本科畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于STM8105K4單片機(jī)土壤數(shù)據(jù)采集

吉 林 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 題目名稱： 基于 STM8105K4 單片機(jī)土壤數(shù)據(jù)采集 學(xué)生姓名： 院 系： 信息技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí)： 06電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 2010年 05月 25日 I 目 錄 基于 STM8105K4單片機(jī)土壤溫度、水分、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)采集 . I 摘要 . I 1 前 言 .- 1 - 1.1 題目的來(lái)源與開(kāi)發(fā)意義 .- 1 - 1.2土壤電導(dǎo)率、溫度、水分 .- 1 - 1.3傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 .- 2 - 2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) .- 3 - 2.1 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成及測(cè)量原理 .- 4 - 2.2 STM8S105k4簡(jiǎn)介 .- 5 - 2.3 DS18B20 .- 8 - 2.4 TDR 水份及電導(dǎo)率傳感器 .- 14 - 2.4.1 TDR原理 .- 14 - 2.4.2 TDR 土壤水份傳感器 .- 15 - 2.4.3 OP07運(yùn)算放大模塊 .- 16 - 2.5 TDR 土壤水份傳感器 .- 18 - 2.6 PT100土壤溫度傳感器 .- 19 - 2.6 1602顯示模塊 .- 21 - 3 系統(tǒng)校正部分的設(shè)計(jì) .- 27 - 4 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì) .- 30 - 5 系統(tǒng)調(diào)試 .- 31 - 5.1 硬件電路調(diào)試 .- 31 - 5.2 各功能模塊軟件調(diào)試 .- 31 - 6 結(jié)束語(yǔ) .- 32 - 參考文獻(xiàn) .- 32 - 致謝 .- 33 - 附錄一 系統(tǒng)總體電路原理圖 .- 34 - 附錄二 系統(tǒng)程序清單 .- 35 - I 基于 STM8105K4單片機(jī)土壤 溫度、水分、電導(dǎo)率 數(shù)據(jù)采集 學(xué)生：于慶偉 專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師：宮鶴 摘 要： 隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)嵤┈F(xiàn)代化、高科技作業(yè)已經(jīng)成為了當(dāng)今社會(huì)人們追逐的熱點(diǎn)。本文正是講述了如何使用單片機(jī)進(jìn)行土壤的溫度、水分及電導(dǎo)率這土壤三參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這種方法完全拋棄了過(guò)去靠使用大量人力物力的方法，具有低成本、低勞動(dòng)力、高精度、高可靠性、可在數(shù)年間連續(xù)采集數(shù)據(jù)，可為人們提供高密度的線性數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞： 溫度；水分；電導(dǎo)率；單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集 Soil Temperature, Moisture and the Electrical Conductivity Data Collection Based on STM8105K4 Name： Qingwei Yu Major： Electronic Information Science and Technology Tutor： He Gong Abstract: With the development of society and the development of science and technology, in the agricultural sector implementing modernization and high tech jobs have become hotspots of these people. This text is demonstrating how to use a MCU detect the soil temperature, moisture and the electrical conductivity which is the three parameters of soil for data collection. This method is left over by the use of resources, with low cost of labor, low and high precision, high reliability, in a few years for collecting data, provide the high density of linear data. Keywords: temperature； moisture； conductance； SCM； data acquisition - 1 - 1 前 言 1.1 題目的來(lái)源與開(kāi)發(fā)意義 土壤是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，只有對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)狀況的準(zhǔn)確監(jiān)控，才能夠進(jìn)行科學(xué)化的生產(chǎn)管理。要準(zhǔn)確評(píng)估土壤性狀 1，就需要同時(shí)考察土壤結(jié)構(gòu)、粒徑、有機(jī)質(zhì)含量、 土壤含水量、離子交換能力、持水力和氮磷鉀元素含量等多種土壤參數(shù)。但不同的土壤參數(shù)有著不同的測(cè)定方法，因此要綜合獲取分析一次土壤信息，需要花費(fèi)巨大的人力、 物力和時(shí)間。如：要采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行土壤含水量和養(yǎng)分狀況的測(cè)量， 就需要經(jīng)過(guò)人工取樣， 烘干、 秤重、 研磨、 溶解等多個(gè)步驟后， 才能夠進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試， 不但步驟繁瑣，而且結(jié)果的重復(fù)性和實(shí)時(shí)性都難以保證， 難以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。 近年來(lái)，隨著無(wú)線通信、微電子、傳感器、計(jì)算機(jī)等技術(shù)向著系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的方向迅速發(fā)展。 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入， 同時(shí)帶動(dòng)電子產(chǎn)業(yè)日新月益的更新。在電子產(chǎn)品的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， 單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用 2，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。 基于單片機(jī)的土壤三參數(shù)（電導(dǎo)率，溫度，水分）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也己步出了傳統(tǒng)的工作模式。土壤三參數(shù) （電導(dǎo)率，溫度，水 分） 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用溫度、水分以及電導(dǎo)率傳感器采集模擬信號(hào)量，這種方式技術(shù)成熟，制作成本相對(duì)較低， 大大減少了本需要花費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間的繁瑣工作，將采集工作自動(dòng)化、精準(zhǔn)化。隨時(shí)隨地的進(jìn)行土壤數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)社會(huì)的發(fā)展、生產(chǎn)力提升以及人民生活水平的不斷提高都起著不可泯滅的作用。 。 目前實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合提出對(duì)溫度、水分、電導(dǎo)率的測(cè)量具有更高的測(cè)量要求，需要靈活、多點(diǎn)、更高精度的測(cè)量。本課題將傳感器和單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)發(fā)展中為新興的無(wú)線通信技術(shù)（如 ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等）的發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 1.2土壤電 導(dǎo)率、溫度、水分 土壤溫度，含水量和電導(dǎo)率 ( E l e c t r i c a l C o n d u c t i v i t y ， E C ) 是土壤的三個(gè)重要參數(shù) 3,4，通過(guò)這三個(gè)參數(shù)的計(jì)算和分析，可以獲取土壤的特征參數(shù)，減少或避免了對(duì)眾多土壤參數(shù)的測(cè)量。土壤溫度是土壤的冷熱程度，是影響作物生長(zhǎng)的一個(gè) - 2 - 重要因素，它對(duì)土壤中微生物的活動(dòng)、有機(jī)質(zhì)分解、作物對(duì)水和礦物質(zhì)的吸收、 種子發(fā)芽和根系生長(zhǎng)等都有著較大影響。水分是土壤的重要組成部分，土壤含水量的多少不僅僅會(huì)影響到土壤的性狀，而且還會(huì)影響 到土壤中各類養(yǎng)分的 溶解、轉(zhuǎn)移和微生物的活動(dòng)，這對(duì)于植物的生長(zhǎng)、存活和凈增產(chǎn)率等具有極其重要的意義 1 , 2 ，同時(shí)土壤含水量狀況也是當(dāng)?shù)貧夂颉?植被、 地形及土壤質(zhì)地等 自然條件的綜合反映 ，掌握土壤中水分的實(shí)時(shí)變化情況，可以根據(jù)作物在不同生長(zhǎng)階段對(duì)水的需求來(lái)進(jìn)行精確灌溉， 從而達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。而隨著農(nóng)業(yè)信息技術(shù)和精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤電導(dǎo)率逐漸引起人們的關(guān)注。近年來(lái)，土壤學(xué)的研究結(jié)果表明，土壤中的鹽分、水分、溫度、有機(jī)質(zhì)含量和質(zhì)地結(jié)構(gòu)等都不同程度地影響著土壤的電導(dǎo)率 J ，電導(dǎo)率也反映出了土壤 品質(zhì)和物理性質(zhì)的豐富信息，通過(guò)對(duì)其的準(zhǔn)確測(cè)量可以獲得土壤含鹽量、含水量、質(zhì)地和肥力分布等相關(guān)參數(shù)。 1.3傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 現(xiàn)代，信息技術(shù)對(duì)社會(huì)的發(fā)展及科技的進(jìn)步起了決定性作用 5。傳感器技術(shù)是 21 世紀(jì)人們?cè)诟咝录夹g(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)，各發(fā)達(dá)國(guó)家都將傳感器技術(shù)視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。從 20 世紀(jì) 80 年代起，日本就將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)之首，美國(guó)等西方國(guó)家也將此技術(shù)列為國(guó)家科技和國(guó)防技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。我國(guó)從 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)也己將傳感器技術(shù)列入國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn) 。 21 世紀(jì)是信息電子化的時(shí)代，作為現(xiàn)代信息技術(shù)支柱之一的傳感器技術(shù)必將得到較大的發(fā)展。 傳統(tǒng)的溫度測(cè)量是從金屬（物質(zhì)）的熱脹冷縮開(kāi)始。水銀溫度計(jì)至今仍是各種溫度測(cè)量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且測(cè)量精度不高。常用金屬熱敏電阻為材料的溫度傳感器，如銅電阻、鎳電阻、鉑電阻等，它們的特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、耐高溫，如鉑電阻有的可達(dá)六、七百度。但當(dāng)傳輸線路長(zhǎng)短不等時(shí)，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。近年發(fā)展起來(lái)的有 PN 結(jié)測(cè)溫器件。這類器件的優(yōu)點(diǎn)是在 50 -150 范圍內(nèi)有良好的特性，體積小、響應(yīng)時(shí)間快、價(jià)格低 。但它的缺點(diǎn)是一致性差、不易做到互換，而且PN 結(jié)易受外界輻射的影響，穩(wěn)定性難以保證。石英晶體溫度檢測(cè)器的測(cè)量精度較高，一般可檢測(cè)到 0.001 作標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)之用。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)發(fā)出將溫度傳感器和數(shù)字電路集成在一起的新型數(shù)字式集成溫度傳感器。數(shù)字式溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（或寄存器）和接口電路。數(shù)字式傳感器在精度、分辨率、可靠性、抗干擾能力以及器件微小化方面都有明顯的優(yōu)點(diǎn)，輸出的溫度數(shù)據(jù)和相關(guān)的溫度控制量可以連接到各種微控制器。受半 導(dǎo)體器件本身限制，數(shù)字式傳感器還存在一些不夠理想的地方。比如實(shí)際應(yīng)用時(shí)需加修正值，測(cè)溫范圍不寬，一般為 -5 -150 。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，信息的傳輸、處理技術(shù)有了突破性的進(jìn)展，發(fā)展相對(duì)滯后的傳感器技術(shù)業(yè)已得到全世界 - 3 - 的普遍重視。因此，今后一個(gè)時(shí)期傳感技術(shù)將成為人們研究的新熱點(diǎn)，并有可能形成較大產(chǎn)業(yè)。傳感器技術(shù)未來(lái)將向以下幾個(gè)方面發(fā)展： 1 、高精確度； 2 、小型化； 3 、多功能集成化； 4 、數(shù)字化； 5 、智能化。無(wú)線技術(shù)與溫度傳感器的結(jié)合，是近幾年來(lái)一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)，改變了傳統(tǒng)溫度傳感器系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，適應(yīng)更多溫度測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)合。 測(cè)量土壤含水量有許多方法 , 稱量法費(fèi)時(shí)費(fèi)力 , 不能原位重復(fù)測(cè)量 , 中子儀法測(cè)量土壤表層含水量時(shí) , 特別是在低含水量測(cè)量時(shí)由于中子的泄漏而測(cè)不準(zhǔn)確。時(shí)域反射儀(TDR )為表層土壤的精確測(cè)量提供了有效的手段 (Nielson,1995) 6,7。用 TDR 測(cè)量土壤含水量由 Topp (1980)首創(chuàng) , 近 20 年來(lái) , 無(wú)論是在技術(shù)上還是應(yīng)用上都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。近年來(lái) , 出于對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)需求及溶質(zhì)輸運(yùn)的研究 , 特別是無(wú)機(jī) 污染物遷移的研究的興起 , 使得迅速測(cè)定土壤溶液的化 學(xué)組成變得越來(lái)越重要。以往土壤溶液組成的測(cè)定是用真空陶土頭抽提土壤水溶液進(jìn)行分析 (Rhoades and Oster,1989)。這種做法的主要缺點(diǎn)是在低含水量無(wú)能為力 , 其次 , 測(cè)量值是采樣期間的時(shí)間平均 , 缺乏一定的代表性。 Rhoades and Oster (1989)認(rèn)為土壤水溶液中溶質(zhì)的總濃度或土壤中的存留濃度是可以通過(guò)電導(dǎo)率的值來(lái)求得 , 這一點(diǎn)構(gòu)成了用 TDR 來(lái)測(cè)定土壤中溶質(zhì)含量的基礎(chǔ)。 TDR 獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)越性是土壤水分和土壤的溶質(zhì)可以同時(shí)在同一個(gè)體積元中定 ,Daltonetal。 在 1984 年首次用 TDR 測(cè)定土壤的電導(dǎo)率或土壤溶質(zhì)。但一直到最近 , 許多作者才開(kāi)始在穩(wěn)態(tài)條件下用 TDR 測(cè)定土壤中溶質(zhì)的穿透曲線 (Kachanoski et al,1992；Wraith etal,1993；Vanclooster etal,1993,1995；Mallants etal,1994,Vogeler,1996) , 也偶有用于非穩(wěn)態(tài)自然流的情況下 (Vogeler,1996)。 從 90 年代我國(guó)開(kāi)始引進(jìn) TDR 技術(shù) , 現(xiàn)今已得到迅速的發(fā)展 , 成為與中子法相并駕的測(cè)量土壤含水量的方法之一。本方案使用的 TDR水分傳感器和 TDR電導(dǎo)率傳感器都 是基于 TDR技術(shù) 。 2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) STM8S 系列是 意法半導(dǎo)體 （ ST） 針對(duì)工業(yè)溫度范圍，推出基于新一代 STM8 內(nèi)核的 8位微控制器， 新系列微控制器整合新一代內(nèi)核的高速度、處理性能和代碼效率，以及多用途外設(shè)接口，并具備多項(xiàng)特殊功能，可提高芯片的強(qiáng)軔度和可靠性。片內(nèi)集成的存儲(chǔ)器（包括真EEPROM）可以簡(jiǎn)化應(yīng)用仿真。在工業(yè)控制和家電應(yīng)用中， STM8S 系列產(chǎn)品可以降低系統(tǒng)成本，縮短應(yīng)用開(kāi)發(fā)周期，提高處理性能。 STM8 8位內(nèi)核有一個(gè) 32位存儲(chǔ)器接口和三段流水線架 構(gòu)，在 24MHz頻率下，最高處理效能高達(dá) 20 MIPS。 棧指針和 16位索引寄存器可改進(jìn)表處理性能，內(nèi)核的 16MB - 4 - 線性存儲(chǔ)位址空間可簡(jiǎn)化 64KB以上的頁(yè)操作。此外，棧指針的改善、新增尋址模式和新指令等特性增強(qiáng)了對(duì) C 編程和實(shí)時(shí)性能的支持，并提高了代碼密度和處理器能效。 除 STM8的內(nèi)核優(yōu)勢(shì)外， STM8系列產(chǎn)品還提供大容量片上閃存，根據(jù)不同的產(chǎn)品型號(hào)，閃存容量從 4KB到 128KB。實(shí)時(shí)讀寫同步操作功能，至少 30萬(wàn)次的耐擦寫能力，使芯片內(nèi)置的 EEPROM的性能可與外部分立的 EEPROM媲美。 STM8S系列產(chǎn)品 給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)產(chǎn)品兼容性的好處，在該系列產(chǎn)品內(nèi)，不同型號(hào)產(chǎn)品的軟件和堆疊式封裝相互兼容， ST所有的微控制器（包括 32位的 STM32系列）的外設(shè)接口全部相互兼容。產(chǎn)品兼容性有利于平臺(tái)設(shè)計(jì)，增加可用功能模塊的數(shù)量，包括模式可配置的 16位控制定時(shí)器、信號(hào)捕獲 /比較功能模塊、 PWM控制器以及 U(S)ART、SPI、 I2C 和 CAN 2.0B總線接口。芯片集成的其它功能可以在工業(yè)應(yīng)用中減少電路板空間和組件數(shù)量，例如，芯片內(nèi)置的 16MHz高精度阻容振蕩器可以省去外部時(shí)鐘信號(hào)源，上電復(fù)位（ POR）和欠壓復(fù)位（ BOR）功 能可以節(jié)省外部復(fù)位電路，強(qiáng)流限流功能可以取代外部保護(hù)器件。 新產(chǎn)品采用特殊的技術(shù)以確保可靠和強(qiáng)大功能，如雙重獨(dú)立看門狗、時(shí)鐘安全系統(tǒng)、配置選擇字節(jié)補(bǔ)充復(fù)制和 EMS復(fù)位。此外， STM8S系列還提供在應(yīng)用編程和在線編程功能，其單線調(diào)試功能采用業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的在線調(diào)試模塊。在家電、個(gè)人護(hù)理設(shè)備、電池供電設(shè)備、電動(dòng)工具、冷熱通用空調(diào)（ HVAC）設(shè)備、電機(jī)控制器、斷路器等應(yīng)用中，STM8S系列內(nèi)置的四種節(jié)能模式可以幫助開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)反應(yīng)快速的電源管理策略。 3.0V到 5.5V的電源電壓范圍還可以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程，便于既有設(shè)計(jì)的 升級(jí)。 STM8S開(kāi)發(fā)環(huán)境支持功能復(fù)雜的高端仿真器（包括代碼評(píng)估和覆蓋功能），還支持低成本的調(diào)試工具，提供免費(fèi)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）和免費(fèi)的 16KB版 C 編譯器。開(kāi)發(fā)工具還提供多個(gè)固件化的參考設(shè)計(jì)，為幫助開(kāi)發(fā)人員達(dá)到新安全法規(guī)的要求，還提供IEC60335 B類標(biāo)準(zhǔn)專用資料庫(kù)。 STM8S系列采用多種封裝形式，包括 32引腳到 80引腳的 LQFP、 20引腳到 48引腳的 QFN 和 20引腳的 TSSOP。 本設(shè)計(jì)以 STM8s105k4單片機(jī)為核心，輔以 1602液晶顯示模塊、運(yùn)算放大電路、DS18B20空氣 溫度傳感器、 TDR水分傳感器、 TDR電導(dǎo)率傳感器 、 PT100土壤溫度傳感器 組成整個(gè) 土壤三參數(shù)（電導(dǎo)率，溫度，水分） 和空氣溫度的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 其中 DS18B20 空氣 溫度傳感器、 TDR 水分傳感器、 TDR 電導(dǎo)率傳感器 、 PT100 土壤 溫度傳感器 采集到模擬信號(hào)后，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的放大，傳輸給 STM8s105k4單片機(jī)，利用 STM8s105k4單片機(jī)內(nèi)置的 10bit ADC 數(shù)模轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最后將信息顯示到 1602LCD顯示模塊上。 2.1 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成及測(cè)量原理 - 5 - 圖 2-0 土壤三參數(shù)硬件電路原理框圖 Figure0 Soil three parameters hardware circuit diagram 2.2 STM8S105k4簡(jiǎn)介 空氣 溫度傳感器 水分傳感器 電導(dǎo)率傳感器 三級(jí)運(yùn)算放大器 STM8S105k4 單片機(jī) 空氣 溫度顯示 土壤溫度顯示 電導(dǎo)率顯示 水分顯示 PC機(jī) 1602LCD 顯示模塊 兩 級(jí)運(yùn)算放大器 土壤 溫度傳感器 - 6 - 圖 2-1 STM8s105k4 管腳排列 Figure1 STM8s105k4 tube feet 注： 1.（ HS）為高吸收電流。 2.為復(fù)用功能重映射選項(xiàng)（如果相同的復(fù)用功能顯示兩次，用戶也只能選擇其中的一個(gè)，并不是其中一個(gè)是另一個(gè)的備份） 。 STM8S105k4芯片特點(diǎn) 內(nèi)核 : 高級(jí) STM8內(nèi)核，具有 3級(jí)流水線的哈佛 結(jié)構(gòu) : 擴(kuò)展指令集 存儲(chǔ)器 : 中等密度程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： 最多 32K 字節(jié) Flash； 10K 次擦寫后在 55 C環(huán)境下數(shù)據(jù)可保存 20年 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： 多達(dá) 1K 字節(jié)真正的數(shù)據(jù) EEPROM,可達(dá) 30萬(wàn)次擦寫 RAM： 多達(dá) 2K 字節(jié) 時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理 : 3.05.5V工作電壓 靈活的時(shí)鐘控制， 4個(gè)主時(shí)鐘源 低功率晶體振蕩器 外部時(shí)鐘輸入 用戶可調(diào)整的內(nèi)部 16MHz RC 內(nèi)部低功耗 128kHz RC 帶有時(shí)鐘監(jiān)控的時(shí)鐘安全保障系統(tǒng) 電源管理： 低功耗模式 (等待、活躍停機(jī)、停機(jī) ) 外設(shè)的時(shí)鐘可單獨(dú)關(guān)閉 永遠(yuǎn)打開(kāi)的低功耗上電和掉電復(fù)位 中斷管理 帶有 32個(gè)中斷的嵌套中斷控制器 6個(gè)外部中斷向量，最多 37個(gè)外部中斷 定時(shí)器 2個(gè) 16位通用定時(shí)器，帶有 2+3個(gè) CAPCOM通道 (IC、 OC 或 PWM) 高級(jí)控制定時(shí)器： 16位， 4個(gè) CAPCOM通道， 3個(gè)互補(bǔ)輸出，死區(qū)插入和靈活的同步 帶有 8位預(yù)分頻器的 8位基本定時(shí)器 自動(dòng)喚醒定時(shí)器 2個(gè)看門狗定時(shí)器： 窗口看門狗和獨(dú)立看門狗 。 通信接口 帶有同步時(shí)鐘輸出的 UART ，智能卡，紅外 IrDA， LIN 接口 。 SPI接口最高到 8Mbit/s 。 I2C 接口最高到 400Kbit/s 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 10位， 1LSB的 ADC，最多有 10路通道，掃描模式和模擬看門狗功能 。 I/O 端口 - 7 - 48腳封裝芯片上最多有 38個(gè) I/O，包括 16個(gè)高吸收電流輸出 。 非常強(qiáng)健的 I/O 設(shè)計(jì)，對(duì)倒灌電流有非常強(qiáng)的承受能力 。 開(kāi)發(fā)支持 單線接口模塊 (SWIM)和調(diào)試模塊 (DM)，可以方便地進(jìn)行在線編程和非侵入式調(diào)試 。 圖 2-2 STM8s105k4 模塊框圖 Figure2 STM8s105k4 module diagram - 8 - 2.3 DS18B20 2.3.1 DS18B20簡(jiǎn)介 DS18B20 是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS182O 之后最新推出的一種數(shù)字化單總線器件屬于新一代適配微處理器的改進(jìn)型智能溫度傳感器 8。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9-12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在 93.75ms和 750ms內(nèi) 完成 9位和 12位的數(shù)字量，并且從 Dsl8B20讀出的信息或?qū)懭?Dsl8B20 的信息僅需要一根口線 (單線接口 )讀寫，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS1SBZO 供電，而無(wú)需額外電源。因而使用DS1SBZO 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。同時(shí)其一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新的概念。 DS18B20一線總線數(shù)字化溫度傳感器支持一線總線接口，測(cè)量溫度范圍為 -55oC 計(jì) 125OC，在 -10- +85 C 范圍內(nèi)，精度為土 0.SOC。 現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。因此，數(shù)字化單總線器件 DS18B20 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如 :環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較Dsl82O 都有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來(lái)了更方便和更令人滿意的效果?？蓮V泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。 2.3.2 DS18B20的性能特點(diǎn) (1)采用 DALLAS公司獨(dú)特的單線接口方式 :DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DSI8B20的雙向通訊 9。 (2)在使用中不需要任何外圍元件。 (3)可用數(shù)據(jù)線供電，供電電壓范圍 :+3.0-+5.5V。 (4)測(cè)溫范圍 :-55- +l25 。固有測(cè)溫分辨率為 0.5 。當(dāng)在 -10 - +85 范圍內(nèi)，可確保測(cè)量誤差不超過(guò) 0.5 ，在 -55- +125 范圍內(nèi)，測(cè)量誤差也不超過(guò) 2 。 (5)通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn) 9-12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 (6)用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 (7)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DSI8B20可以并聯(lián) 在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 (8)負(fù)壓特性，即具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù) DS18B20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。但此時(shí)芯片無(wú)法正常工作。 (9)DS18BZO 的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行 9位的溫度轉(zhuǎn)換僅需 93.75ms。 (10)適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。 (11)內(nèi)含 64位激光修正的只讀存儲(chǔ) ROM，扣除 8位產(chǎn)品系列號(hào)和 8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)之后，產(chǎn)品序號(hào)占 48位。出廠前產(chǎn)品序號(hào)存入其 ROM中。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片 DS18B20。 2.3.3 Ds18B20的管 腳排列 DS18BZO 采用 3腳 PR35封裝或 8腳 SOIC 封裝。其管腳排列如圖 2-3所示 - 9 - 圖 2-3 DS18B20 的管腳排列 Figure3 The tube feet. DS18B20 I/O 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 (即單線總線 )，它屬于漏極開(kāi)路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。 UDD是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地， GND為地， NC空腳。 DS18B2O 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-4所示。它主要包括 7部分 : 1、寄生電源 ； 2、溫度傳感器 ； 3、 64位激光 (loser)ROM與單線接口 ； 4、高速 暫存器，即便筏式 RAM，用于存放中間數(shù)據(jù) : 5、 TH 觸發(fā)寄存器和 TL觸發(fā)寄存器，分別用來(lái)存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值 ； 6、存儲(chǔ)和控制邏輯 7、 8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 (CRC)發(fā)生器 。 圖 2-4 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 Figure4 The internal structure of DS18B20 block diagram (1)64位閃速 ROM的結(jié)構(gòu)如下： - 10 - 圖 2-5 64 位閃速 ROM的結(jié)構(gòu) Figure5 64 bit flash ROM structure 高 8位是 CRC 位是產(chǎn)品類型的 編號(hào)，的原因。 校驗(yàn)碼，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48位，低 8前 56位的這也是多個(gè) DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信 (2)非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限。 (3)高速暫存存儲(chǔ)器 DS18B2O 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的護(hù) RAM。后者用于存儲(chǔ) TH， TL值。數(shù)據(jù)先寫入 RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給 EZRAM。而配置寄存器為高速暫存器中的第 5個(gè)字節(jié)，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率， DS18B20工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換 為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如下： 表 2-1 配置 寄存器內(nèi)部字節(jié) Table1 Configuration register internal bytes TM R1 R0 1 1 1 1 1 低 5位一直都是 1， TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在 DS18BZO 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 O，用戶不要去改動(dòng)， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來(lái)設(shè)置分辨率，如表 2-2所示 (DS18BZO 出廠時(shí)被設(shè)置為 12位 )。 表 2-2 R1 和 R0 模式表 Table2 R1 with R0 mode R1 R2 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /mm 0 0 9位 93.75 0 1 10位 187.5 1 0 11位 750.00 1 1 12位 275.00 由表 2-2可見(jiàn)，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間兩者中權(quán)衡考慮。高速暫存存儲(chǔ)器除了配置寄存器外，還有其他 8個(gè)字節(jié)組成，其分配如下所示。 表 2-3 高速暫存其它字節(jié) Table3 High-speed temporary other bytes 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 8位 CRC 其中第 1、 2字節(jié)是溫度信息，第 3、 4字節(jié)是 TH 和 TL值，第 68字節(jié)未用，表 - 11 - 現(xiàn)為全邏輯 1；第 9字節(jié)讀出的是前面所有 8個(gè)字節(jié)的 CRC 碼，可用來(lái)保證通信正確。 當(dāng) DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 1， 2 字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后。 以 12位轉(zhuǎn)化為例說(shuō)明溫度高低字節(jié)存放形式及計(jì)算 :12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS1SBZO 的兩個(gè)高低 8位的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位。如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，即符號(hào)位 S二 O，這時(shí)只要直接將測(cè)到的數(shù)值二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，再乘以 0.0625即可得到實(shí)際溫度 ；如果 溫度小于 0，這 5 位為 1，即符號(hào)位 S 習(xí)，這時(shí)先將補(bǔ)碼變換為原碼，也就是測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再計(jì)算十進(jìn)制值，最后乘以 0.0625才能得到實(shí)際溫度。 表 2-10是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。 DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值 T與 TH、 TL作比較，若 TTH或TSetPoint*10 NextPoint； / 偏差，設(shè)定值減去當(dāng)前采樣值 pp-SumError += Error； / 積分，歷史偏差累加 dError = Error pp-LastError； / 當(dāng)前微分，偏差相減 pp-PrevError = pp-LastError； / 保存 pp-LastError = Error； return (pp-Proportion * Error+ pp-Integral * pp-SumError pp-Derivative * dError)； 其中 (pp-Proportion * Error)是比例項(xiàng)； (pp-Integral * pp-SumError)是積分項(xiàng)；(pp-Derivative * dError)是微分。 2.6 1602 顯示模塊 2.6.1 1602原理 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(guò)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。 液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果 根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（ Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（ Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（ Active Matrix）三種。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 : 線段的顯示： 點(diǎn)陣圖形式液晶由 M N 個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64行，每行有 128列，每 8列對(duì)應(yīng) 1字節(jié)的 8位，即每行由 16字節(jié)，共 16 8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上 6416 個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。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(dāng)（ 000H） =FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為 8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H，（ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8段亮線和 8條暗線組 - 22 - 成的虛線。這就是 LCD顯示的基本原理。 字符的顯示 用 LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8或 8 8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)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(diǎn)亮，為 0的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 漢字的顯示： 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 1、 3、 5右邊為 2、 4、 6根據(jù)在 LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM對(duì) 應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)直到 32B顯示完就可以 LCD上得到一個(gè)完整漢字。 2.6.2 1602字符型 LCD簡(jiǎn)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(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(zhǎng)沙太陽(yáng)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 2-16： - 23 - 圖 2-16 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物圖 Figure16 Physical character LCD 1602 2.6.3 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(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖 2-17所示： 圖 2-17 1602LCD 尺寸圖 Figure171602LCD dimension drawing 1602LCD主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 :16 2個(gè) 字符 芯片工作電壓 :4.5 5.5V 工作電流 :2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓 :5.0V 字符尺寸 :2.95 4.35(W H)mm 引腳功能說(shuō)明 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表2-5所示 : 表 2-5：引腳接口說(shuō)明表 - 24 - Table5 Pin interface specifications 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)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(hào) 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 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(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影，使用時(shí)可以通過(guò)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 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。 2.6.4 1602LCD的指令說(shuō)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 2-6所示： 表 2-6：控制命令表 Table6 Control commands 序號(hào) 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(kāi) /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)生存貯器地址 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(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM） 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 - 25 - 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)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(wú)效。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)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 2-7：基本操作時(shí)序表 Table7 Basic operation sequence table 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0 D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0 D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無(wú) 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0 D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0 D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無(wú) 讀寫操作時(shí)序如圖 2-16和 2-17所示： 圖 2-16 讀操作時(shí)序 Figure16 Read operation sequence - 26 - 圖 2-17 寫操作時(shí)序 Figure17 Write operation sequence 1602LCD的 RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)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 2-18是 1602的內(nèi)部顯示地址。 圖 2-18 1602LCD 內(nèi)部顯示地址 Figure181602LCD internal display address 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(wú)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 10-58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(lái)，我們就能看到字母 A 2.6.5 1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過(guò)程 延時(shí) 15mS - 27 - 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)