建立驅(qū)動電場，以實現(xiàn)液晶顯示器件的顯示效果 [13]。液晶顯示的驅(qū)動方式有許多種，常用的驅(qū)動方法有：靜態(tài)驅(qū)動法和動態(tài)驅(qū)動法。對于 TN 及 STNLCD 一般采用靜態(tài)驅(qū)動或多路驅(qū)動電極度數(shù)必須與顯示筆段數(shù)相同，因而用途不如多路驅(qū)動廣。 LCD 的分類 LCD 可分為段式 LCD、字符式 LCD 和點陣式 LCD。其中段位式 LCD 和字符式 LCD只能用于字符和數(shù)字的簡易顯示，而不能夠滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而 點陣式LCD 不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線和漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 19 下左右滾動，動畫功能，分區(qū)開窗口，反轉(zhuǎn)，閃爍等功能。本設(shè)計采用的是字符式 LCD顯示。 1602 字符型 LCD 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的 1602 字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 所示： 圖 字符型液晶顯示器實物圖 LCD1602 的基本參數(shù)及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖 所示： 圖 1602LCD 尺寸圖 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 20 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說明 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，引腳圖如圖 所示： 圖 LCD1602 引腳圖 各引腳接口說明如表 所示 : 表 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 21 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高 ,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀 寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 接口信號說明 接口信號說明 如 表 所示： 表 接口信號說明 編號 符號 引腳說明 編號 符 號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BAL 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 LCD1602 的 指令說明及時序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 所示： 表 控制命令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 22 10 寫數(shù)到 CGRAMDDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D： 控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10的點陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。