基于單片機(jī)的自動(dòng)停車收費(fèi)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，汽車的社會(huì)擁有量不斷增加，越來越多的人加入了購車行列，私家車的數(shù)量越來越大，汽車停車場(chǎng)的數(shù)量將隨之增加，規(guī)模不斷擴(kuò)大，這給停車場(chǎng)的車輛管理系統(tǒng)(停車效率、停車安全)提出了新的挑戰(zhàn)。汽車數(shù)量的劇增和停車場(chǎng)地的相對(duì)短缺，使得停車場(chǎng)的管理收費(fèi)問題凸現(xiàn)。特別是大型超市的臨時(shí)停車場(chǎng)管理收費(fèi)更加困難。該停車收費(fèi)系統(tǒng)操作簡單，價(jià)格低廉，安裝調(diào)試方便，很好地解決了臨時(shí)停車場(chǎng)的管理和收費(fèi)問題。傳統(tǒng)的停車計(jì)費(fèi)方式存在著一些不足，針對(duì)這些不足，設(shè)計(jì)了一個(gè)采用單片機(jī)計(jì)費(fèi)方式的自動(dòng)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)，為臨時(shí)停車場(chǎng)提供了一個(gè)操作簡便、價(jià)格低廉，而且行之有效的管理辦法。本系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)使用將大大節(jié)省

2、臨時(shí)停車場(chǎng)的管理費(fèi)用及人手，提高臨時(shí)停車場(chǎng)的利用效率。系統(tǒng)采用的檢測(cè)計(jì)費(fèi)方式，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟關(guān)閉大門功能、自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能、顯示功能(顯示停車場(chǎng)狀況)、查詢功能，而且收費(fèi)方式可以調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)更具靈活性。整個(gè)自動(dòng)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)操作簡單、價(jià)格低廉、安裝調(diào)試方便，能夠滿足管理臨時(shí)停車場(chǎng)的要求。本系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)使用將大大節(jié)省臨時(shí)停車場(chǎng)的管理費(fèi)用及人手，提高臨時(shí)停車場(chǎng)的利用效率。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，停車場(chǎng)，自動(dòng)停車收費(fèi)系統(tǒng)，LCD，顯示ABSTRACTThe management system introducing that one money parking lot automation motor s

3、toppage of monolithic machine charges owing to AT89C51, inquiry function opening automatically closing the entrance door function , the automation meter fee function , showing, and charge way is not bad adjust , make flexibility have more systematically. That automation motor stoppage charges system

4、atically handling a simplicity , price is cheap , the installation debugging goes to the lavatory, problem having resolved charge for provisional parking lot administration very good. Charge for entire automation motor stoppage manages the system operation simplicity , price is cheap , assembles a d

5、ebugging to go to the lavatory. Be able to satisfy the call for managing provisional parking lot's. Originally systematic reality develops administration cost and hand being put into use will economize provisional parking lot greatly , improves provisional parking lot utilization ratio. KeyWords

6、：Monolithic machine，Parking lot，Charge for automation motor stoppage is systematic，LCD，Display目 錄摘要1第一章前言51.1 項(xiàng)目研究背景51.2 項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)61.3 項(xiàng)目研究的目的和意義7第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)82.1 總體介紹82.1 系統(tǒng)框架82.2 工作流程9第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103.1 單片機(jī)簡介103.1.1 單片機(jī)的選擇103.1.2 89C51的引腳介紹113.1.3 89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器143.2顯示器介紹193.2.1 顯示器的選擇19液晶顯示原理193.2.3 1602LCD的

7、使用說明203.3 鍵盤電路的設(shè)計(jì)253.3.1 獨(dú)立式按鍵253.3.2 行列式鍵盤接口263.3.3 行列式鍵盤工作原理263.4 時(shí)鐘電路293.5大門控制電路303.5.1 控制電器簡介303.5.2 控制電路構(gòu)成31第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)324.1 控制系統(tǒng)的主程序功能及流程圖324.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)334.2.1 1602顯示子程序344.2.2 鍵盤掃描子程序354.2.3 計(jì)算鍵值子程序364.2.4 鍵盤調(diào)節(jié)顯示子程序374.2.5 時(shí)鐘設(shè)計(jì)及顯示38第五章調(diào)試過程及運(yùn)行結(jié)果395.1 調(diào)試過程395.2 運(yùn)行結(jié)果42總結(jié)43致謝44參考文獻(xiàn)45附錄46附錄一程序清單46附錄

8、二元件明細(xì)表60附錄三電路原理圖61附錄四電氣原理圖62第一章 前言1.1項(xiàng)目研究背景停車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)是伴隨著公用收費(fèi)停車場(chǎng)這一新生事物而誕生的。它的出現(xiàn)克服了原始的人工收費(fèi)方式存在的收費(fèi)過程繁瑣，通行效率低下以及票款流失等難以解決的問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步，種類繁多的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)競(jìng)相出現(xiàn)。許多現(xiàn)代控制領(lǐng)域及智能交通領(lǐng)域的前沿技術(shù)在停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，使當(dāng)今停車場(chǎng)管理系統(tǒng)越來越具有智能化的特點(diǎn)。目前，國外停車場(chǎng)管理系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已基本進(jìn)入智能無人化收費(fèi)的階段。其使用的收費(fèi)介質(zhì)已由傳統(tǒng)接觸讀寫類型收費(fèi)介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙佑|的新型收費(fèi)介質(zhì)。國外停車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)一般采用高度智能化專

9、用設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)收費(fèi)系統(tǒng)的無人化操作。設(shè)備制造工藝精良，系統(tǒng)穩(wěn)定性和產(chǎn)品技術(shù)水平達(dá)到較高水平。值得注意的是國外停車場(chǎng)管理系統(tǒng)在采用大量先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，帶來的負(fù)面性影響是系統(tǒng)的造價(jià)非常高昂，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大，維護(hù)成本高。國內(nèi)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是伴隨著國內(nèi)公用停車場(chǎng)的大量出現(xiàn)而出現(xiàn)的。最初的國內(nèi)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是引進(jìn)和消化吸收國外同類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研發(fā)成功的。由于有許多關(guān)鍵設(shè)備國內(nèi)沒有生產(chǎn)，系統(tǒng)采用了較多國外產(chǎn)品，因此這一階段國內(nèi)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)帶有較多“集成”的意味。近年來，隨著國內(nèi)停車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，國內(nèi)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)廠商的技術(shù)實(shí)力得到迅速增強(qiáng)。國內(nèi)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)也由單純的引進(jìn)和仿制轉(zhuǎn)向真正意義上的技術(shù)研

10、發(fā)階段。一些國際先進(jìn)的停車場(chǎng)管理技術(shù)和理念都可以在新型管理系統(tǒng)中得到迅速應(yīng)用。許多停車系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備已經(jīng)可以在國內(nèi)研發(fā)制造。停車場(chǎng)管理系統(tǒng)使用的一些核心技術(shù)如遠(yuǎn)距離讀卡技術(shù)等仍是國外廠商的技術(shù)專利。如何提高停車管理系統(tǒng)核心技術(shù)研發(fā)水平，如何提高停車管理系統(tǒng)設(shè)備制造水平，是目前國內(nèi)停車管理系統(tǒng)廠商普遍面臨的兩個(gè)問題。國內(nèi)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)目前正面臨著老式管理系統(tǒng)向新型管理系統(tǒng)升級(jí)換代的高峰時(shí)期，落后的以傳統(tǒng)接觸讀寫收費(fèi)介質(zhì)為特征的管理系統(tǒng)正在被逐漸淘汰。新型的以非接觸式IC卡、遠(yuǎn)距離射頻電子標(biāo)識(shí)、車牌圖像識(shí)別技術(shù)等非接觸類型收費(fèi)介質(zhì)為特征的新型停車場(chǎng)管理系統(tǒng)正在迅速走向成熟，也正在逐步為人們所接收。一

11、個(gè)好的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，它的價(jià)值不僅僅體現(xiàn)在是否使用了最前沿的先進(jìn)技術(shù)，也不僅僅體現(xiàn)在價(jià)格有多低廉，更為重要的是能否真正在實(shí)際應(yīng)用中充分發(fā)揮系統(tǒng)應(yīng)有的管理功能，真正為用戶提供一套關(guān)于停車管理的全面解決方法，從而為用戶創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。1.2項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)收費(fèi)介質(zhì)是停車場(chǎng)管理系統(tǒng)用來標(biāo)識(shí)車輛的唯一標(biāo)志，是管理系統(tǒng)的重要技術(shù)特征。通過使用何種收費(fèi)介質(zhì)可以反映其系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)程度。以停車場(chǎng)管理系統(tǒng)使用的收費(fèi)介質(zhì)為比較特征，停車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)經(jīng)歷了磁卡、紙質(zhì)磁卡、條形碼以及非接觸類型收費(fèi)介質(zhì)幾個(gè)發(fā)展階段。每個(gè)階段的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)克服了其上一代系在收費(fèi)介質(zhì)上的缺陷，進(jìn)一步提高了收費(fèi)系統(tǒng)的工作效率和準(zhǔn)確性

12、，并豐富了管理系統(tǒng)的服務(wù)功能。目前使用以非接觸式IC卡、射頻電子標(biāo)識(shí)、車牌圖像識(shí)別技術(shù)為代表的非接觸類型收費(fèi)介質(zhì)已經(jīng)成為停車場(chǎng)管理系統(tǒng)最明顯的技術(shù)發(fā)展方向。在使用更為先進(jìn)的收費(fèi)介質(zhì)的同時(shí)，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的另一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向是智能化管理。以智能化設(shè)備取代人的勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)車輛出入、場(chǎng)內(nèi)監(jiān)控以及收費(fèi)等所有過程的完全無人化，是停車場(chǎng)管理系統(tǒng)智能化的最終目標(biāo)。對(duì)用戶而言，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步的明顯特征是停車交易支付手段的多樣化特點(diǎn)。先進(jìn)的停車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)不再以現(xiàn)金作為停車交易的唯一支付手段。用戶可以選擇在離開停車場(chǎng)時(shí)用信用卡、手機(jī)等E化貨幣支付自己的停車費(fèi)用，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)預(yù)支費(fèi)用或進(jìn)行結(jié)算。停車

13、場(chǎng)管理系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是停車交易支付手段的電子化程度非常高，基本上不存在現(xiàn)金交易的現(xiàn)象。許多國外管理系統(tǒng)配備停車車位引導(dǎo)系統(tǒng)、停車車位查詢系統(tǒng)等智能化設(shè)備，使停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的功能更加豐富。一些國外停車設(shè)備廠商正在研究能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化存車的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)。這種收費(fèi)系統(tǒng)依靠INTERNET網(wǎng)絡(luò)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)相對(duì)廣闊的地域內(nèi)（例如一座城市甚至一個(gè)國家）的多個(gè)停車場(chǎng)的隨意停車。管理系統(tǒng)會(huì)統(tǒng)一調(diào)度車位資源，統(tǒng)一進(jìn)行交易結(jié)算。停車用戶在家中通過網(wǎng)絡(luò)就可以預(yù)定停車車位，交納停車費(fèi)用，查詢出行目的地的各類停車信息。這種新型停車場(chǎng)管理方式適應(yīng)了INTERNET網(wǎng)絡(luò)在人們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓街匾默F(xiàn)狀，使停車場(chǎng)

14、管理系統(tǒng)的作用范圍和功能得到了極大的擴(kuò)展和延伸。1.3項(xiàng)目研究的目的和意義隨著城市化的發(fā)展和車輛的普及, 汽車擁有量不斷增加, 城市停車難成為當(dāng)今世界各國面臨的共同難題, 無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家, 都毫無例外地承受著停車場(chǎng)容量與汽車擁有量嚴(yán)重不對(duì)稱的現(xiàn)實(shí), 致使有車無處停, 以及停車場(chǎng)設(shè)備科技含量低的困擾。特別是商業(yè)區(qū)、城市旅游景點(diǎn)的停車比例僅為1：10。停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對(duì)停車設(shè)施的需

15、求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會(huì)出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機(jī)動(dòng)車輛平均增長速度在15%-20%，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。停車設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重落后于車輛的增長情況, 導(dǎo)致停車矛盾愈加嚴(yán)重, 停車難、亂停車的惡性循環(huán)成為城市交通管理的難點(diǎn), 也直接導(dǎo)致交通堵塞、擦車追尾等交通事故, 不同程度阻礙了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。尤其在景區(qū)的旅游旺季, 舉辦大型展覽, 會(huì)議及大型社會(huì)活動(dòng)時(shí), 人多車多, 停車更是一件非常不易之

16、事, 因此解決停車難就成了所有開發(fā)商首先要考慮的一個(gè)問題。根據(jù)這一現(xiàn)狀，提出了一種以MCS-51系列單片機(jī)（89C51）為核心的停車場(chǎng)自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有設(shè)置、移動(dòng)簡便, 操作簡單，價(jià)格低廉，能夠滿足管理臨時(shí)停車場(chǎng)的要求等特點(diǎn)。同時(shí)能夠大大節(jié)省停車場(chǎng)的管理費(fèi)用及人手，提高停車場(chǎng)的利用效率。特別適用于旅游旺季、大型活動(dòng)等所增設(shè)的各種停車場(chǎng)的現(xiàn)代化停車管理收費(fèi), 同時(shí)可大大緩解因停車難而造成的停車場(chǎng)附近道路交通擁堵等相關(guān)問題。第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 總體介紹本設(shè)計(jì)是一個(gè)以辦公室環(huán)境為對(duì)象的停車收費(fèi)系統(tǒng)，系統(tǒng)能進(jìn)行各種停車場(chǎng)計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)操作演示、出入口控制器的設(shè)置、仿真模型車輛的仿真出入

17、控制、停車場(chǎng)計(jì)費(fèi)管理軟件的仿真。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)采用單片機(jī)計(jì)費(fèi)方式的自動(dòng)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)，為臨時(shí)停車場(chǎng)提供了一個(gè)操作簡便、價(jià)格低廉，而且行之有效的管理辦法。本系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)使用將大大節(jié)省臨時(shí)停車場(chǎng)的管理費(fèi)用及人手，提高臨時(shí)停車場(chǎng)的利用效率。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟關(guān)閉大門功能、自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能、顯示功能(顯示停車場(chǎng)狀況)、查詢功能，而且收費(fèi)方式、時(shí)鐘顯示均可調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)更具靈活性。設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)來控制系統(tǒng)，因此要有時(shí)鐘電路，鍵盤電路，LCD顯示電路，報(bào)警電路等幾個(gè)部分。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要用到的知識(shí)點(diǎn)有單片機(jī)的原理及其應(yīng)用，LCD的原理和應(yīng)用，及鍵盤和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)等。2.1 系統(tǒng)框架大門控制

18、模塊出入模塊操作鍵盤模塊LCD顯示模塊停車場(chǎng)狀態(tài)顯示模塊單片機(jī)控制中心圖2-1 停車場(chǎng)自動(dòng)停車收費(fèi)系統(tǒng)框圖（1）出入模塊：安裝在停車場(chǎng)入口和出口，用于檢測(cè)汽車駛?cè)胪＼噲?chǎng)大門、駛出停車場(chǎng)大門，并進(jìn)行相應(yīng)計(jì)費(fèi)。送單片機(jī)作相應(yīng)處理。（2）大門控制模塊：在單片機(jī)的控制下與出入模塊協(xié)同作業(yè)，自動(dòng)感應(yīng)執(zhí)行停車場(chǎng)大門的升閘降閘。保證了停車場(chǎng)的安全，減少了因搶占停車位發(fā)生意外的可能性。（3）單片機(jī)控制中心：采用MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)，它是本系統(tǒng)的核心部分。主要功能是：車輛出入信息記錄與顯示；停車收費(fèi)并進(jìn)行信息記錄與存儲(chǔ)；監(jiān)控鍵盤狀態(tài),處理鍵盤輸入的操作信息；監(jiān)控停車場(chǎng)狀態(tài)，控制大門升閘降閘；有汽車駛?cè)胪＼?/p>

19、位后車位數(shù)減一，當(dāng)空車位數(shù)為零時(shí)，紅燈亮，不再讓汽車進(jìn)入停車場(chǎng)。汽車駛出停車位后停車位數(shù)加一，大門開啟，讓其離開；將停車的數(shù)量換算為停車場(chǎng)的總費(fèi)用信息；控制顯示器，按要求顯示各種信息；如有非正常情況發(fā)生，觸發(fā)聲光報(bào)警。（4）停車廠場(chǎng)狀態(tài)顯示模塊：顯示停車場(chǎng)狀態(tài)信號(hào)其中不僅包括每停一輛車的價(jià)格還包括顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，現(xiàn)在停了幾輛車，還有幾個(gè)空車位可以使用。這時(shí)大門的綠燈表示有車正在進(jìn)入空車位，還可以停車；紅燈表示場(chǎng)內(nèi)車位全滿，不允許汽車進(jìn)入。不僅方便了駕駛?cè)?，還便于管理者查看停車場(chǎng)的各種情況，可以及時(shí)的調(diào)整收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)營策略。（5）LCD顯示模塊：顯示停車場(chǎng)的各種信息，包括北京時(shí)間、停車位、空停車位

20、數(shù)、停車的費(fèi)用、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和操作提示等內(nèi)容。（6）操作鍵盤模塊：通過鍵盤進(jìn)行多種人工操作，包括顯示、切換、查詢各類信息，修改收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，修改北京時(shí)間（北京時(shí)間可以精確到秒）等顯示內(nèi)容。2.2 工作流程當(dāng)汽車進(jìn)入或駛出停車場(chǎng)時(shí)，模塊將通知單片機(jī)有汽車駛?cè)牖蝰偝鐾＼噲?chǎng)，單片機(jī)再根據(jù)停車場(chǎng)的當(dāng)時(shí)的狀態(tài)控制停車場(chǎng)大門的開啟或關(guān)閉，根據(jù)設(shè)置好的停車費(fèi)用，及時(shí)間，做相應(yīng)處理。停車場(chǎng)未滿，車入庫時(shí)，駕駛?cè)藛T按下SB2鍵，取卡，大門打開，車位減一，車入庫，并送相應(yīng)單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。車出庫時(shí)，處理人工鍵盤的操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用，顯示相應(yīng)卡號(hào)，結(jié)算相應(yīng)花費(fèi)，然后按下SB4鍵，大門打開，車出庫，車位數(shù)加一。停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)可以調(diào)

21、節(jié)，方便停車場(chǎng)運(yùn)營，系統(tǒng)初始值設(shè)為3元/時(shí)?？梢酝＼嚂r(shí)交費(fèi)也可以離開時(shí)交費(fèi)經(jīng)營者可以根據(jù)自己的情況來定。系統(tǒng)能夠自動(dòng)統(tǒng)計(jì)停車場(chǎng)總收入，并顯示。該系統(tǒng)還可以充當(dāng)時(shí)鐘來使用，時(shí)間的小時(shí)與分鐘都可以調(diào)節(jié)。用程序來說就是檢測(cè)有沒有空車位，有空位則允許車進(jìn)入，沒則不打開大門。如果有車進(jìn)來，等待汽車通過傳感器，打開進(jìn)車大門，已停車位數(shù)加1，停車總量加1，延時(shí)一段時(shí)間，讓汽車通過進(jìn)車門，關(guān)閉進(jìn)車門；沒空位時(shí)，不打開大門，即紅燈亮。檢測(cè)有沒車出去，有則等待汽車通過出車門傳感器，打開出大門，已停車位數(shù)減1，經(jīng)過一段時(shí)間，讓汽車通過出車門，關(guān)閉出車門。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)簡介3.1.1單片機(jī)的選擇美

22、國Intel公司1980年推出了MCS-51系列高檔8位單片機(jī)。提高了芯片的集成度，性能上大為提高，增加了多種片內(nèi)硬件功能，并擴(kuò)展了功能單元的種類和數(shù)量。MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及其一些主要特點(diǎn)：1.內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.輸入/輸出口MCS-51單片機(jī)內(nèi)的I/O口的數(shù)量和種類較多且齊全，尤其是它有一個(gè)全雙工的串行口。3.外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間MCS-51可對(duì)64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址且不受該系列中各種芯片型號(hào)的影響，而對(duì)程序存儲(chǔ)器是內(nèi)外總空間為64KB.4.中斷與堆棧MCS-51有5個(gè)中斷源，分為2個(gè)優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)是可編程的，它的堆棧位置也是可編程的

23、，堆棧深度可達(dá)128字節(jié)。MCS-51子系列有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，通過編程可以實(shí)現(xiàn)四種工作模式。MCS-52子系列有3個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。MCS-51在內(nèi)部RAM中開設(shè)了四個(gè)通用工作寄存器區(qū)，共32個(gè)通用寄存器，以適應(yīng)多種中斷或子程序嵌套的要求。6.指令系統(tǒng)MCS-51是一個(gè)功能很強(qiáng)的指令系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在MCS-51的指令系統(tǒng)中增添了減法、乘法、除法、比較、堆棧操作和多種位操作指令。5當(dāng)振蕩器頻率接最高12MHZ時(shí)，大部分指令執(zhí)行時(shí)間為1µs，少部分為2µs，乘除指令的執(zhí)行時(shí)間也只有4µs。7.布爾處理器特別值得一提的是MCS-51的布爾處理器。它實(shí)際上

24、是一個(gè)完整的一個(gè)微計(jì)算機(jī)，這個(gè)一位的微機(jī)有自己的CPU ,位寄存器、I/O口和指令集。把八位微機(jī)和一位微機(jī)結(jié)合在一起，是微機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破。一位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真和實(shí)時(shí)測(cè)控方面非常有效，而八位機(jī)在運(yùn)算處理、智能儀表常用的數(shù)據(jù)采集方面有明顯的長處。在MCS-51系列單片機(jī)中八位機(jī)和一位機(jī)（布爾處理器）的硬件資源是復(fù)合在一起的，二者相輔相成，這是MCS-51在設(shè)計(jì)上的精美之處，也是一般微機(jī)所不具備的。13.1.289C51的引腳介紹圖3-1 單片機(jī)引腳圖掌握MCS-51單片機(jī)，應(yīng)首先了解MCS-51的引腳，熟悉并牢記各引腳的功能。MCS-51系列中各種芯片的移交是互相兼容的。制造工藝為H

25、MOS的MCS-51的單片機(jī)都采用40只引腳的雙列直插封裝（DIP方式，如圖所示。目前大多樹為此類封裝方式。制造工藝為CHMOS的8031/89C51/87C51除采用DIP封裝方式以外，還采用方行封裝方式，為44只引腳（其中4只是無用的引腳）如圖上圖所示。40只引腳按其功能來分，可分為如下3類：1. 電源及時(shí)鐘引腳：Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2。2. 控制引腳：/PSEN、ALE、/EA、RESET3. I/O口引腳；P0、P1、P2、P3、為4個(gè)8位I/O口的外部引腳。下面來介紹各引腳的功能。電源及時(shí)鐘引腳1電源引腳電源引腳接入單片機(jī)的工作電源（1） Vcc(40引腳)：接+5V

26、電源。（2） Vss(20引腳)：接地2時(shí)鐘引腳2個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1，XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了1個(gè)振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘信號(hào)。2個(gè)時(shí)鐘引腳也可以外接獨(dú)立的晶體振蕩器。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(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。8晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。型號(hào)同樣為AT89C51的芯片，在其后面還有頻率編號(hào)，有12,16,20,24MHz可選。大家在購買和選用時(shí)要注意了。如AT8

27、9C51 24PC就是最高振蕩頻率為24MHz,40P6封裝的普通商用芯片。根據(jù)綜上分析，此次設(shè)計(jì)中的最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用89C51芯片作為最小系統(tǒng)芯片是最佳選擇。1（1）XTAL1（19引腳）：接外部晶體1個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是1個(gè)反相放大器的輸入端。這個(gè)反相放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器/如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。（2）XTAL2（18引腳）：接外部晶體的另一端，在該引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引腳接收時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。2控制引腳此類引腳提供控制信號(hào)，有的引腳還具有復(fù)用功能。（1）RST/Vpd(9引腳)：RST

28、（RESET）是復(fù)位信號(hào)輸入斷，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)候，就可以完成復(fù)位操作。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為0.5V低電平。Vpd為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入斷。當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時(shí)，將+5V電源自動(dòng)接入RST端，為內(nèi)部RAM提供備用電源，以保證片內(nèi)RAM中的信息不丟失，從而使單片機(jī)在復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號(hào)。即使不訪

29、問外部鎖存器，ALE端仍有正脈沖號(hào)輸出，此頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6。如果有脈沖信號(hào)輸出，則單片機(jī)基本上是完好的。應(yīng)該注意的是，每當(dāng)MCS-51訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，在2個(gè)機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)1次，即丟失1個(gè)ALE脈沖。因此，嚴(yán)格來說，用戶不宜用ALE做精確的時(shí)鐘源或定時(shí)信號(hào)。ALE端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。/PROG為本引腳的第二功能。在對(duì)片內(nèi)EPROM型單片機(jī)編程寫入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端（3）/PSEN：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引腳外接部程序存儲(chǔ)器的/OE端。/PSEN端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型

30、TTL負(fù)載。 如果檢查一個(gè)MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上電后，CPU能否正常到外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼，可用示波器查/PSEN端有無脈沖輸出。（4）/EA/Vpp（Enable Address/Voltage Pulse of Programing,31腳）：/EA功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。 當(dāng)/EA引腳為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過0FFFH時(shí)，即超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的4KB地址范圍，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。 當(dāng)/EA引腳為低電平時(shí)，單片機(jī)則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，不論是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于8031來說，因其無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以該引腳必

31、須接地，這樣只能選擇外部程序存儲(chǔ)器。 Vpp為本引腳的第二功能。在對(duì)EPROM型單片機(jī)8751內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，用于施加叫高的編程電壓。10對(duì)于89C51，則加在Vpp引腳的編程電壓為+12V或+5V。I/O口引腳（1）P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。（2）P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。（3）P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。（4）P3口：8位準(zhǔn)雙星I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。這里要特別注意準(zhǔn)雙向與雙向三態(tài)口的差別。P3

32、口的第二功能RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置

33、“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。P1口，P2口，P3口是3個(gè)8位雙向的I

34、/O口，各口線在片內(nèi)均有固定的上拉電阻。當(dāng)這3個(gè)準(zhǔn)雙向I/O口作輸入口使用時(shí)，要向該口先寫1，另外準(zhǔn)雙向I/O口無高阻的“浮空”狀態(tài)，故稱為雙向三態(tài)I/O口。63.1.389C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器分為：1)程序存儲(chǔ)器（最大空間64K）2)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（00H-1FH:工作寄存器，只有R0、R1可作為指針使用、20H-2FH：位尋址區(qū)、30H-7FH：數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）3)特殊功能寄存器（21個(gè)）4)位尋址空間（211位）5)外部數(shù)據(jù)寄存器（最大空間64K） 但在邏輯上，即從用戶的角度上，8051單片機(jī)有三個(gè)存儲(chǔ)空間：1、片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64K的程序存儲(chǔ)器地址空間（MOVC）

35、2、256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間（MOV）3、以及64K片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間（MOVX）在訪問三個(gè)不同的邏輯空間時(shí)，應(yīng)采用不同形式的指令（具體我們?cè)诤竺娴闹噶钕到y(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)將會(huì)講解），以產(chǎn)生不同的存儲(chǔ)器空間的選通信號(hào)。程序內(nèi)存ROM尋址范圍：0000H FFFFH 容量64KBEA = 1，尋址內(nèi)部ROM；EA = 0，尋址外部ROM地址長度：16位作用： 存放程序及程序運(yùn)行時(shí)所需的常數(shù)。七個(gè)具有特殊含義的單元是：0000H 系統(tǒng)復(fù)位，PC指向此處；0003H 外部中斷0入口000BH T0溢出中斷入口0013H 外中斷1入口001BH T1溢出中斷入口0023H 串口中斷入口002BH

36、 T2溢出中斷入口內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM 物理上分為兩大區(qū)：00H 7FH即128B內(nèi)RAM 和 SFR區(qū)。作用：作數(shù)據(jù)緩沖器用。圖3-2是8051單片機(jī)存儲(chǔ)器的空間結(jié)構(gòu)圖圖3-2程序存儲(chǔ)器 一個(gè)微處理器能夠聰明地執(zhí)行某種任務(wù)，除了它們強(qiáng)大的硬件外，還需要它們運(yùn)行的軟件，其實(shí)微處理器并不聰明，它們只是完全按照人們預(yù)先編寫的程序而執(zhí)行之。那么設(shè)計(jì)人員編寫的程序就存放在微處理器的程序存儲(chǔ)器中，俗稱只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）。程序相當(dāng)于給微處理器處理問題的一系列命令。其實(shí)程序和數(shù)據(jù)一樣，都是由機(jī)器碼組成的代碼串。只是程序代碼則存放于程序存儲(chǔ)器中。1 MCS-51具有64kB程序存儲(chǔ)器尋址空間，它是用于存

37、放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。對(duì)于內(nèi)部無ROM的8031單片機(jī)，它的程序存儲(chǔ)器必須外接，空間地址為64kB，此時(shí)單片機(jī)的端必須接地。強(qiáng)制CPU從外部程序存儲(chǔ)器讀取程序。對(duì)于內(nèi)部有ROM的8051等單片機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)，則需接高電平，使CPU先從內(nèi)部的程序存儲(chǔ)中讀取程序，當(dāng)PC值超過內(nèi)部ROM的容量時(shí)，才會(huì)轉(zhuǎn)向外部的程序存儲(chǔ)器讀取程序。 當(dāng)=1時(shí)，程序從片內(nèi)ROM開始執(zhí)行，當(dāng)PC值超過片內(nèi)ROM容量時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部ROM空間。 當(dāng)=0時(shí)，程序從外部存儲(chǔ)器開始執(zhí)行，例如前面提到的片內(nèi)無ROM的8031單片機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中就要把8031的引腳接為低電平。11 8051片內(nèi)有4kB的程序存儲(chǔ)單元，其地址

38、為0000H0FFFH，單片機(jī)啟動(dòng)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H，所以系統(tǒng)將從0000H單元開始執(zhí)行程序。但在程序存儲(chǔ)中有些特殊的單元，這在使用中應(yīng)加以注意： 其中一組特殊是0000H0002H單元，系統(tǒng)復(fù)位后，PC為0000H，單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序，如果程序不是從0000H單元開始，則應(yīng)在這三個(gè)單元中存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，讓CPU直接去執(zhí)行用戶指定的程序。 另一組特殊單元是0003H002AH，這40個(gè)單元各有用途，它們被均勻地分為五段，它們的定義如下： 0003H000AH 外部中斷0中斷地址區(qū)。 000BH0012H 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷地址區(qū)。 0013H001AH

39、 外部中斷1中斷地址區(qū)。 001BH0022H 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷地址區(qū)。 0023H002AH 串行中斷地址區(qū)。 可見以上的40個(gè)單元是專門用于存放中斷處理程序的地址單元，中斷響應(yīng)后，按中斷的類型，自動(dòng)轉(zhuǎn)到各自的中斷區(qū)去執(zhí)行程序。從上面可以看出，每個(gè)中斷服務(wù)程序只有8個(gè)字節(jié)單元，用8個(gè)字節(jié)來存放一個(gè)中斷服務(wù)程序顯然是不可能的。因此以上地址單元不能用于存放程序的其他內(nèi)容，只能存放中斷服務(wù)程序。但是通常情況下，我們是在中斷響應(yīng)的地址區(qū)安放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，指向程序存儲(chǔ)器的其它真正存放中斷服務(wù)程序的空間去執(zhí)行,這樣中斷響應(yīng)后，CPU讀到這條轉(zhuǎn)移指令，便轉(zhuǎn)向其他地方去繼續(xù)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。15圖3

40、-3是ROM的地址分配圖：圖3-3 從上圖中大家可以看到，0000H-0002H，只有三個(gè)存儲(chǔ)單元，3個(gè)存儲(chǔ)單元在我們的程序存放時(shí)是存放不了實(shí)際意義的程序的，通常我們?cè)趯?shí)際編寫程序時(shí)是在這里安排一條ORG指令，通過ORG指令跳轉(zhuǎn)到從0033H開始的用戶ROM區(qū)域，再來安排我們的程序語言。從0033開始的用戶ROM區(qū)域用戶可以通過ORG指令任意安排，但在應(yīng)用中應(yīng)注意，不要超過了實(shí)際的存儲(chǔ)空間，不然程序就會(huì)找不到。15數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也稱為隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。MCS-51內(nèi)部RAM有128或256個(gè)字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（不同的型號(hào)有分別），片外最多可擴(kuò)

41、展64KB的RAM，構(gòu)成兩個(gè)地址空間，訪問片內(nèi)RAM用“MOV”指令，訪問片外RAM用“MOVX”指令。它們是用于存放執(zhí)行的中間結(jié)果和過程數(shù)據(jù)的。MCS-51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均可讀寫，部分單元還可以位尋址。 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間，即：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間（低128單元）；特殊功能寄存器空間（高128單元）；這兩個(gè)空間是相連的，從用戶角度而言，低128單元才是真正的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。下面我們就來詳細(xì)的與大家講解一下：低128單元： 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為8位地址，所以最大可尋址的范圍為256個(gè)單元地址，對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用間接尋址方式，R0、R1和DPTR都可以做為間接

42、尋址寄存器，R0、R1是8位的寄存器，即R0、R1的尋址范圍最大為256個(gè)單元，而DPTR是16位地址指針，尋址范圍就可達(dá)到64KB。也就是說在尋址片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，尋址范圍超過了256B，就不能用R0、R1做為間接尋址寄存器，而必須用DPTR寄存器做為間接尋址寄存器。圖3-4從圖3-4中我們可以看到，8051單片機(jī)片內(nèi)RAM共有256個(gè)單元（00H-FFH），這256個(gè)單元共分為兩部分。其一是地址從00H7FH單元（共128個(gè)字節(jié)）為用戶數(shù)據(jù)RAM。從80HFFH地址單元（也是128個(gè)字節(jié)）為特殊寄存器（SFR）單元。從圖1中可清楚地看出它們的結(jié)構(gòu)分布。11、通用寄存器區(qū)（00H-1FH）

43、在00H1FH共32個(gè)單元中被均勻地分為四塊，每塊包含八個(gè)8位寄存器，均以R0R7來命名，我們常稱這些寄存器為通用寄存器。這四塊中的寄存器都稱為R0R7，那么在程序中怎么區(qū)分和使用它們呢？聰明的INTEL工程師們又安排了一個(gè)寄存器程序狀態(tài)字寄存器（PSW）來管理它們，CPU只要定義這個(gè)寄存的PSW的D3和D4位（RS0和RS1），即可選中這四組通用寄存器。對(duì)應(yīng)的編碼關(guān)系如下表所示。惹程序中并不需要用4組，那么其余的可用做一般的數(shù)據(jù)緩沖器，CPU在復(fù)位后，選中第0組工作寄存器。圖3-42、位尋址區(qū)（20H-2FH）片內(nèi)RAM的20H2FH單元為位尋址區(qū)，既可作為一般單元用字節(jié)尋址，也可對(duì)它們的位

44、進(jìn)行尋址。位尋址區(qū)共有16個(gè)字節(jié)，128個(gè)位，位地址為00H7FH。CPU能直接尋址這些位，執(zhí)行例如置“1”、清“0”、求“反”、轉(zhuǎn)移，傳送和邏輯等操作。我們常稱MCS-51具有布爾處理功能，布爾處理的存儲(chǔ)空間指的就是這些為尋址區(qū)。13、用戶RAM區(qū)（30H-7FH）在片內(nèi)RAM低128單元中，通用寄存器占去32個(gè)單元，位尋址區(qū)占去16個(gè)單元，剩下的80個(gè)單元就是供用戶使用的一般RAM區(qū)了，地址單元為30H-7FH。對(duì)這部份區(qū)域的使用不作任何規(guī)定和限制，但應(yīng)說明的是，堆棧一般開辟在這個(gè)區(qū)域。13.2顯示器介紹     在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌

45、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(jì)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(hào)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。3.2.1顯示器的選擇 數(shù)碼管顯示內(nèi)容單一，一般就是一個(gè)7段的8字，當(dāng)然多的有16段的中間米字型的,液晶則比較豐富,可以顯示各種內(nèi)容。且數(shù)碼管比液晶耗電。 綜上所述，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(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低。相對(duì)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(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。故

46、本設(shè)計(jì)采用1602字符型液晶顯示。3.2.2液晶顯示原理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64×16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000H00FH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，

47、（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條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。7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)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(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

48、此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。3.2.31602LCD的使用說明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:4.55.5V     工作電流:2.0mA(5.0V)     模塊最佳工作電壓:5.0V     字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm圖3-5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

49、）接口，各引腳接口說明如圖3-6所示: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)極圖3-61602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）指令說明：與HD44780相兼容的芯片時(shí)序表如圖3-8：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R

50、S=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=高脈沖輸出無圖3-81602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表圖3-7所示：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

51、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)容圖3-7：控制命令表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3-9是1602的內(nèi)部顯示地址。圖3-9 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）

52、+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，我們就能看到字母“A”圖3-10

53、 字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)圖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3.3 鍵盤電路的設(shè)計(jì)3.3.1獨(dú)立式按鍵鍵盤是由若干獨(dú)立的鍵組成，鍵的按下與釋放是通過機(jī)械觸點(diǎn)的閉合與斷開來實(shí)現(xiàn)的，因機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合與斷開的瞬間均有一個(gè)抖動(dòng)過程 。抖動(dòng)必須消除，去抖動(dòng)的方法主要有以下兩種：硬件去抖動(dòng)、軟件去抖動(dòng)。3圖

54、3-11每一個(gè)按鍵的電路是獨(dú)立的，占用一條數(shù)據(jù)線 。這種鍵盤占用硬件資源多，適合少量按鍵的情況。編程時(shí)常采用查詢方式。圖3-12K1：按下時(shí)，時(shí)自動(dòng)加一，加到24點(diǎn)時(shí)自動(dòng)從零開始。K2：按下時(shí)，分鐘自動(dòng)加一，加到60分時(shí)自動(dòng)從零開始。K3：按下時(shí)，價(jià)格自動(dòng)加一，加到9元時(shí)自動(dòng)從零開始。SB2：按下時(shí)，車位數(shù)減一，大門打開，自動(dòng)存儲(chǔ)相應(yīng)數(shù)據(jù)。SB4：按下時(shí)，車位數(shù)加一，大門打開。行列式鍵盤接口行列式（也稱矩陣式）鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。1個(gè)3×3的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成1個(gè)具有9個(gè)按鍵的鍵盤。同理1個(gè)4×4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成1個(gè)

55、16個(gè)按鍵的鍵盤等等。如圖所示。很明顯，在按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，行列式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線。 4 行列式鍵盤工作原理按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V上。無按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。列線的電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線電平亦為高。這一點(diǎn)是識(shí)別行列式鍵盤是否按下的關(guān)鍵所在。由于行列式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在的行和列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來并作是的處理，才能確定閉合鍵

56、的位置。1掃描法下面以圖中3號(hào)鍵被按下為例，來說明此鍵是如何被識(shí)別出來的。當(dāng)3號(hào)鍵被按下時(shí)，與3號(hào)鍵相兩的行線電平將由與此鍵相連的列線電平?jīng)Q定，而行線電平在無按鍵按下時(shí)處于高電平狀態(tài)。如果讓所有的列線處于低電平，很明顯，按鍵所在的行電平將被接成低電平，根據(jù)此行電平的變化，便能判定此行一定有按鍵被按下。但還不能確定是鍵3被按下，以為如果鍵3不被按下，而同一行的鍵2、1或0之一被按下，均回產(chǎn)生同樣的效果。所以，行線處于低電平只能得出某行有按鍵被按下的結(jié)論。為進(jìn)一步判定到底是哪一列的按鍵被按下，可采用掃描法來識(shí)別。即在某一時(shí)刻只讓1條列線處于低電平，其余所有列線處于高電平。當(dāng)?shù)谝涣袨榈碗娖?，其余各列為高電平時(shí)，以為是鍵3被按下，所以1行仍處于高電平狀態(tài)；而當(dāng)?shù)诙袨榈碗娖?，其余各列為高電平時(shí)，同樣我們會(huì)發(fā)現(xiàn)第1行仍處于高電平狀態(tài)；直到讓第4列為低電平，其余各列為高電平時(shí)，以為瓷實(shí)號(hào)鍵被按下，所以第一行的電平將由高電平轉(zhuǎn)換到第4列所處的低電平，據(jù)此可以判斷第1行第4列的交叉點(diǎn)處的按鍵，即3號(hào)鍵被按下。1 識(shí)別鍵盤有無鍵盤被按下的方