單片機(jī)畢業(yè)論文基于LCD顯示技術(shù)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì).doc

基于lcd顯示技術(shù)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)基于lcd顯示技術(shù)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)摘 要：本報(bào)告介紹了基于at89s52單片機(jī)為核心的、以ad0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采樣、以1602液晶屏顯示的具有電壓測(cè)量功能的具有一定精度的數(shù)字電壓表。在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)功能要求之上擴(kuò)展了串口通訊、時(shí)鐘功能、高壓報(bào)警、短路測(cè)試、電阻測(cè)量、交流電壓峰峰值和周期測(cè)試等功能，使系統(tǒng)達(dá)到了良好的設(shè)計(jì)效果和要求。關(guān)鍵詞：at89s52單片機(jī) 模數(shù)轉(zhuǎn)換 液晶顯示 擴(kuò)展功能based on the lcd display technology of digital voltmeter designabstract: the report describes the at89s52 based on the microcontroller as the core, ad0809 digital-to-analog converter chip sampling, to 1602 lcd display with voltage measurement function with a certain precision of digital voltage meter. in achieving functional requirements based upon the expansion of serial communications, high-pressure alarm, short circuit, electrical resistivity measurement, ac voltage and the peak of cycle testing and other functions, allowing the system to achieve good results and the design requirements.keywords: at89s52 scm analog-to-digital conversion functions lcd expansion 目 錄緒 論 3 1數(shù)字電壓表簡介 41.1數(shù)字電壓表的介紹 41.2數(shù)字電壓表的基本結(jié)構(gòu)及工作原理41.3數(shù)字電壓表的發(fā)展趨勢(shì) 52單片機(jī)的概述 62.1單片機(jī)簡介 62.2單片機(jī)的特點(diǎn) 72.3單片機(jī)的應(yīng)用 73 方案論證 83.1 cpu的選擇 832 液晶顯示器的選擇 113.2.1液晶顯示原理113.2.2液晶顯示器各種圖形的顯示原理 114系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)184.1硬件電路系統(tǒng)框圖184.2軟件設(shè)計(jì)流程圖184.3電源電路設(shè)計(jì) 204.4 cpu系統(tǒng)設(shè)計(jì) 204.5 cpu與顯示器接口電路設(shè)計(jì)214.6數(shù)字電壓表硬件電路 23總結(jié)體會(huì) 24致謝 25參考文獻(xiàn) 26附錄 27附錄1: 部分系統(tǒng)源程序附錄2：運(yùn)行圖片及部分?jǐn)?shù)據(jù)0緒論單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱微控制器，特別適用于控制領(lǐng)域。單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機(jī)存儲(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)為其體積小，功能強(qiáng)，可靠性高，靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，故可以用于各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代起到重要的推動(dòng)作用。目前，場(chǎng)上銷售的單片機(jī)有4位、8位、16位、32位，并且單片機(jī)朝著高性能多品種方向發(fā)展，尤其是8位單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)前單片機(jī)的主流，主要體現(xiàn)在cpu功能增強(qiáng)、內(nèi)部資源增多、引腳的多功能化、低電壓和低功耗化。本設(shè)計(jì)是基于at89s52單片機(jī)為核心的、以ad0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采樣、以1602液晶屏顯示的具有電壓測(cè)量功能的具有一定精度的數(shù)字電壓表。1數(shù)字電壓表簡介1.1數(shù)字電壓表的介紹數(shù)字電壓表（digital voltmeter）簡稱dvm，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。1.2數(shù)字電壓表的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ),電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進(jìn)行讀數(shù)的方法, 避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。目前數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是a/d轉(zhuǎn)換器, 轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度,數(shù)字式電壓表是由高阻抗電壓表頭與分壓電路組成的。1.各部分的功能位a/d轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)?；鶞?zhǔn)電源：提供精密電壓，供a/d轉(zhuǎn)換器作參考電壓。譯碼器：將二-十進(jìn)制（bcd）碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)顯示器的a、b、c、d、e、f、g七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管（led）進(jìn)行顯示。顯示器：將譯碼輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果。2電路工作數(shù)字電壓表通過位選信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于mc1433電路的a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用bcd碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的led發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。輸出多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)，選通脈沖為高電平，則表示對(duì)應(yīng)的數(shù)位被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在端輸出。每個(gè)選通脈沖高電平寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。和的時(shí)序關(guān)系是在脈沖結(jié)束后，緊接著是輸出正脈沖。以下依次為、和。其中對(duì)應(yīng)最高位（），則對(duì)應(yīng)最低位（）。在對(duì)應(yīng)、和選通期間，輸出bcd全位數(shù)據(jù)，即以8421碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字09。在選通期間，輸出千位的半位數(shù)0或1及過量程、欠量程和極性標(biāo)志信號(hào)。1.3數(shù)字電壓表的發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與pc進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。目前，由各種單片a/d 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由dvm擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。 數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ),電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進(jìn)行讀數(shù)的方法, 避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。目前數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是a/d轉(zhuǎn)換器, 轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度,本文a/d轉(zhuǎn)換器采用adc0809對(duì)輸人模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 控制核心at89c51再對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理,最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號(hào)。 數(shù)字式電壓表是由高阻抗電壓表頭與分壓電路組成的。數(shù)字式電壓表頭的等效輸入電阻通常在200m歐以上，滿量程時(shí)所流經(jīng)的電流通常在1皮安左右。以上述表頭制成的數(shù)字式電壓表，滿量程時(shí)所流經(jīng)的電流與量程有關(guān)，通常在1皮安至100微安之間。數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本測(cè)量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了。 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)和開發(fā),已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點(diǎn),它們適合在現(xiàn)場(chǎng)做手工測(cè)量,要完成遠(yuǎn)程測(cè)量并要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于pc通信的數(shù)字電壓表,既可以完成測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞,又可借助pc,做測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實(shí)際上,都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比擬的特點(diǎn),這使得它的開發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。2單片機(jī)的概述計(jì)算機(jī)已被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。在自動(dòng)控制領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)是監(jiān)測(cè)?？刂频暮诵摹Ｉa(chǎn)過程以及大型設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制一般使用帶標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、顯示和外部存儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但小型儀器儀表、家用電器等設(shè)備的自動(dòng)控制對(duì)體積、價(jià)值和功能有所要求，均不可能使用常規(guī)的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)，于是出現(xiàn)了單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。2.1單片機(jī)簡介單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、輸入/輸出電路，可能還包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈沖調(diào)制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一個(gè)既小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。有以上分析可以看出，單片機(jī)除了具備微處理器的功能外，還可以單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這也是單片機(jī)最大的特點(diǎn)。2.2單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)的一塊半導(dǎo)體芯片集成了一太微型計(jì)算機(jī)的基本部件，在硬件結(jié)構(gòu)、指令功能方面均有獨(dú)特之處，主要特點(diǎn)如下：（1）單片機(jī)內(nèi)集成了存儲(chǔ)器。（2）單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)將rom和ram嚴(yán)格分工。（3）為了滿足工業(yè)控制的需要，單片機(jī)有很強(qiáng)的位處理功能，在其他邏輯控制功能方面也都優(yōu)于一般的8位微處理器。（4）8位處理器的引腳功能一般都是固定的。（5）單片機(jī)類型多，并且便于擴(kuò)展功能。（6）單片機(jī) 把微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分集成在一塊芯片上，大大縮短了系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)的傳送距離，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及運(yùn)行速度。由于單片機(jī)具有體積小、速度快、功耗低、性能可靠、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、家用電器等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。2.3 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 3.在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。 5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途3 方案論證3.1 cpu的選擇本設(shè)計(jì)采用的是atmel公司的at89s52如圖1所示:以下是對(duì)89s52各管腳的功能說明： d8-d6：數(shù)據(jù)輸入線。reset：復(fù)位端口。t0，t1：計(jì)數(shù)器端口外部計(jì)數(shù)脈沖輸入線。xtal1，xtal2：時(shí)鐘電路。vcc：供電電壓。gnd：接地。圖1 89s52功能說明圖p0口：p0口是一個(gè)8位三態(tài)雙向i/o端口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)作低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，作通用i/o端口用，用于傳送cpu的輸入輸出數(shù)據(jù)。p0端口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載，一般作為擴(kuò)展時(shí)地址數(shù)據(jù)總線使用。p1口：p1端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o端口（作為輸入時(shí)，端口鎖存器置1）。對(duì)p1端口寫1時(shí)，p1端口被內(nèi)部的上拉電阻拉為高電平，這時(shí)可作為輸入口。當(dāng)p1端口作為輸入端口時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。p1端口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl（transistor-transistor logic,晶體管晶體管邏輯）負(fù)載，它的每一個(gè)引腳都可定義為輸入或輸出線，其中p1.0、p1.1兼有特殊的功能。p2口：p2端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o端口，當(dāng)外部無擴(kuò)展或擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量小于256b時(shí)，p2端口可作一般i/o端口使用，擴(kuò)充容量在64kb范圍時(shí)，p2端口為高8位地址輸出端口。當(dāng)作為一般i/o端口使用時(shí)，可直接連接外部i/o設(shè)備，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl負(fù)載。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o端口。向p3端口寫入1時(shí)，p3端口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入時(shí)，被外部拉低的p3端口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。第一功能作為通用i/o端口，第二功能作控制口。p3能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl（low-power schottky ttl）負(fù)載。注：p3口也可作為at89s52的一些特殊功能口，如下所示：p3口管腳備選功能：p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷0） p3.3 /int1（外部中斷1） p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入） p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。32 液晶顯示器的選擇3.2.1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(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、pda移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。3.2.2液晶顯示器各種圖形的顯示原理本設(shè)計(jì)采用了1602字符型lcd。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(hào)等點(diǎn)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(shí)物如圖2：圖2 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖1602lcd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3所示：圖3 1602尺寸圖1602lcd主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5v工作電流:2.0ma(5.0v)模塊最佳工作電壓:5.0v字符尺寸:2.954.35(wh)mm引腳功能說明1602lcd采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1所示:表1：引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1vss電源地9d2數(shù)據(jù)2vdd電源正極10d3數(shù)據(jù)3vl液晶顯示偏壓11d4數(shù)據(jù)4rs數(shù)據(jù)/命令選擇12d5數(shù)據(jù)5r/w讀/寫選擇13d6數(shù)據(jù)6e使能信號(hào)14d7數(shù)據(jù)7d0數(shù)據(jù)15bla背光源正極8d1數(shù)據(jù)16blk背光源負(fù)極第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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：r/w為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和r/w共同為低電平時(shí)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(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平r/w為低電平時(shí)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(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7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。1602lcd的指令說明及時(shí)序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2所示：表2：控制命令表序號(hào)指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001i/ds4顯示開/關(guān)控制0000001dcb5光標(biāo)或字符移位000001s/cr/l*6置功能00001dlnf*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01bf計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到cgram或ddram）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從cgram或ddram讀數(shù)11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(shí)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(dòng)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(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 dl：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 n：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 f: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)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。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 bf：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。與hd44780相兼容的芯片時(shí)序表如下：表3：基本操作時(shí)序表讀狀態(tài)輸入rs=l，r/w=h，e=h輸出d0d7=狀態(tài)字寫指令輸入rs=l，r/w=l，d0d7=指令碼，e=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入rs=h，r/w=h，e=h輸出d0d7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入rs=h，r/w=l，d0d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖輸出無讀寫操作時(shí)序如圖4和5所示：圖4讀操作時(shí)序圖5 寫操作時(shí)序1602lcd的ram地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖6是1602的內(nèi)部顯示地址。圖6 1602lcd內(nèi)部顯示地址 例如第二行第一個(gè)字符的地址是40h，那么是否直接寫入40h就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位d7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000b（40h）+10000000b(80h)=11000000b(c0h)。 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（cgrom）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖7所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時(shí)模塊把地址41h中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“a”圖7 cgrom 和cgram中字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)關(guān)系 1602lcd的一般初始化（復(fù)位）過程延時(shí)15ms寫指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí)5ms寫指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí)5ms寫指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)寫指令38h：顯示模式設(shè)置寫指令08h：顯示關(guān)閉寫指令01h：顯示清屏寫指令06h：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫指令0ch：顯示開及光標(biāo)設(shè)置4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1硬件電路系統(tǒng)框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)需求與設(shè)計(jì)思路，硬件電路設(shè)計(jì)框如圖8所示，硬件電路結(jié)構(gòu)由主控模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、lcd顯示模塊、電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、驅(qū)動(dòng)電路幾個(gè)模塊組成。 電源電路復(fù)位電路復(fù)位電路主控模塊at89s52adc0809驅(qū)動(dòng)電路lcd顯示電壓信號(hào) 圖8 數(shù)字電壓表系統(tǒng)框圖4.2軟件設(shè)計(jì)流程圖由于adc0809在進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換時(shí)需要有clk信號(hào)，而此時(shí)的adc0809的clk是接在at89s52單片機(jī)的p3.3端口上，也就是要求從p3.3輸出clk信號(hào)供adc0809使用。因此產(chǎn)生clk信號(hào)的方法就得用軟件來產(chǎn)生了；由于adc0809的參考電壓vref=vcc，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理。在lcd上顯示出電壓值，實(shí)際顯示的電壓值關(guān)系為v。=d/256vref。軟件主程序流程圖如圖9所示，a/d轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序流程圖如圖10所示。開始初始化調(diào)用a/d轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序調(diào)用顯示子程序 圖9 系統(tǒng)主程序流程圖結(jié)束adc0809地址加1 開始啟動(dòng)測(cè)試（testart）a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束（p3.7=1）?取數(shù)據(jù)（p2.5=1）圖10 a/d轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序流程圖4.3電源電路設(shè)計(jì)電源電路設(shè)計(jì)采用機(jī)內(nèi)變壓器供電。如圖9所示， 圖9 電源電路變壓器輸入220v交流電壓，輸出9v交流電壓。經(jīng)過橋式整流輸出大約9v脈動(dòng)電壓，經(jīng)過4700uf的濾波電容可得到平穩(wěn)的直流電壓.再經(jīng)過三端穩(wěn)壓芯片7805穩(wěn)壓輸出穩(wěn)定的+5v電壓。4.4 cpu系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的cpu采用美國的atmel公司的at89s52單片機(jī)，工作電壓為+5v，1288位的內(nèi)部ram，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，以及低功耗和掉電保護(hù)方式等一系列功能。如圖11所示為單片機(jī)電源、復(fù)位、晶體振蕩電路圖。 圖11 cpu系統(tǒng) 1復(fù)位電路單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，只要持續(xù)給出rst引腳兩個(gè)周期的高電平，便可以完成復(fù)位。2晶體振蕩電路xtal1腳和xtal2腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出端，外接晶體和補(bǔ)償電容c1c2構(gòu)成諧振電路。4.5 cpu與顯示器接口電路設(shè)計(jì)1.液晶顯示器1602如圖12所示圖12液晶顯示器16022.接口電路單片機(jī)與液晶顯示器接口電路如圖13所示。圖13 單片機(jī)與液晶顯示器接口電路4.6數(shù)字電壓表硬件電路 圖14 數(shù)字電壓表整體電路圖 總結(jié)體會(huì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對(duì)無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時(shí)的激動(dòng)和興奮；親手設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)間里，記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那幸福的心情；為了論文我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實(shí)則蘊(yùn)藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多單片機(jī)、lcd顯示屏的知識(shí)，讓我對(duì)我所學(xué)過的知識(shí)有所鞏固和提高，并且讓我對(duì)當(dāng)今單片機(jī)、lcd顯示屏的最新發(fā)展技術(shù)有所了解。在整個(gè)過程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長了見識(shí)。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作和論文的撰寫，我的導(dǎo)師戴新宇老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的同學(xué)和朋友。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名徐師大學(xué)子，在今后的工作中把徐師大的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。參考文獻(xiàn)【1】 胡漢才單片機(jī)原理及其接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2004【2】 李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200