畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)易計(jì)算器設(shè)計(jì)

1、 引言計(jì)算器（calculator）是微型電子計(jì)算機(jī)的一種特殊類型。它與一般通用計(jì)算機(jī)的主要區(qū)別在于程序輸入方式的不同。計(jì)算器的程序一般都已經(jīng)固定，只需按鍵輸入數(shù)據(jù)和運(yùn)算符號(hào)就會(huì)得出結(jié)果，很容易就能掌握。而一般計(jì)算機(jī)的程序可以根據(jù)需要隨時(shí)改動(dòng)，或重新輸入新的程序。簡(jiǎn)易計(jì)算器主要用于加減乘除；科學(xué)計(jì)算器，又增添了初等函數(shù)運(yùn)算（有的還帶有數(shù)據(jù)總加、求平均值等統(tǒng)計(jì)運(yùn)算）?，F(xiàn)代電子計(jì)算器首次問(wèn)世是1963年。那時(shí)的計(jì)算器是臺(tái)式的，在美國(guó)波士頓的電子博覽會(huì)上展出過(guò)。與計(jì)算機(jī)相比，它小巧玲瓏，計(jì)算迅捷，一般問(wèn)題不必事先編寫復(fù)雜的程序。 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成程度越來(lái)越高，單片機(jī)已可以

2、在一塊芯片上同時(shí)集成cpu、存儲(chǔ)器、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器、ad轉(zhuǎn)換器、da轉(zhuǎn)換器等多種電路，這就很容易將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合，組成智能化測(cè)量控制系統(tǒng)。這種技術(shù)促使機(jī)器人技術(shù)也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前人們已經(jīng)完全可以設(shè)計(jì)并制造出具有某些特殊功能的簡(jiǎn)易智能機(jī)器人。隨著社會(huì)需求，計(jì)算器也從原有單一的數(shù)字加減計(jì)算演變?yōu)閺?fù)雜的多種運(yùn)算。現(xiàn)在不在單一的在某一方面而是涉及到生活的方方面面.由于我對(duì)知識(shí)掌握的不夠熟練，重點(diǎn)不夠清楚，導(dǎo)致在重點(diǎn)與非重點(diǎn)處花費(fèi)的時(shí)間不成比例，進(jìn)度緩慢，這是設(shè)計(jì)沒(méi)能全部完成的部分原因。目前只做到按鍵與顯示的結(jié)合（即在顯示器上可以顯示數(shù)字鍵還有命令

3、鍵+-*/ =清零）；加法子程序已經(jīng)編寫成功并嚴(yán)整無(wú)誤，但在整體調(diào)試中未能圓滿實(shí)現(xiàn)，本部分正在調(diào)試中。等調(diào)試成功后，其它運(yùn)算子程序的問(wèn)題將迎刃而解。目錄引言1目錄21.簡(jiǎn)易計(jì)算器的設(shè)計(jì)方案31.1硬件部分設(shè)計(jì)方案31.2軟件部分設(shè)計(jì)31.3 硬件設(shè)計(jì)原理圖42. 簡(jiǎn)易計(jì)算器部分電路設(shè)計(jì)52.1 at89c51常用指令52.2 顯示及顯示接口112.3 鍵盤、液晶顯示的組合接口182.4 算術(shù)邏輯運(yùn)算處理213.總設(shè)計(jì)電路及調(diào)試24致謝30參考文獻(xiàn)311.簡(jiǎn)易計(jì)算器的設(shè)計(jì)方案1.1硬件部分設(shè)計(jì)方案1 單片機(jī)部分 單片機(jī)以at89c51來(lái)做為核心元器件。2 按鍵部分 方案一：采用4*4行列式鍵盤，

4、分別設(shè)定數(shù)字鍵和功能鍵，采用查詢方式，每次有鍵按下時(shí)，先判斷是實(shí)數(shù)字鍵還是功能鍵。但是這種方式采用了大量的i/o口線。 方案二：采用獨(dú)立式按鍵。獨(dú)立式按鍵接口電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單. 但是在本實(shí)驗(yàn)中根據(jù)實(shí)際的需要19個(gè)按鍵，所以我們采用方案二。3 顯示部分在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有l(wèi)ed（發(fā)光二極管顯示器）、lcd液晶顯示器以及crt接口。方案一：使用8位led數(shù)碼管來(lái)做顯示。led顯示器是是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器件，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段led，這種顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種，它具有成本低廉、配置靈活和單片機(jī)接口方便等特點(diǎn)。方案二：使用液晶顯示器來(lái)顯示。

5、液晶是介于固態(tài)和液態(tài)間的有機(jī)化合物，將其加熱會(huì)變成透明液態(tài)，冷卻后變成結(jié)晶的混濁固態(tài)。在電機(jī)的作用下，產(chǎn)生冷熱變化，從而影響它的透光性，來(lái)達(dá)到顯示的目的。lcd還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)（1）低壓、微功耗（2）顯示信息量大（3）長(zhǎng)壽命（4）無(wú)輻射，無(wú)污染。1.2軟件部分設(shè)計(jì)軟件部分的設(shè)計(jì)思路是將整個(gè)程序劃分為鍵盤掃描部分，顯示部分，運(yùn)算程序部分，清屏顯示部分。對(duì)于其中的鍵盤掃描部分在編寫時(shí)又分為動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)掃描；運(yùn)算程序部分包括加、減、乘、除四個(gè)子程序。軟件流程大致如下：開(kāi)始，然后是系統(tǒng)的初始化，進(jìn)行鍵盤掃描，對(duì)掃描的鍵值進(jìn)行判斷（分為數(shù)字鍵和功能鍵），如果是數(shù)字鍵，執(zhí)行數(shù)字鍵處理子程序，即顯示數(shù)字

6、并將數(shù)值存儲(chǔ)；如果是命令鍵，即先判斷是否為清屏，如為清屏鍵，則執(zhí)行清屏子程序，若為+-*/運(yùn)算鍵則顯示相應(yīng)的符號(hào)并存儲(chǔ)結(jié)果，若都不是則為=鍵，即要先判斷上個(gè)符號(hào)位，然后調(diào)用對(duì)應(yīng)的運(yùn)算子程序運(yùn)算，就可以得到需要的結(jié)果。1.3 硬件設(shè)計(jì)原理圖簡(jiǎn)易計(jì)算器大致分為：?jiǎn)纹瑱C(jī)、液晶顯示、鍵盤三大部分。因此，總的電路設(shè)計(jì)方案以單片機(jī)at89c51來(lái)做為核心元器件，外圍采用4*4行列式鍵盤作為輸入，采用lcm1602液晶顯示器來(lái)做輸出控制部分單片機(jī)輸入部分鍵盤輸出部分液晶 圖 1.1 硬件設(shè)計(jì)框圖2. 簡(jiǎn)易計(jì)算器部分電路設(shè)計(jì)2.1 at89c51常用指令at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器

7、（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1主要特性：與mcs-51 兼容4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命：1000寫/擦循環(huán)， 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 。全靜態(tài)工作：0hz-24hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部ram32可編程

8、i/o線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2 管腳說(shuō)明：如圖2.1 vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被

9、外部下拉為低電平，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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)。p

10、3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51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

11、閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。圖2.1 at89c51芯片管腳圖3. 單片機(jī)的復(fù)位：電路如圖2.2所示.rst：復(fù)位輸入,在reset（圖中表示為rst ）輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化.。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。mcs-51resmcs-51res +5v +5v 圖2.2 復(fù)位電路在振蕩運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使res 引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩器周期）的高電平。cpu在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直至res端電平變低。復(fù)位期間不產(chǎn)生ale及psen信號(hào)。內(nèi)部復(fù)位操作使堆棧指示器sp為07h

12、，各端口都為1（p0-p3口的內(nèi)容均勻0ffh），特殊功能寄存器都復(fù)位為0，但不影響ram的狀態(tài)。當(dāng)res引腳返回低電平以后，cpu從0地址開(kāi)始執(zhí)行程序。圖2.2（a）為加電自動(dòng)復(fù)位電路。加電瞬間，res 端的電位與vcc相同，隨著rc 電路充電電流的減小res的電位下降，只要rst 端保持10毫秒以上的高電平就能使mcs-51單片機(jī)有效地復(fù)位，復(fù)位電路中的rc 參數(shù)通常由實(shí)驗(yàn)調(diào)整。當(dāng)振蕩頻率選用6mhz時(shí)，c選22uf，r選1k，便能可靠地實(shí)現(xiàn)加電自動(dòng)復(fù)位，若采用rc電路接斯密特電路的輸入端，斯密特電路輸出端接mcs-51和外圍電路的復(fù)位端，能使系統(tǒng)可靠地同步復(fù)位。圖2.2（b）為人工復(fù)位電

13、路。 ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)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(guò)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(wú)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

14、效。但在訪問(wèn)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）。4振蕩器特性：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(lái)自反向振蕩器的輸出。xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不

15、接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ale管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。

16、5.特殊功能寄存器mcs-51單片機(jī)內(nèi)的鎖存器、定時(shí)器、串行口數(shù)據(jù)緩沖器以及各種控制寄存和狀態(tài)寄存器都是以特殊功能寄存器的形式出現(xiàn)的，它們分散地分布在內(nèi)部ram地址空間范圍，（1）累加器a最常用的特殊功能寄存器，大部分單操作數(shù)指令的操作取自累加器，很多雙操作數(shù)指令的一個(gè)操作數(shù)取自累加器。加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算指令的運(yùn)算結(jié)果都存放在累加器a或a、 b寄存器對(duì)中。指令系統(tǒng)中用a作為累加器的助記符。（2）b寄存器b寄存器是乘除法指令中常用的寄存器。乘法指令的兩個(gè)操作數(shù)分別取自a和b ，其結(jié)果存放在a b寄存器對(duì)中。除法指令中，被除數(shù)取自a，除數(shù)取自b，商數(shù)存在放于a，余數(shù)存放于b。在其它指令中，b寄

17、存器可作為ram中的一個(gè)單元來(lái)使用。（3） 程序狀態(tài)字psw程序狀態(tài)字是一個(gè)8位寄存器，它包含了程序狀態(tài)信息。此寄存器各位的含義參見(jiàn)圖2-8，其中psw1未用。其它各位說(shuō)明如下： 表2.1 寄存器各位含義cyacf0rs1rs0ov-p cy（psw7）進(jìn)位標(biāo)志在執(zhí)行某些算術(shù)和邏輯指令時(shí)，可以被硬件或軟件置位或清零。在布爾處理機(jī)中它被認(rèn)為是位累加器，其重要性相當(dāng)于一般中央處理機(jī)中的累加器a。 ac（psw6）輔助進(jìn)位標(biāo)志當(dāng)進(jìn)行加法或減法操作而產(chǎn)生由低4位數(shù)（bcd碼一位）向高4位數(shù)進(jìn)位或借位時(shí)，ac將被硬件置位，否則就被清零。ac被用于bcd碼調(diào)整。詳見(jiàn)da a指令。 f0（psw5）用戶標(biāo)志

18、位f0是用戶定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)記，用軟件來(lái)使它置位或清零。該標(biāo)志位狀態(tài)一經(jīng)設(shè)定，可由軟件測(cè)試f0，以控制程序的流向。 rs1，rs0（psw4，psw3）寄存器區(qū)選擇控制位可以用軟件來(lái)置位或清零以確定工作寄存器區(qū)。rs1，rs0與寄存器區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2-3。 ov（psw2）溢出標(biāo)志：當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí)，由硬件置位或清零，以指示溢出狀態(tài)。當(dāng)執(zhí)行加法指令add時(shí)，位6向位7有進(jìn)位而位7不向cy進(jìn)位時(shí)，或位6不向位7進(jìn)位而位7向cy進(jìn)位時(shí)，溢出標(biāo)志ov置位，否則清零。溢出標(biāo)志常用于add和subb指令對(duì)帶符號(hào)數(shù)作加減運(yùn)算時(shí)，ov=1表示加減運(yùn)算的結(jié)果超出了目的寄存器a所能表示的帶符號(hào)數(shù)（2的補(bǔ)碼）的

19、范圍（-128-+127），在mcs-51中，無(wú)符號(hào)數(shù)乘法指令mul的執(zhí)行結(jié)果也會(huì)影響溢出標(biāo)志。若置于累加器a和寄存器b的兩個(gè)數(shù)的乘積超過(guò)255時(shí)，ov=1，否則ov=0。此積的高8位放在b內(nèi)，低8位放在a內(nèi)。因此，ov=0意味著只要從a中取得乘積即可，否則要從b a寄存器對(duì)中取得乘積。除法指令div也會(huì)影響溢出標(biāo)志。當(dāng)除數(shù)為0時(shí)，ov=1，否則ov=0。 p（psw0）奇偶標(biāo)志每個(gè)指令周期都由硬件來(lái)置位或清“0”，以表示累加器a 中1的位數(shù)的奇偶數(shù)。若1的位數(shù)為奇數(shù)，p置“1”，否則p清“0”。p標(biāo)志位對(duì)串行通信中的數(shù)據(jù)傳輸有重要的意義，在串行通信中常用奇偶校驗(yàn)的辦法來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

20、在發(fā)送端可根據(jù)p的值對(duì)數(shù)據(jù)的奇偶置位或清零。通信協(xié)議中規(guī)定采用奇校驗(yàn)的辦法，則p=0時(shí)，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)（假定由a取得）的奇偶位置位，否則就清0。（4）棧指針棧指針sp是一個(gè)8位特殊功能寄存器。它指示出堆棧頂部在內(nèi)部ram中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，sp初始化為07h，使得堆棧事實(shí)上由08h 單元開(kāi)始?？紤]到08h-1fh單元分屬于工作寄存器區(qū)1-3，若程序設(shè)計(jì)中要用到這些區(qū)，則最好把sp值改置為1fh或更大的值，sp的初始值越小，堆棧深度就可以越深，堆棧指針的值可以由軟件改變，因此堆棧在內(nèi)部ram中的位置比較靈活。除用軟件直接改變sp值外，在執(zhí)行push，pop指令，各種子程序調(diào)用，中斷響應(yīng)，子程序返回（

21、ret）和中斷返回（reti）等指令時(shí)，sp值將自動(dòng)調(diào)整。（5）數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針dptr是一個(gè)16位特殊功能寄存器，其高位字節(jié)寄存器用dph表示，低位字節(jié)寄器用dpl表示，既可以作為一個(gè)16位寄存器dptr來(lái)處理，也可以作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器dpl和dpl來(lái)處理。dptr主要用來(lái)存放16位地址，當(dāng)對(duì)64kb外部存儲(chǔ)器尋址時(shí)，可作為間址寄存器用?？梢杂孟铝袃蓷l傳送指令：movx a，dptr和movx dptr，a。在訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器時(shí)，dptr可用作基址寄存器，有一條采用基址+變址尋址方式的指令movc a，a+dptr，常用于讀取存放在程序存儲(chǔ)器內(nèi)的表格常數(shù)。2.2 顯示及顯示接口1 單片機(jī)

22、引腳及常用命令簡(jiǎn)介：本次設(shè)計(jì)在顯示部分采用的是lcm1602b，它是一個(gè)雙行顯示的液晶顯示器。其采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中:第1腳：vss為地電源第2腳：vdd接5v正電源第3腳：v0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，接地電源時(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：rw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rw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rw為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平rw為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。

23、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1516腳：分別為背光燈正負(fù)極，a接正極， k接負(fù)極。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，如表3-1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， 表 2.2 點(diǎn)陣字符圖形表 高位低位00000010001101000101011001110000cgram(1)0pp0001（2）！1aqa q0010（3）“2brb r0011（4）#3csc s0100（5）$4dtd t0101（6）%5eueu0

24、110（7）6fvf v0111（8）7gwgw1000（1）(8hxhx1001（2）)9iyiy1010（3）*：jzjz1011（4）+；kk1100（5） nn 。1111（8）/?oo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”。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3-2所示，它的讀寫操作、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0

25、0h 。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 （

26、有些模塊是 dl：高電平時(shí)為8位總線，低電平時(shí)為4位總線）。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) 。 表 2.3 液晶控制指令表指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d0清顯示000001光標(biāo)返回00001*置輸入模式0001i/ds顯示開(kāi)/關(guān)控制001dcb光標(biāo)或字符移位01s/cr/l*置功能1dlnf*置字符發(fā)生存貯器地址字符發(fā)生存貯器地址（agg）置數(shù)據(jù)存貯器地址顯示數(shù)據(jù)存貯器地址（add）讀忙標(biāo)志或地址

27、bf計(jì)數(shù)器地址（ac） 寫數(shù)到cgram或ddram要寫的數(shù)從cgram或ddram讀數(shù)讀出的數(shù)據(jù)2液晶顯示模塊與單片機(jī)的連接方式單片機(jī)at89c51與lcd模塊（lcm）的接口方式有兩種1. 直接訪問(wèn)方式的接口電路是將液晶顯示模塊lcm掛接在at89c51的總線上，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)總線的讀寫實(shí)現(xiàn)對(duì)lcd的控制。2. 間接控制方式可分為4位總線和8位總線兩種方式，4位數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需傳輸兩遍，相對(duì)比較麻煩，本設(shè)計(jì)采用間接連接方式，在此重點(diǎn)討論8位總線方式。其電路圖如圖2-4所示。對(duì)應(yīng)與2.3圖，lcd的8位數(shù)據(jù)總線與at89c51的p1口相連，三個(gè)控制端口rs、r/w和e分別接at89c51的p3.0、

28、p3.1、p3.3管腳，根據(jù)程序設(shè)計(jì)的不同也可選用p3口的其它管腳。vl是lcd的對(duì)比度調(diào)節(jié)端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，本電路使用1k的電位器來(lái)調(diào)整對(duì)比度，也可直接串接一個(gè)電阻到地。單片機(jī)要寫入指令時(shí)rs為低電平；單片機(jī)要寫入數(shù)據(jù)時(shí)rs為高電平；r/w為高電平時(shí)讀取數(shù)據(jù)，r/w為低電平時(shí)寫入數(shù)據(jù)。需要背光時(shí)，bla串接一個(gè)限流電阻接vdd，blk接地。9管腳的復(fù)位端分別接10uf極性電容和10k電阻，電容接電源，電阻接地，同時(shí)復(fù)位端通過(guò)按鍵接電源，當(dāng)按鍵按下時(shí)單片機(jī)復(fù)位。lcd初始化是必需的，包括清除顯示，設(shè)置工作方式、光標(biāo)閃爍設(shè)置等。工作方式設(shè)置為：dl=1，為8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度接

29、口；n=1，為兩行顯示；f=0，為5*7點(diǎn)陣字符。 圖 2.3 lcd1602與單片機(jī)的間接連接電路在顯示部分，先設(shè)計(jì)了lcd初始化的程序，其次完成了顯示程序的設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)要的介紹lcd顯示過(guò)程中用到的個(gè)子程序（1） 系統(tǒng)初始化（單片機(jī)定義、lcd初始化）2.3 鍵盤、液晶顯示的組合接口在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)有按鍵或鍵盤。例如復(fù)位用的復(fù)位鍵，功能轉(zhuǎn)換用的功能鍵以及數(shù)據(jù)輸入用的數(shù)字鍵盤等。按鍵或鍵盤中的每一個(gè)鍵都賦予特定的功能，他們通過(guò)借口電路與單片機(jī)相連。通過(guò)軟件了解按鍵的狀態(tài)及鍵信息的輸入，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行該功能鍵的功能處理程序，鍵盤的接口方法有多種，但

30、鍵輸入過(guò)程軟件結(jié)構(gòu)基本是一樣的。對(duì)鍵盤上的每一個(gè)鍵，都有一個(gè)編號(hào)，（即鍵號(hào)），cpu可采用中斷方式或查詢方式了解有無(wú)按鍵按下，并檢查是哪一個(gè)按鍵按下，確定鍵號(hào)，將該鍵號(hào)送如累加器a，然后通過(guò)散轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。最后返回到原處。2.3.1 鍵盤接口和鍵輸入軟件中應(yīng)解決的幾個(gè)問(wèn)題1.消除鍵抖動(dòng)按鍵的合斷都存在一個(gè)抖動(dòng)的暫態(tài)過(guò)程，。這種抖動(dòng)的暫態(tài)過(guò)程約經(jīng)過(guò)510ms的時(shí)間，人發(fā)肉眼是覺(jué)察不到的，但對(duì)高速的cpu是有反應(yīng)的，可能差生誤差處理，為了按鍵的動(dòng)作一次，僅做一次處理，必須采取措施一消除抖動(dòng)。消除抖動(dòng)的措施有兩種：硬件消抖和軟件消抖。硬件消除抖動(dòng)可用簡(jiǎn)單的r-s觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成

31、，軟件消除抖動(dòng)是用延時(shí)來(lái)躲過(guò)暫態(tài)抖動(dòng)過(guò)程，執(zhí)行一段大于10ms的延時(shí)程序后，再讀取穩(wěn)定的鍵狀態(tài)。2.鍵編碼及鍵值 一組案件或鍵盤都要通過(guò)i/o口線查詢按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。根據(jù)鍵盤結(jié)構(gòu)不同，采用不同的編碼方法。但無(wú)論有無(wú)編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中的數(shù)值相對(duì)應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)案件功能程序的散轉(zhuǎn)。順序排列鍵編碼。如圖：采用此種方法，鍵值的形成要根據(jù)i/o線的狀態(tài)來(lái)做相應(yīng)處理。鍵碼可按下式形成： 鍵碼= 行首鍵號(hào) + 列號(hào)3.鍵盤的檢測(cè)方法對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，鍵盤掃描只是cpu工作的一部分，鍵盤處理只是在有鍵按下時(shí)才有意義。對(duì)是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。2.3

32、.2 行列式鍵盤工作原理 行列式鍵盤又稱矩陣式鍵盤。用i/o線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置行列的交點(diǎn)上，例如4*4的行列結(jié)構(gòu)可組成16個(gè)鍵的鍵盤。因此在案件數(shù)量較多時(shí)，可節(jié)省i/o口線。(1) 行列式鍵盤的接口行列式鍵盤的接口方法有許多，例如直接接口與單片機(jī)的i/o上；用擴(kuò)展的并行i/o接口；用串行口擴(kuò)展并行i/o接口；利用一種可編程的鍵盤、顯示接口芯片進(jìn)行接口等。其中，利用擴(kuò)展的并行i/o接口方法方便靈活，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中比較常用。（2）鍵盤工作原理按鍵設(shè)置在行、列線的交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線通過(guò)上拉電阻接+5v，被置位在高電平狀態(tài)。對(duì)鍵盤的工作過(guò)程可分為兩步：第一步是cpu首先檢測(cè)鍵盤上是否有鍵按下；第二步是識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下。檢測(cè)鍵盤上有無(wú)按鍵按下可采用查詢工作方式、定時(shí)掃描方式和中斷工作方式。查詢工作方式：鍵盤中有無(wú)鍵按下是有列線送如入全掃描字，讀入行線狀態(tài)來(lái)判別的。其方法是：所有列線置低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器a中。如果有鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉低至低電平