單片機(jī)的液晶顯示器設(shè)計

1、 單片機(jī)的液晶顯示器設(shè)計 摘要液晶顯示已經(jīng)是人機(jī)界面的關(guān)鍵技術(shù)。本文對基于單片機(jī)的液晶顯示控制技術(shù)進(jìn)行了研究。本文闡明單片機(jī)（89C51）控制LCD1602顯示屏的方法。首先本文闡述了LCD1602液晶屏的顯示原理，隨后通過在Proteus仿真軟件上構(gòu)建相關(guān)的仿真電路，并連接在Keil軟件編寫、編輯及編譯生成的相關(guān)的.Hex驅(qū)動程序電路仿真，成功仿真出對所需內(nèi)容的顯示。關(guān)鍵字：LCD1602、單片機(jī)、Proteus仿真目 錄1 單片機(jī)介紹11.1 單片機(jī)發(fā)展概況11.2 單片機(jī)應(yīng)用分類21.3 單片機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)31.4 單片機(jī)應(yīng)用范圍52 設(shè)計內(nèi)容和意義71.1 設(shè)計的內(nèi)容71.2 設(shè)計意義

2、73 硬件電路831 89C51系統(tǒng)83.1.1 89C51 單片機(jī)的概述83.1.2 89C51 單片機(jī)管腳說明93.2 振蕩電路外接晶體引腳113.3 復(fù)位電路123.4 LCD液晶顯示屏133.4.1 LCD1602 簡介133.4.2 LCD1602主要參數(shù)引腳功能143.4.3 LCD1602顯示模指令集154 軟件設(shè)計194.1 系統(tǒng)框圖194.2 程序204.3系統(tǒng)電路圖225 Proteus調(diào)試與仿真235.1 Proteus介紹235.1.1 功能特點(diǎn)：245.1.2 智能原理圖設(shè)計245.1.3 電路仿真功能245.1.4 協(xié)同仿真功能255.1.5 PROTEUES作用2

3、55.2 系統(tǒng)調(diào)試與仿真275.2.1 安裝與調(diào)試275.2.2 仿真27結(jié) 論29致 謝30參考文獻(xiàn)311 單片機(jī)介紹1.1 單片機(jī)發(fā)展概況單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit）常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計算機(jī)相比，單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用

4、單片機(jī)是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也

5、得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 圖1.1 單片機(jī)芯片由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由僅有CPU的專用處理器芯片發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對

6、體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的8080是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，當(dāng)時的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。盡管2000年以后ARM已經(jīng)發(fā)展出了32位的主頻超過300M的高端單片機(jī)，直到基于8031的單片機(jī)還在廣泛的使用。在很多方面單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多處理器，隨著單片機(jī)家族的發(fā)展壯大，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話

7、、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電子產(chǎn)品中都含有單片機(jī)。 汽車上一般配備40多片單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百片單片機(jī)在同時工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。1.2 單片機(jī)應(yīng)用分類單片機(jī)作為計算機(jī)發(fā)展的一個重要分支領(lǐng)域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。（1）按單片機(jī)適用范圍來區(qū)分通用與專用。例如，80C51是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè)計的；專用型單片機(jī)是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測量控

8、制電路。（2）按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分。總線型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。圖1.2 非總線型單片機(jī)（3）按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。1

9、.3 單片機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)1. 運(yùn)算器。運(yùn)算器由運(yùn)算部件算術(shù)邏輯單元（Arithmetic & Logical Unit，簡稱ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸入來源為兩個8位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。ALU能完成對這兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。例如，兩個數(shù)6和7相加，在相加之前，操作數(shù)6放在累加器中，7放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時，ALU即把兩個數(shù)相加并把結(jié)果13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容6。運(yùn)算器有兩個功能：(1) 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。(2) 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測試，

10、如零值測試或兩個值的比較。運(yùn)算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術(shù)操作產(chǎn)生一個運(yùn)算結(jié)果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個判決。2.控制器?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即協(xié)調(diào)和指揮整個微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有：(1) 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。(2) 對指令進(jìn)行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，以便于執(zhí)行規(guī)定的動作。(3) 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動的方向。微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把ALU、計數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲器、輸

11、入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路，實現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。3.主要寄存器（1）累加器A累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時它有雙功能：運(yùn)算前，用于保存一個操作數(shù)；運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。（2）數(shù)據(jù)寄存器DR數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)總線向存儲器和輸入/輸出設(shè)備送（寫）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等等。（3）指令寄存器IR和指令譯碼器ID指令包括操作碼和操作數(shù)。指令寄存器是用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條

12、指令時，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時，必須對操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。（4）程序計數(shù)器PCPC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內(nèi)存單元地址（即程序的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。（5）地址寄存器AR地址寄存器用于保存當(dāng)前CPU所要訪問的內(nèi)存單元或I/O設(shè)備的地址。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地

13、址信息，直到內(nèi)存讀/寫操作完成為止。顯然，當(dāng)CPU向存儲器存數(shù)據(jù)、CPU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當(dāng)CPU和外圍設(shè)備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。1.4 單片機(jī)應(yīng)用范圍單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用

14、說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。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，大致可分如下幾個范疇： （1）智能儀器：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，可實現(xiàn)諸如電壓、電流、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。（2）工業(yè)控

15、制：單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、功耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、擴(kuò)展靈活和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，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)、通信系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、無線感知系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、機(jī)器人等應(yīng)用控制系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。（3）家用電器：家用電器廣泛采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、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)備和白色家電等。（4）網(wǎng)絡(luò)和通信：現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計算機(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，通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機(jī)智能控制

16、，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機(jī)等。（5）設(shè)備領(lǐng)域：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。（6）模塊化系統(tǒng)：某些專用單片機(jī)設(shè)計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計算機(jī)的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，

17、這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。（7）汽車電子：單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動機(jī)智能電子控制器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、abs防抱死系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、胎壓檢測等。此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。2 設(shè)計內(nèi)容和意義1.1 設(shè)計的內(nèi)容課程設(shè)計是在校學(xué)生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結(jié)合的橋梁和紐帶。單片機(jī)課程設(shè)計，要求學(xué)生更多的完成軟硬結(jié)合的動手實踐方案，解決目前學(xué)生課程設(shè)計過程中普 遍存在的缺乏動手能力的現(xiàn)象.熟悉掌握1602液晶，和128

18、62液晶的原理，并會編程實現(xiàn)在液晶上顯示出自己的基本信息。1.2 設(shè)計意義 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。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單。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(diǎn)：（1）顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，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(diǎn)。因此，液晶顯示器畫

19、質(zhì)高且不會閃爍。（2）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。(3）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。(4)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。3 硬件電路31 89C51系統(tǒng)3.1.1 89C51 單片機(jī)的概述該系列單片機(jī)是采用高性能的靜態(tài)80C51設(shè)計由先進(jìn)CMOS工藝制造并帶有非易失性Flash 程序存儲器全部支持12時鐘和6時鐘操作P89C51X2和P89C52X2/54X2/58X2分別包含128

20、字節(jié)和256字節(jié)RAM32條 I/O口線3個16位定時/計數(shù)器6輸入4優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)1個串行I/O 口可用于多機(jī)通信I/O擴(kuò)展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。 此外由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計可提供很寬的操作頻率范圍頻率可降至0可實現(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電模式空閑模式和掉電模式空閑模式凍結(jié)CPU但RAM定時器串口和中斷系統(tǒng)仍然工作掉電模式保存RAM 的內(nèi)容但是凍結(jié)振蕩器導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作由于設(shè)計是靜態(tài)的時鐘可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù)運(yùn)行可從時鐘停止處恢復(fù)。圖3.1 89C51引腳圖3.1.2 89C51 單片機(jī)管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。 工作電壓為5VP0口：P

21、0口為一個8位漏級開路雙向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，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩

22、沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，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，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)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個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

23、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，如下表所示： 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（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許

24、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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不

25、出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2 振蕩電路外接晶體引腳XTAL119腳 XTAL218腳圖3.2 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2

26、懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的

27、晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。3.3 復(fù)位電路在振蕩器運(yùn)行時，有兩個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來

28、抑制噪聲，它的輸出在每個機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時鐘頻率選用6MHz時，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如圖3.3所示：圖3.3 常用復(fù)位電路圖3.4 LCD液晶顯示屏3.4.1 LCD1602 簡介1602是指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。1602 液晶

29、顯示： 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160 個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼 是 01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。 1602 識別的是 ASCII 碼，試驗可以用 ASCII 碼直接賦值。VSS、 VDD、 V0 一般接地接電源（+5V） 液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（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

30、比度）。 RS 為寄存器選擇，高電1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電0時選擇指令寄存器。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。E(或 EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。RS為數(shù)據(jù)/命令選擇端，當(dāng)此腳為高電平時，可以對1602進(jìn)行數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸操作，而為電平時，則是進(jìn)行命令字節(jié)的傳輸操作。R/W為讀寫選擇端。當(dāng)此腳為高電平可對LCD1602進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作，反之進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作。下圖為LCD1602的讀操作時序和寫操作時序。1602 通過 D0D7 的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)置： 0011 0000 0x38 設(shè)置 16×2 顯示、5×7 點(diǎn)

31、陣，位數(shù)據(jù)接口；顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置；0000 1DCB 當(dāng)D顯示(1 有效)、 光標(biāo)顯示(1 有效)、 光標(biāo)閃爍(1 有效)0000 01NS N=1(讀 C B 或?qū)懸粋€字符后地址指針加 1 &光標(biāo)加 1)，N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減 1 &光標(biāo)減 1)，S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示左移)，S =0 當(dāng)寫一個字 符后，整屏顯示不移動數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+ 地址碼(0-27H，40-67H),其他設(shè)置：01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。寫指令08H 是關(guān)閉顯示 ，寫指令

32、01H 顯示清屏， 寫指令06H光標(biāo)移動設(shè)置 ，寫指令0cH 顯示開及光標(biāo)設(shè)置。當(dāng)我們要寫指令字，設(shè)置LCD1602的工作方式時：需要把RS置為低電平，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0D7，最后E引腳一個高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。當(dāng)我們要寫入數(shù)據(jù)字，在1602上實現(xiàn)顯示時：需要把RS置為高電平，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0D7，最后E引腳一個高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。圖3.4 LCD1602讀寫時序3.4.2 LCD1602主要參數(shù)引腳功能 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字

33、符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm引腳功能說明LCD1602引腳如圖3.5所示圖3.5引腳圖的功能如表3-1所示表3-1 LCD引腳功能3.4.3 LCD1602顯示模指令集（1）清屏功能：清DDROM值和AC值（2）歸位功能：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H（3）輸入方式設(shè)置功能：設(shè)置光標(biāo)，畫面移動方式。其中：I/D=1：數(shù)據(jù)讀寫操作后，AC 自加一；I/D=0：數(shù)據(jù)讀寫操作后，AC 自減一；S=1：數(shù)據(jù)讀寫操作，畫面平移；S=0：數(shù)據(jù)讀寫操作，畫面不動；（4）顯示開關(guān)控制功能：設(shè)置顯示、光標(biāo)和閃爍開關(guān)。其中：D 表示顯示開關(guān)，D=1 為開，D=0 為關(guān)；C 表示光標(biāo)

34、開關(guān)，C=1 為開，C=0 為關(guān)；B 表示閃爍開關(guān)，B=1 為開，B=0 為關(guān)。（5）光標(biāo)、畫面位移功能：光標(biāo)、畫面移動。其中：S/C=1 畫面移動一個字符位；S/C=0 光標(biāo)移動一個字符位；R/L=1:右移；R/L=0 左移。（6）功能設(shè)置功能：工作方式設(shè)置（初始化指令）。其中：DL=1，8 位數(shù)據(jù)接口；DL=0，4 位數(shù)據(jù)接口；N=1，兩行顯示；N=0，一行顯示；F=1，5*10 點(diǎn)陣顯示；F=0,5*7 點(diǎn)陣顯示。（7）CGRAM 地址設(shè)置功能：設(shè)置CGRAM 地址，A5A0=03FH。（8）DDRAM 地址設(shè)置功能：設(shè)置DDRAM 地址。其中：N=0，一行顯示A6A0=04FH；N=1

35、 兩行顯示，首行A6A0=02FH，次行A6A0=4067H。（9）讀BF 及AC 值功能：讀忙BF 和地址計數(shù)器AC 的值。其中：BF=1：忙，BF=0：準(zhǔn)備好。此時AC 值意義為最近一次地址設(shè)置（CGRAM 或DDRAM）定義。（10）寫數(shù)據(jù)功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，數(shù)據(jù)寫入CGRAM 或DDRAM 中。（11）讀數(shù)據(jù)功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，從CGRAM 或DDRAM 數(shù)據(jù)讀出。4 軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)框圖開 始 對LCD1602A進(jìn)行初始化 判是否有按鍵按下 否 掃描按鍵延時 首行掃描字R3列掃描送P1掃描、判行確定鍵值鍵值入棧保護(hù)鍵值轉(zhuǎn)化為ASII碼，存入寄存器判釋放按鍵 否

36、 判第七位是否為0繼續(xù)掃描否LCD1602A寫命令 顯 示延 時結(jié) 束4.2 程序#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table="Men Hong Sheng"uchar code table1="JIA YOU!"sbit rs=P35;sbit rw=P36;sbit ep=P34;uchar a;void cao(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0

37、;y-);void zl(uchar com)rs=0;P0=com;cao(5);ep=1;cao(10);ep=0;void sj(uchar shu)rs=1;P0=shu;cao(5);ep=1;cao(10);ep=0;void init()rw=0;zl(0x38);zl(0x0c);zl(0x06);/zl(0x80+0x10);void main()init();for(a=0;a<13;a+)sj(tablea);cao(20);zl(0x80+0x40);for(a=0;a<8;a+)sj(table1a);cao(20);/for(a=0;a<16;a+

38、)/zl(0x18);/cao(200);/while(1);4.3系統(tǒng)電路圖 圖4.1 系統(tǒng)未運(yùn)行電路圖5 Proteus調(diào)試與仿真5.1 Proteus介紹Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他

39、系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。proteus仿真開發(fā)平臺是由英國labcenter公司開發(fā)的，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與仿真平臺，是一個完整的硬件、軟件設(shè)計仿真平臺，包括原理圖輸入系統(tǒng)isis、帶擴(kuò)展的prospice混合模型仿真器、動態(tài)器件庫、高級圖形分析模塊和處理器虛擬系統(tǒng)仿真模型vsm，主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。1.可以仿真數(shù)千種模擬、數(shù)字器件和集成電路，并且提供了大量的動態(tài)仿真器件，使仿真運(yùn)行效果更逼真；支持多種型號的微處理器、微控制器芯片的仿真，如51系列、pic系列、avr系列單片機(jī)、摩托羅拉的68mh1l系列，以及phi

40、lips的lpc系列arm芯片等。2.proteus的仿真是基于spice3f5的，因此它也能像其他的eda軟件那樣對各種分立與集成的模擬、數(shù)字進(jìn)行電路分析，如模擬分析、數(shù)字分析、混合信號分析、頻率分析等。3.提供了虛擬示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、計數(shù)器、電表、虛擬終端（virtualterminal使用電腦的鍵盤和顯示器通過串口與外部的單片機(jī)系統(tǒng)通訊）等虛擬儀器儀表供選用。4.由isis及ares兩大功能模塊構(gòu)成，既能夠進(jìn)行sch（原理圖）的設(shè)計，也能夠進(jìn)行pcb（印制板）的設(shè)計，并且在isis環(huán)境中能夠?qū)υO(shè)計的電路進(jìn)行交互式實時仿真。5.能和keil、matlab等軟件整合使用，使得用

41、戶可以在設(shè)計中直接編輯修改源代碼，并即時觀察運(yùn)行效果。5.1.1 功能特點(diǎn)：Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1原理布圖2PCB自動或人工布線3SPICE電路仿真4互動的電路仿真用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。5仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。5.1

42、.2 智能原理圖設(shè)計豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。5.1.3 電路仿真功能ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真。超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計仿真器件，Labcenter也在不斷

43、地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等。生動的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動。5.1.4 協(xié)同仿真功能支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/5

44、2、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機(jī)串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信；實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿

45、真、CCP/ECCP仿真；編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。5.1.5 PROTEUES作用 在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實物運(yùn)行狀態(tài)和過程。PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實驗硬件高

46、度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實驗教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計的靈活性、提供了實驗室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺隨著科技的發(fā)展，“計算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。使用Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計，是虛擬仿真技術(shù)和計算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計和全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用 Proteus 進(jìn)行