畢業(yè)設(shè)計-出租車計價器系統(tǒng)的模擬設(shè)計(可編輯)

1、畢業(yè)設(shè)計-出租車計價器系統(tǒng)的模擬設(shè)計（可編輯）（文檔可以直接使用，也可根據(jù)實(shí)際需要修改使用 ，可編輯推薦下載）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）出租車計價器系統(tǒng)的模擬設(shè)計徐滿意班 級07 自動控制專 業(yè) 電子信息工程 （ 自動控制 ） 教 學(xué) 系機(jī)電技術(shù)系指導(dǎo)老師 何 暉完成時間 2021年3月10日至 2021年 5月 20日前言 隨著人們生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)成為生活中主導(dǎo)的交通工具，汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。 在汽車產(chǎn)業(yè)的推動下，一門新興的電子學(xué)科汽車電子，得以迅速的發(fā)展。20 世紀(jì) 80 年代以來，提高汽車性能，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，主要取決于電子控制技術(shù)。在汽車上，電子 控制技術(shù)主要用

2、于汽車動力性、安全性、舒適性和娛樂通訊信息控制。 隨著機(jī)電一體化汽車和電子化汽車的誕生， 汽車電子學(xué)和汽車電子控制技術(shù) 等新科學(xué)、新技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。近年來， 隨著高性能單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展， 單片機(jī)在電子控制領(lǐng)域中占據(jù)了不可替代的重 要地位。 MCS-51 系列單片機(jī)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，從性能、指令功能、運(yùn)算速度、控制能力 等方面都有很大的提高。 目前 MCS-51 兼容的產(chǎn)品多達(dá)幾百種， 單片機(jī)的應(yīng)用日益廣泛， 具 有廣闊的發(fā)展前景，已被越來越多的技術(shù)工作者所關(guān)注和應(yīng)用。出租車計價器是出租汽車必不可少的附件，用于記錄里程、等待時間、 是否往返、 起步公里 數(shù)與價格的關(guān)系， 它能有效地避免司機(jī)

3、與乘客之間的矛盾， 保證雙方的利益。 本文介紹的模 擬出租車計價器能根據(jù)里程總數(shù)、 等待時間長短、 是否往返、 起步公里數(shù)的情況作出相應(yīng)報 價和打印票據(jù)等。該模擬電路由輸入部分：車速檢測電路、鍵盤掃描電路和輸出部分： LCD 顯示部分、蜂鳴電路、信息存儲、打印機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路組成。希望通過本文的設(shè)計實(shí)例， 對專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容作一次仿真的演練， 再一次學(xué)習(xí)和提高自已的專 業(yè)理論水平，為今后的專業(yè)工作打下基礎(chǔ)。目錄一、設(shè)計方案說明 11.1 計價器系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求1計價器功能簡述 1 設(shè)計任務(wù)和要求 11.2 計價器系統(tǒng)設(shè)計方案論證2控制器 2顯示模塊 3信息存儲模塊選擇 3電機(jī)驅(qū)動模塊 5電源部分

4、6二、硬件電路設(shè)計 72.1 單片機(jī)系統(tǒng)的 I/O 口分配 72.2 電源電路 82.3 I2C 串行總線 132.4 打印機(jī) 172.5 LCD 液晶顯示192.6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 242.7 看門狗電路 252.8 車速檢測電路 27三、軟件設(shè)計 293.1 程序設(shè)計思路 293.2 程序總體流程框圖 30四、設(shè)計總結(jié)31五、結(jié)束語32參考文獻(xiàn)33出租車計價器系統(tǒng)的模擬設(shè)計摘要 :本論文主要闡述了模擬出租車計價器系統(tǒng)設(shè)計，該計價器采用AT89S52 單片機(jī)為其控制核心，實(shí)現(xiàn)計價器的測速、記錄里程 /時間、計算金額、打印、信息存儲、電機(jī)調(diào)速等 功能。 計價器主要就是對檢測電路、 鍵盤電路進(jìn)

5、行信號采集， 并根據(jù)其信號做出相應(yīng)的動作 顯示、打印、存儲、報警、電機(jī)調(diào)速。以 AT89S52 核心控制輸入出入接口采用必要的 隔離處理和看門狗電路，軟件中也設(shè)置了軟件陷阱，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。關(guān)鍵字： AT89S52 I2C LCD一、設(shè)計方案說明1.1 計價器系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求計價器功能簡述出租車計價器用于記錄里程、等待時間、 是否往返、 起步公里數(shù)與價格的關(guān)系，它能有效地 避免司機(jī)與乘客之間的矛盾，保證雙方的利益。模擬出租車計價器能根據(jù)里程總數(shù)、 等待時間長短、 是否往返、 起步公里數(shù)的情況作出相應(yīng) 報價和打印票據(jù)等。該模擬電路由輸入部分：車速檢測電路、鍵盤電路和輸出部分： LCD

6、 顯示部分、蜂鳴電路、 信息存儲、打印機(jī)、電機(jī)驅(qū)動電路組成。功能框如圖 1.1 所示：圖 1.1 功能框圖設(shè)計任務(wù)和要求 用 LCD 液晶屏顯示器顯示A. 里程數(shù) （Z） ，單位為公里B. 金額數(shù)（J）,單位為元C. 總等待時間（T），顯示小時和分鐘D .計價器工作狀態(tài) 規(guī)定出租車的單程價格為 2元/公里,往返則價格為 1.5 元/公里,單價由單程 /往返按鍵設(shè) 定。 車速3公里/小時的時間累積為總等待時間 T（分鐘），每5分鐘等待時間相當(dāng)于里程數(shù)增加 1 公里。 起步公里數(shù)為 3 公里, 價格為 8 元；若實(shí)際運(yùn)行大于 3 公里,超出 3 公里的里程按“設(shè)計 任務(wù) 2”計算價格。 用單片機(jī)控

7、制電機(jī)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為5轉(zhuǎn)/秒對應(yīng)車速為5公里/小時，50轉(zhuǎn)/秒對應(yīng)車速為50公里 /小時,以此類推。 要求公里數(shù)誤差不超過土 10%。 到達(dá)目的地后，按“暫?！辨I，計價器停止計價，模擬電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，再按一次又能返回 前一狀態(tài)。 按“清除”鍵，計價器能將記錄數(shù)據(jù)（里程、等待時間與價格等）自動清0。 按“打印”鍵，計價器能將記錄數(shù)據(jù)打印出來。 按“調(diào)速”鍵，電機(jī)能以不同的速度運(yùn)行。 注：考慮到實(shí)際應(yīng)用過程中,隨著物價的變動,計價器的價格也會隨著改變,本系統(tǒng)增加了 價格調(diào)節(jié)功能, 但為了避免出租車司機(jī)隨意調(diào)節(jié)價格, 又增加了電子鎖功能, 這樣只有在輸 入正確的密碼情況下才能對價格進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)計價器停止

8、工作狀態(tài)時,按“調(diào)節(jié)”鍵,計價器進(jìn)入密碼界面,按“移位”鍵選擇要修改 哪一位密碼的數(shù)字，按“增加”鍵（數(shù)字09循環(huán)），改變密碼數(shù)據(jù)，再次按“調(diào)節(jié)”鍵，進(jìn)行密碼確認(rèn), 如果密碼正確, 直接進(jìn)入調(diào)節(jié)界面,否則無法進(jìn)入調(diào)節(jié)界面,并提示密碼錯 誤。進(jìn)入調(diào)節(jié)界面時, “調(diào)節(jié)” 鍵起到了移位功能, 沒按一次, 將分別指向 “單程單價” 、“往 返單價”、“起步公里” 、“起步價格”并循環(huán),按“增加”鍵、 “減小”鍵對價格進(jìn)行調(diào)節(jié), 等調(diào)節(jié)完畢后,按一下“復(fù)位”鍵退出價格調(diào)節(jié)界面。由于該電路采用了I2C 存儲芯片AT24C02 ，所以掉電后數(shù)據(jù)不會丟失，即不必每次上電都對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。1.2 計價器系統(tǒng)設(shè)計方

9、案論證控制器該系統(tǒng)設(shè)計電路以 AT89S52 單片機(jī)為控制核心。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲 器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng) 可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash， 使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具 有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM ，32 位 I/O 口線，看

10、門狗定時器， 2 個 數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶 振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至OHz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。 空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM 、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù) 方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件 復(fù)位為止。 AT89S52 的在系統(tǒng)編程見表 1表 1 AT89S52 的 ISP 下載口引腳號 第二功能P1.0 T2 （定時/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1 T2EX （定時/計數(shù)器T2的捕捉

11、/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5 MOSI （在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO （在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK （在系統(tǒng)編程用）AT89S52 定時 /計數(shù)器 2 控制寄存器見表 2 定時器 2 寄存器：寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定時器 2 的控制位和狀態(tài)為，寄存器對 RCAP2H 和 RCAP2L 是定時器 2的捕捉/自動重載寄存器。T2CON 的地址為 0C8H ，可位尋址，復(fù)位值： 0000 0000B表 2 AT89S52 定時 /計數(shù)器 2 控制寄存器TF2 EXF2 RLCLK TCLK EXEN2 TR2 C/CP/76543210表 3 AT89S52 定時

12、/計數(shù)器 2 控制寄存器功能說明符號 功能TF2 定時器 2 溢出標(biāo)志位。必須軟件清“ 0” 。 RCLK=1 或 TCLK=1 時， TF2 不用置位。EXF2 定時器 2 外部標(biāo)志位。 EXEN2=1 時， T2EX 上的負(fù)跳變而出現(xiàn)捕捉或重 載時， EXF2 會被硬件置位。定時器 2 打開， EXF2=1 時，將引導(dǎo) CPU 執(zhí)行定時器 2 中斷程序。 EXF2 必須如見清“ 0” 。在向下 /向上技術(shù)模式（ DCEN=1 ）下 EXF2 不能引起中斷。RCLK 串行口接收數(shù)據(jù)時鐘標(biāo)志位。若 RCLK=1 ，串行口將使用定時器 2 溢出脈沖作為串行口工作模式1和3的串口接收時鐘；RCLK

13、 = 0,將使用定時器 1 計數(shù)溢出作為串口接收時鐘。TCLK 串行口發(fā)送數(shù)據(jù)時鐘標(biāo)志位。若 TCLK=1 ,串行口將使用定時器 2 溢出 脈沖作為串行口工作模式1和3的串口發(fā)送時鐘；TCLK = 0,將使用定時器 1 計數(shù)溢出作為串口發(fā)送時鐘。EXEN2 定時器 2 外部允許標(biāo)志位。當(dāng) EXEN2=1 時，如果定時器 2 沒有用作串行時鐘，T2EX ( P1.1 )的負(fù)跳變見引起定時器2捕捉和重載。若 EXEN2=0，定時器2將視T2EX端的信號無效TR2開始 /停止控制定時器 2。 TR2=1 ，定時器 2 開始工作C/定時器2定時/計數(shù)選擇標(biāo)志位。C/ = 0，定時；C/ = 1，外部事

14、 件計數(shù)(下降沿觸發(fā))CP/捕捉/重載選擇標(biāo)志位。當(dāng) EXEN2=1時，CP/ = 1 , T2EX出現(xiàn)負(fù)脈沖， 會引起捕捉操作；當(dāng)定時器 2溢出或 EXEN2=1 時 T2EX 出現(xiàn)負(fù)跳變，都 會出現(xiàn)自動重載操作。CP/ = 0將引起T2EX的負(fù)脈沖。當(dāng) RCKL=1或TCKL = 1時，此標(biāo)志位無效，定時器2溢出時， 強(qiáng)制做自動重載操作。通過上述條件可知 AT89S52 擁有 3 個定時計數(shù)器和支持在線編程，由于計價器控制系統(tǒng)數(shù) 據(jù)處理及控制器件較多， 普通的 51 單片不能滿足要求，而 AT89S52 的性能可以滿足電路的 要求，其市場上很普遍，價格便宜，所以選擇 AT89S52 為控制

15、器的控制核心。顯示模塊 方案一：采用數(shù)碼管顯示。 若采用數(shù)碼管顯示， 優(yōu)點(diǎn)在于價格便宜， 但是數(shù)碼管顯示需要外接驅(qū)動芯片電路， 不但電路 顯的繁瑣，而且這樣占用單片機(jī)的 I/O 口，將增加軟件的編寫，增加 CPU 的負(fù)擔(dān)。另外， 該系統(tǒng)需要顯示的數(shù)據(jù)較多，還有部分文字顯示，這是數(shù)碼管無法實(shí)現(xiàn)的。方案二：采用 LCD 液晶顯示采用 LCD 液晶顯示， 它不需要多余的外圍驅(qū)動電路， 單片機(jī) I/O 口可以直接進(jìn)行驅(qū)動控制， 而且采用 LCD 串行口，大大的節(jié)約了單片機(jī)的 I/O 口，而且軟件編寫也比較簡單，節(jié)約了 CPU 資源。另外， LCD 液晶顯示比較直觀、清晰，可以顯示文字和圖形，這樣完全可

16、以滿 足該系統(tǒng)的需要，所以采用 LCD 做顯示器模塊。信息存儲模塊選擇方案一：采用并行 E2PROM 2816采用 2816優(yōu)點(diǎn)很明顯并行傳輸數(shù)據(jù)比串行傳輸數(shù)據(jù)快，但是缺點(diǎn)也很多，首先2816為 24個引腳，體積比較大；由于 2816 采用并行傳輸數(shù)據(jù)，本身單片機(jī)的數(shù)據(jù)口就很有限，需外 接地址鎖存器，這樣將增加硬件電路的復(fù)雜性；還有 2816 為片外擴(kuò)展芯片，這樣單片機(jī)的 讀/寫引腳也被占用；另外在選擇芯片時要考慮到：芯片的最大讀取時間、電源容差、工作 溫度及老化時間等，還應(yīng)該注意芯片的速度能否和單片機(jī)的信號匹配，若上述因素考慮不周，會造成工作不可靠，甚至不能工作。方案二：采用串行總線 E2P

17、ROM AT24C02該系統(tǒng)采用 AT24C02作為信息存儲器。 AT24C02是一個2K位串行 CMOS E2PROM ,內(nèi)部 含有 256 個 8 位字節(jié)，采用 CATALYST 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。 AT24C02 有一個 16 字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過 I2C 總線接口進(jìn)行操作，有一個專門的寫 保護(hù)功能。 AT24C02 工作可靠性參數(shù)見表 4表 4 AT24C02 工作可靠性參數(shù)符號參數(shù)最小單位參考測試模式NEND耐久性 1,000,000周期 /字節(jié)MIL-STD-883測試方法 1033TDR數(shù)據(jù)保存時間100 年 MIL-STD-883測試方法1

18、008VZAPESD 2000VMIL-STD-883 測試方法3015ILTH 上拉電流 100 mA JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) 17 極限參數(shù)：工作溫度工業(yè)級-55 C +125 C商業(yè)級0 C +75 C貯存溫度-65 C +150 C各管腳承受電壓 -2.0 Vcc+2.0VVcc 管腳承受電壓 -2.0 +7.0V封裝功率損耗（Ta=25C） 1.0W焊接溫度（10秒）300 C輸出短路電流 100mA由于 AT24C02 采用 I2C 總線傳輸數(shù)據(jù)，它具有體積小、成本低、電路連線簡單、占用系統(tǒng) 地址線和數(shù)據(jù)少，而且 AT24C02 市場上很常見，價格便宜，所以采用 AT24C02 作為信息

19、存電機(jī)驅(qū)動模塊 方案一：采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊 BY-2HB02M 采用 BY-2HB02M 優(yōu)點(diǎn)：BY-2HB02M 為 PWM 電流控制器件 極低的電源損耗，極高的開關(guān)效率驅(qū)動電壓最高32VDC，驅(qū)動電流0.12.0A可調(diào) 細(xì)分?jǐn)?shù)可由撥碼開關(guān)設(shè)定 11， 12， 14， 18， 116， 132， 164， 1128 所有輸入信號與功率放大部分光電隔離散熱器外殼與驅(qū)動器內(nèi)部完全電絕緣但是 BY-2HB02M 成本較高，體積較大。方案二：采用大電流驅(qū)動功率 MOSFET 管 IRF9530該驅(qū)動模塊結(jié)合通用光電耦合器PC817作為IRF9530的柵極控制端，起到了光電隔離效果，使外界雜散信號無

20、法干擾 CPU 的正常運(yùn)行， CPU 控制端口與光耦之間通過高速 CMOS 門電 路74HC07來驅(qū)動光電耦合器 PC817，起到了配合 CPU的快速動作響應(yīng)。由于 PC817、IRF9530、74HC07 市場上很常見，價格便宜，占用空間小，所以選擇此步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動模塊。電源部分方案一：采用開關(guān)電源 優(yōu)點(diǎn)： 功耗小，效率高。在開關(guān)電源電路中，晶體管V在激勵信號的激勵下，它交替地工作在50kHz 左右，在一些技V 的功耗很小，電源的V 上的耗散功率大導(dǎo)通截止和截止導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度很快，頻率一般為術(shù)先進(jìn)的國家，可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開關(guān)晶體管效率可以大幅度地提高，其效率

21、可達(dá)到80%。 體積小，重量輕。開關(guān)電源沒有采用笨重的工頻變壓器，由于調(diào)整管 幅度降低后，省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因，所以開關(guān)電源的體積小，重量輕。 穩(wěn)壓范圍寬。 從開關(guān)電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號電壓的變 化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償。 這樣， 在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時， 它仍能夠保證有較 穩(wěn)定的輸出電壓。所以開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。缺點(diǎn)： 開關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是存在較為嚴(yán)重的開關(guān)干擾。開關(guān)穩(wěn)壓電源中， 功率調(diào)整開關(guān)晶體管 V 工作在開關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾 和諧振干擾， 這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)

22、行抑制、消除和屏蔽， 就會嚴(yán)重地影響整機(jī) 的正常工作。 此外由于開關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒有工頻變壓器的隔離， 這些干擾就會串入工頻 電網(wǎng)，使附近的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重干擾。 方案二：采用線性電源 優(yōu)點(diǎn)：線性電源由于沒有開關(guān)量的介入，所以沒有斜坡產(chǎn)生；頻率變化較慢，即輻射較小。 缺點(diǎn)：由于線性電源功率型器件一直處于工作狀態(tài)， 當(dāng)有用不完的能量就會損耗在功率型器 件上， 全部轉(zhuǎn)化成熱能， 這樣勢必會減小元器件的使用壽命， 影響最終的使用效果，所以線 性電源的轉(zhuǎn)化效率不高（50%60%）。 綜合上述因素考慮，該電源系統(tǒng)采用線性電源。理由：線性電源輻射小、沒有斜坡產(chǎn)生，價 格便宜，穩(wěn)定性好

23、。 考慮到系統(tǒng)中有大功率負(fù)載步進(jìn)電機(jī)，所以采用雙電源供電， 這樣系統(tǒng) 工作時不會因電機(jī)的啟、 停影響到CPU供電系統(tǒng)，使CPU工作于穩(wěn)定的電源下，這樣也減 少了干擾產(chǎn)生，提高了系統(tǒng)抗干擾能力，并且在穩(wěn)壓芯片 L7805CV 上加了散熱片，延長其 使用壽命。二、硬件電路設(shè)計2.1 單片機(jī)系統(tǒng)的 I/O 口分配根據(jù)圖 1.1 框圖該設(shè)計規(guī)劃的計價器系統(tǒng)硬件部分主要由電源電路、 LCD 液晶顯示模塊、 電 機(jī)驅(qū)動電路、信號檢測電路、打印機(jī)、看門狗電路、信息存儲器、鍵盤、蜂鳴電路等電路組 成。 I/O 口分配見圖 2.1圖 2.1 I/O 口分配圖該系統(tǒng)以 AT89S52 為控制核心， P0 口用作打

24、印機(jī)的數(shù)據(jù)口、 鍵盤的輸入端， P1 口用作 LCD 液晶顯示數(shù)據(jù)口、信息存儲通道、蜂鳴電路的使能端， P2 口用作步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動端口、打印 機(jī)的使能端， INT0 作為信號檢測端口。當(dāng)計價器開始工作時， CPU 采集輸入端口的信號， 并根據(jù)采集到的信號，做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，通過 LCD 液晶屏顯示其數(shù)據(jù)。單片機(jī) I/O 口分配如下：P0.0 :單程按鍵控制端，低電平有效P0.1 :往返按鍵控制端，低電平有效P0.2 :暫停按鍵控制端，低電平有效P0.3：清除按鍵控制端，低電平有效P0.4：打印按鍵控制端，低電平有效P0.5 :調(diào)節(jié)按鍵控制端，低電平有效P0.6 :增加按鍵控制端，低電平有效P0.

25、7：減小/移位按鍵控制端，低電平有效P0 口:打印機(jī)的并行數(shù)據(jù)口P1.0: LCD 串行片選信號，低電平有效P1.1: LCD 串行數(shù)據(jù)口P1.2: LCD 串行同步時鐘P1.3: LCD 復(fù)位端，低電平有效P1.4: I2C串行時鐘線P1.5: I2C串行數(shù)據(jù)/地址線P1.6:看門狗清零端，高電平有效P1.7:蜂鳴電路使能端，低電平有效P2.0:步進(jìn)電機(jī)調(diào)速按鍵，低電平有效P2.1P2.4:步進(jìn)電機(jī)控制端，低電平有效P2.6:打印機(jī)片選端，上升沿有效P2.7:打印機(jī)工作狀態(tài)端，高電平（忙碌）P3.2 :信號檢測端，低電平有效2.2 電源電路根據(jù)工程統(tǒng)計分析，智能系統(tǒng)有70%的干擾是通過電源耦

26、合進(jìn)來的。因此，提高電源系統(tǒng)的供電質(zhì)量，對確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行是非常重要的。該電源電路原理框圖如圖 2.2所示。圖 2.2 電源電路原理框圖熱敏電阻 熱敏電阻工作原理: 主要特征是隨著外界環(huán)境溫度的變化，其阻值會相應(yīng)發(fā)生較大改變。 熱敏電阻分類:根據(jù)溫度系數(shù)分為兩類：正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）。PTC :電阻阻值隨溫度升高而增大。主要用于恒溫加熱、 低電壓加熱、 空氣加熱、 過電流保護(hù)、 過熱保護(hù)、 溫度傳感、 延時啟動。 NTC :電阻阻值隨溫度升高而降低。主要用于溫度測量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流。 該電源系統(tǒng)采用熱敏電阻 NTC10D-9 將其串聯(lián)進(jìn)電源輸入

27、端，剛上電時由于電阻的溫度 （常 溫T=25 C左右）很低，因此有一定的阻值（R=10 Q）,能有效的抑制開機(jī)浪涌電流，通電一 段時間后，根據(jù)焦耳定律 Q=i2rt，溫度很快升高阻值 R趨于0,因此它損耗的功率可以忽略 不計。電源濾波器圖 2.3 電源濾波器 干擾噪聲來源:A. 空間磁場。通過電磁波輻射串入儀器,如雷電、無線電波。B. 傳輸通道。各種干擾通過儀器的輸入輸出通道傳入，特別是長傳輸線受到的干擾更嚴(yán)重。C. 配電系統(tǒng)。如來自市電的工頻干擾， 它可以通過電源變壓器分布電容和各種電磁路徑對測 試系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 各種開關(guān)、 可控硅的啟閉, 元器件的機(jī)械振動等都會對測試過程引起不同 程度的干

28、擾。 干擾噪聲的分類: 按噪聲傳導(dǎo)模式分類可分為:常模噪聲和共模噪聲。A. 常模噪聲：又稱線間感應(yīng)噪聲或不對稱噪聲。在這種線路里，噪聲電流和信號電流的路徑在往返兩條線上是一致的。 這種噪聲一般難以消除, 但根據(jù)噪聲變化較快, 而且變化波形不 規(guī)則的特點(diǎn),利用處理電路可以有效的消除常模噪聲。（主要來自電網(wǎng)）B. 共模噪聲：又稱地感應(yīng)噪聲或不對稱噪聲。這種噪聲入侵線路和地線間，噪聲電流在兩條線上各流過一部分,以地為公共回路,而信號電流只在往返兩條線路中流過。從本質(zhì)上講, 這種噪聲是可以消除的。 （主要來自外界干擾） 該電源系統(tǒng)采用如圖 2.3 所示的電源濾波器。A. 常模噪聲濾波器：由 L1、L2

29、、CC1組成的LC濾波電路。感抗Z= 3 L ,由于常模噪聲電路的路徑和信號電流的路徑在往返兩條線上是一致的而且噪聲信號變化很快，而信號頻率（f=50HZ ）變化穩(wěn)定并且很慢，所以Z1= 3 L1、Z2= 3 L2很大及 對常模噪聲有抑制作用而對信號電流無抑制作用；容抗Z=1/（ 3 C）,對于噪聲信號容抗電流 Z很?。ㄏ喈?dāng)于導(dǎo)通），對于信號電流容抗 Z很大（相當(dāng)于斷路），所以信號噪聲電流不會流 入 下一級電路。 （CBB 電容 CC1 對高頻分量起旁路作用 ）B. 共模噪聲濾波器：由共模扼流圈、CC2、CC3組成的兩路LC串聯(lián)濾波電路。共模扼流圈： 如圖 2.4 所示，在同一磁環(huán)上繞兩組方向

30、相反的線圈， 根據(jù)右手螺旋定則可知， 當(dāng)在輸入端 A、 B 兩端加上極性相反，信號幅值相同的常模信號電流時，有實(shí)線所示的電流I2，在磁芯中產(chǎn)生的磁通2，只要保證兩繞組完全對稱，則磁芯中兩不同方向的磁通相互抵消，總磁通為 0，線圈電感幾乎為 0，對常模信號無阻抗作用。若在輸入端 A、 B 兩端加極性相同，幅值相等的共模信號電流時，有虛線所示的電流11?，在磁芯中產(chǎn)生虛線所示的磁通 1，則磁芯中通有相同方向而互相加強(qiáng)的磁通，使每一線圈的電感值為單獨(dú)存 在時的兩倍，因此對共模噪聲信號有很強(qiáng)的抑制作用。（高壓瓷片電容 CC2、 CC3 對高頻分量起旁路作用）圖 2.4 共模扼流圈C. 電感 L 的選取

31、：理論上電感量越高對 EMI（ 電磁干擾 ）抑制效果越好，但過高的電感量將使得截止頻率 f0 更 低，而實(shí)際的濾波器只能做到一定的帶寬，也就使高頻噪聲抑制的效果變差；另外，電感量 越高，則線圈匝數(shù)越多，磁芯兩端的 ui 越高，這樣將造成低頻阻抗增加，匝數(shù)增加使分布 的電容也隨之增大，使高頻電流全部經(jīng)此電容流通，過高的ui 使磁芯記憶飽和。標(biāo)準(zhǔn) EMI 測試頻寬為： 10KHZ-30MHZ ，該電源系統(tǒng)取 f0=20KHZ 。根據(jù)串聯(lián)諧振公式 f0=1/（2 n ）,貝U L=1/（2 n f0）2C，即 L仁L2=1/（2*3.14*50000）2*0.1*10-6=633.89uH,共模扼流

32、圈=1/（2*3.14*50000）2*2200*10-12=28.8mH。穩(wěn)壓電路由LM2575-12和脈動濾波器（L4、CC5、CC8）構(gòu)成的電源電路 1,如圖2.5 所示圖 2.5 LM2575 構(gòu)成的穩(wěn)壓電源電路 1由 L7805CV 構(gòu)成的電源電路，如圖 2.6 所示圖 2.6 L7805CV 構(gòu)成的穩(wěn)壓電源電路 2 由于步進(jìn)電機(jī)功耗比較大，所以采用兩路電源供電。 LM2575-12A. LM2575 系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 1A 集成穩(wěn)壓電路， 它內(nèi)部 集成了一個固定的振蕩器， 只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路， 可大大減小散 熱片的體積， 而在大

33、多數(shù)情況下不需散熱片； 內(nèi)部有完善的保護(hù)電路， 包括電流限制及熱關(guān) 斷電路等；芯片可提供外部控制引腳，是傳統(tǒng)三端式穩(wěn)壓集成電路的理想替代產(chǎn)品。圖 2.7 LM2575 內(nèi)部結(jié)構(gòu)B. LM2575 引腳功能：VIN: 未穩(wěn)壓電壓輸入端；OUTPUT: 開關(guān)電壓輸出端，接電感及快速恢復(fù)二極管；GND: 公共端地；FEEDBACK: 反饋輸入端；/OFF:控制輸入端，接公共端時，穩(wěn)壓電路工作；接高電平時，穩(wěn)壓電路停止工作。C. LM2575 工作原理：LM2575 內(nèi)部框圖如圖 2.7 所示，從圖中可以看出 LM2575 內(nèi)含 52kHz 振蕩器、基準(zhǔn)電路、 熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器

34、及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。將穩(wěn)壓輸出的電壓接到反饋輸入端的目的是同內(nèi)部電壓基準(zhǔn)比較， 若電壓偏低， 則用放大器來控制內(nèi)部振蕩器以提高 輸出占空比，從而提高輸出電壓。D. LM2575 外圍元器件的選擇：電感的選擇：根據(jù)輸出電壓、最大輸入電壓 Vin（MAX） 、最大負(fù)載電流 Load（ MAX ）等參 數(shù)選擇電感時可參照相應(yīng)的電感曲線圖來查找所需采用的電感值。該電路取L=470uH 。電容的選擇：輸入電容應(yīng)大于 47uF ，并要求盡量靠近電路。而輸出電容推薦使用的電容為 100uF470uF,其耐壓值應(yīng)大于額定輸出的1.52倍，輸入電容推薦值為100uF。該電路取 CC6=100uF/25V ， CC

35、7=330uF/25V 。 （L4 、 CC8 組成脈動濾波器 ） 二極管的選擇：二極管的額定電流值應(yīng)大于最大負(fù)載電流的1.2倍，但考慮到負(fù)載短路的情況，二極管的額定電流值應(yīng)大于 LM2575 的最大電流限制； 另外二極管的反向電壓應(yīng)大于最 大輸入電壓的 1.25倍。該電路選取肖特基二極管 IN5819=1A/40V 。 L7805CVA. 外圍電路電容的作用：C1 為濾波電容，通過放電為電路提供放電電流；C2 為抗干擾電容，用以旁路在輸入導(dǎo)線過長時引入的高頻干擾脈沖；C3 為去耦濾波電容，使得輸出電壓更趨于平滑；C4 具有改善輸出瞬態(tài)特性和防止電路產(chǎn)生自激振蕩的作用。B. 濾波電容的計算：根

36、據(jù) S 定義，濾波電容 :（uF）Ic為電容放電電流，取 IC=IOmax=0.4A ; t為電容放電時間，t=T/2=1/（50x2）=0.01s ; UIP-P 為穩(wěn)壓器輸入端等效的紋波電壓峰 -峰值，取4x10-3?，則6 = 1000UF ,電容的耐壓值為 UCM Ui=17V，即C1應(yīng)選取標(biāo)稱值為1000UF/25V。 直流側(cè) IC 濾波圖 2.8 IC 濾波該系統(tǒng)中對每一顆IC的VCC和GND之間接0.1uF的積層電容，以使電源電壓波的波紋及 雜散信號有所旁路，不致影響該 IC 的正常運(yùn)行；同時也抵消導(dǎo)電電路的電感性，使整個電 路具有較佳的穩(wěn)定性。電路圖如圖 2.8 所示。2.3

37、I2C 串行總線I2C 串行總線 I2C串行總線概述：I2C總線是PHLIPS公司推出的一種串行總線，是具備多主機(jī)系統(tǒng)所 需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。 （如圖 2.9 所示）圖 2.9 I2C 串行總線 I2C總線只有兩根雙向信號線，一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線 SCL ,通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時，兩根線均為高電平， 連到總線上的任一器件輸出的低電平，都 將使總線的信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關(guān)系。（如圖2.10所示）圖2.10 I2C總線“線與” I2C總線工作原理：A. 數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定：I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電

38、平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù) 據(jù)必須保持穩(wěn)定， 只有在時鐘線上的信號為低電平期間， 數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才 允許變化。（如圖 2.11 所示）圖 2.11 I2C 總線數(shù)據(jù)傳輸時序B. 起始和終止信號：SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。（如圖2.12所示） 圖2.12 I2C總線起始和終止信號時序 起始和終止信號都是由主機(jī)發(fā)出的， 在起始信號產(chǎn)生后， 總線就處于被占用的狀態(tài)； 在終止 信號產(chǎn)生后， 總線就處于空閑狀態(tài)。 連接到 I2C 總線上的器件， 若具有 I2C 總線的硬件接口， 則很容易檢測

39、到起始和終止信號。 接收器件收到一個完整的數(shù)據(jù)字節(jié)后， 有可能需要完成一 些其它工作， 如處理內(nèi)部中斷服務(wù)等， 可能無法立刻接收下一個字節(jié)， 這時接收器件可以將 SCL 線拉成低電平，從而使主機(jī)處于等待狀態(tài)。直到接收器件準(zhǔn)備好接收下一個字節(jié)時， 再釋放 SCL 線使之為高電平，從而使數(shù)據(jù)傳送可以繼續(xù)進(jìn)行。C. 數(shù)據(jù)傳送格式：字節(jié)傳送與應(yīng)答：每一個字節(jié)必須保證是 8位長度。數(shù)據(jù)傳送時，先傳送最高位（ MSB）， 每一個被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位）。如果一段時間內(nèi)沒有收到從機(jī)的應(yīng)答信號，則自動認(rèn)為從機(jī)已正確接收到數(shù)據(jù)。（如圖 2.13 所示）圖 2.13 I2C 總線數(shù)據(jù)

40、傳送格式時序分析：若由于某種原因從機(jī)不對主機(jī)尋址信號應(yīng)答時 （如從機(jī)正在進(jìn)行實(shí)時性的處理工作而 無法接收總線上的數(shù)據(jù)） ，它必須將數(shù)據(jù)線置于高電平，而由主機(jī)產(chǎn)生一個終止信號以結(jié)束 總線的數(shù)據(jù)傳送。 如果從機(jī)對主機(jī)進(jìn)行了應(yīng)答， 但在數(shù)據(jù)傳送一段時間后無法繼續(xù)接收更多 的數(shù)據(jù)時， 從機(jī)可以通過對無法接收的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的 “非應(yīng)答”通知主機(jī)，主機(jī)則應(yīng)發(fā) 出終止信號以結(jié)束數(shù)據(jù)的繼續(xù)傳送。 當(dāng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)時， 它收到最后一個數(shù)據(jù)字節(jié)后， 必須 向從機(jī)發(fā)出一個結(jié)束傳送的信號。這個信號是由對從機(jī)的“非應(yīng)答”來實(shí)現(xiàn)的。然后，從機(jī) 釋放 SDA 線，以允許主機(jī)產(chǎn)生終止信號。數(shù)據(jù)幀格式： I2C 總線上傳送的數(shù)

41、據(jù)信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數(shù)據(jù)信 號。在起始信號后必須傳送一個從機(jī)的地址（7位），第8位是數(shù)據(jù)的傳送方向位 （R/T），用“ 0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（T），“1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R）。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終 止信號結(jié)束。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號， 馬上再次發(fā)出起始信號對另一從機(jī)進(jìn)行尋址。在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過程中，可以有以下幾種組合方式：a、主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個傳送過程中不變S 從機(jī)地址 0 A 數(shù)據(jù) A 數(shù)據(jù) A/P注：有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送， 無陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)傳送。 A 表示應(yīng)

42、答， A 非表示非應(yīng)答（高電平） 。 S 表示起始信號， P 表示終止信號。b、主機(jī)在第一個字節(jié)后，立即從從機(jī)讀數(shù)據(jù)S 從機(jī)地址 1 A 數(shù)據(jù) A 數(shù)據(jù)PC、在傳送過程中，當(dāng)需要改變傳送方向時，起始信號和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀 /寫方向位正好反相。S從機(jī)地址0A數(shù)據(jù)A/S從機(jī)地址1A數(shù)據(jù)PE2PROM AT24C02AT24C02 是典型的 I2C 總線接口器件，其特點(diǎn)是：單電源供電；采用低功耗 COMS 技術(shù)； 工作電壓范圍（1.85.5V）;自定時寫周期（包括自動擦除）、頁面寫周期的典型值為 2ms;具 有硬件寫保護(hù)。 （如圖 2.14 所示） 圖 2.14 AT24C02 引

43、腳圖圖中，SCL為串行時鐘引腳；SDA為串行數(shù)據(jù)/地址引腳；WP為寫保護(hù)（當(dāng)WP為高電平時, 存儲器只讀;當(dāng) WP 為低電平時，存儲器可讀可寫 ）; A0 、 A1 、 A2 為片選或塊選。器件的SDA為漏極開路引腳，需接上拉電阻到VCC，其數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)為8位。輸入引腳內(nèi)接有濾波器，能有效抑制噪聲。自動擦除 （邏輯“ 1”）在每一個寫周期內(nèi)完成。 AT24C02控制字節(jié)要求：AT24C02的芯片地址如下圖，1010為固定，A0 , A1 , A2正好8 個芯片同時連接該系統(tǒng)中的三根0 為寫入， 1 為讀出。與芯片的 1， 2， 3 引腳對應(yīng)，為當(dāng)前電路中的地址選擇線，三根線可選擇 在電路中， 當(dāng)

44、要與哪個芯片通信時傳送相應(yīng)的地址即可與該芯片建立連接， 地址線都為 0。最后一位 R/W 為告訴從機(jī)下一字節(jié)數(shù)據(jù)是要讀還是寫，1010 A2 A1 A0 R/W注：主機(jī)發(fā)送地址時， 總線上的每個從機(jī)都將這 7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較， 如果相 同認(rèn)為自己正被主機(jī)尋址，根據(jù) R/W 位將自己確定為發(fā)送器或接收器。從機(jī)的地址由固定 部分和可編程部分組成。 在一個系統(tǒng)中可能希望接入多個相同的從機(jī)， 從機(jī)地址中可編程部 分決定了可接入總線該類器件的最大數(shù)目。如一個從機(jī)的 7位尋址位有 4位是固定位， 3位 是可編程位， 這時僅能尋址 8 個同樣的器件， 即可以有 8個同樣的器件接入到該 I2C 總

45、線系 統(tǒng)中。圖 2.15AT24C02 寫字節(jié)時序 AT24C02寫字節(jié)操作：在指定地址寫入 1 字節(jié)數(shù)據(jù)。首先主器件發(fā)送起始信號S 后，發(fā)送寫控制字節(jié)，即1010A2A1A00 ，然后等待應(yīng)答信號，指示從器件被尋址，由主器件發(fā)送的下一字節(jié)為字地 址，為被寫入到 AT24C02 的地址指針；主器件接收來自 AT24C02 的另一個應(yīng)答信號以后， 將發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，并寫入到被尋址的存儲器地址；AT24C02 再次發(fā)送應(yīng)答信號，同時主器件將產(chǎn)生停止信號 P,以結(jié)束寫字節(jié)操作。（AT24C02寫字節(jié)時序如圖2.15所示） AT24C02讀字節(jié)操作：指定 1 個需要讀取的存儲單元地址。首先主器件給出一個

46、起始信號，然后發(fā)出從器件地址 1010A2A1A00 ，再發(fā)送需要讀的存儲器地址；在收到從器件的應(yīng)答信號 ACK 后，產(chǎn)生一個 開始信號S,以結(jié)束上述寫過程；再發(fā)送一個讀控制字節(jié)，從器件 AT24C02在發(fā)送ACK信 號后發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)，主器件發(fā) 后發(fā)送一個停止信號， 以結(jié)束 AT24C02 讀字節(jié)操作。 （AT24C02 讀字節(jié)時序如圖 2.16所示） AT24C02讀寫字節(jié)程序A. 寫一字節(jié)void write_add（uChar address,uChar date）start(); /起始信號 writebyte(0xa0); /寫器件地址 respons(); /應(yīng)答信號 writ

47、ebyte(address);/ 指向要寫的地址 (AT24C02 內(nèi)部 ) respons(); /應(yīng)答信號 writebyte(date); /寫入數(shù)據(jù) respons(); /應(yīng)答信號 stop(); /停止信號圖 2.16 AT24C02 讀字節(jié)時序B.讀一字節(jié)uchar read_add(uchar address)uchar a;start();/起始信號writebyte(0xa0);/寫器件地址respons();/應(yīng)答信號writebyte（address）;/指向要讀的地址（AT24C02 內(nèi)部）respons();/應(yīng)答信號start();/起始信號writebyte(0

48、xa1);/讀器件地址respons();/應(yīng)答信號a=readbyte();/讀字節(jié)函數(shù)2.4stop(); return a;/停止信號打印機(jī)在智能儀器儀表中對數(shù)據(jù) （尤其是對模擬量 ）的記錄， 記錄數(shù)據(jù)最直觀的方式就是在記錄紙上 描繪出曲線圖形， 微型打印機(jī)以其價格優(yōu)廉、 便攜在智能儀器系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。（圖2.17為TPy p微型打印機(jī)接口電路圖）TP卩p微型打印機(jī)特點(diǎn)：打印速度為1.2行/秒，打印寬度為16字符/行，36個通用的ESC打印命令，支持并行和串行通訊。 （該系統(tǒng)采用并口傳輸數(shù)據(jù) ）圖2.17 TP p微型打印機(jī) TP卩p微型打印機(jī)并行接口引腳定義：數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖，

49、上升沿時讀入數(shù)據(jù)；DBODB7:并行數(shù)據(jù)口； ：應(yīng)答脈沖，低電平表示數(shù)據(jù)已被接受，打印機(jī)可以接收下一個數(shù)據(jù)；BUSY ：打印機(jī)狀態(tài)輸出，高電平時表示打印機(jī)忙，不能接收數(shù)據(jù)；PE： 接地；SEL :經(jīng)電阻上拉“高”電平，表示打印機(jī)在線；：經(jīng)電阻上拉“高”電平，表示無故障。 并行傳輸數(shù)據(jù)時序如圖 2.18 所示:圖 2.18 并行傳輸數(shù)據(jù)時序 根據(jù)時序，并行口數(shù)據(jù)輸出函數(shù): void prt(uchar d)stb=1;busy=1;/置 I/O 口高阻抗輸入狀態(tài)while(busy); /判斷打印機(jī)是否忙碌P0=d;/發(fā)送數(shù)據(jù)stb=0;/讀取數(shù)據(jù) (上升沿 )stb=1; 常用的打印命令控制字

50、:0x1b,0x40 :初始化打印機(jī)；0x1c,0x26 :進(jìn)入中文打印模式0x1c,0x2e :退出中文打印模式0x1b,0x36 :選擇字符集 10x1b,0x37 :選擇字符集2OxOa:換行2.5 LCD 液晶顯示 液晶顯示器以其微功耗、體積小、重量輕、超薄型、控制簡單(不需要其他外圍驅(qū)動電路 )等其他顯示器件無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在智能儀表和低功耗系統(tǒng)中，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。圖 2.19 OCMJ4x8C 液晶顯示器引腳圖LCD 工作原理:LCD 是一種被動式顯示器，它本身并不發(fā)光，只是調(diào)節(jié)光的亮度。目前常用的LCD 是根據(jù)液晶的扭曲 -向列效應(yīng)原理制成的。這是一種電場效應(yīng)，夾在兩塊導(dǎo)

51、電玻璃電極之間的液晶 經(jīng)過一定處理后， 其內(nèi)部分子呈 900 的扭曲， 這種液晶具有旋光特性。 當(dāng)線性偏振光結(jié)構(gòu)消 失，其旋光作用也隨之消失，偏振面會旋轉(zhuǎn)900。當(dāng)給玻璃電極加上電壓后，在電場的作用下液晶的扭曲結(jié)構(gòu)會消失， 其旋光作用也隨之消失， 偏振光便可以直接通過。 當(dāng)去掉電場的 作用下液晶分子又恢復(fù)其扭曲結(jié)構(gòu)， 把這樣的液晶放在兩個偏振片之間， 改變偏振片的相對 位置(平行或相交)就可得到黑底白字或白底黑字的顯示形式。LCD 的響應(yīng)時間和余輝為毫秒級，閥值電壓為 320V，功耗為5100mW/cm2。圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊 OCMJ4X8C (128x64)。如圖2.19所示： OCMJ4

52、X8C引腳說明VSS:模塊的電源地VDD :模塊的電源正端VO:LCD 驅(qū)動電壓輸入端RS(CS):并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號R/W(STD) :并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口E(SCLK) : 并行的使能信號；串行的同步時鐘DBODB7:并行數(shù)據(jù)口PSB:并/串行接口選擇，H-并行；L-串行NC:空腳: 復(fù)位，低電平有效 LED_A :背光源正極LED_B :背光源負(fù)極 OCMJ4X8C接口時序圖A.8 位并行連接時序圖a. MCU 寫資料到模塊，如圖 2.20 所示。圖 2.20 LCD 寫資料時序圖 根據(jù)時序圖， 8位并行數(shù)據(jù)傳送 (寫)函數(shù): void wr_lcd (

53、uchar data_comm,uchar content)chk_busy ();/ 檢測 LCD 是否忙碌 if(data_comm) rs=1;/數(shù)據(jù)rw=0;/寫操作elsers=0;/指令rw=0;/寫操作P仁content;輸出數(shù)據(jù)指令e=1;_nop_();e=0;void chk_busy (void) /*= 檢測 LCD 是否忙碌函數(shù) =*/ P1=0Xff;/置 I/O 口微高阻抗輸入狀態(tài)rs=0;/選擇指令寄存器rw=1;/讀e =1;/允許信號輸入 (并行 )while(busy=1);/ 判斷 BFe =0;b. MCU 從模塊讀出資料，如圖 2.21 所示。 根據(jù)

54、時序圖， 8位并行數(shù)據(jù)傳送 (讀)函數(shù): uchar rd_lcd (void)uchar i;chk_busy （）;/ 檢測 LCD 是否忙碌 rs=1;/選擇數(shù)據(jù)寄存器rw=1;/ 讀操作e=1;_nop_（）;ACC=P1; / 讀出數(shù)據(jù) e=0;i=ACC; return i;圖 2.21 LCD 讀資料時序圖B.串行連接時序圖，如圖 2.22所示。 串行數(shù)據(jù)傳送共分三個字節(jié)完成： 第一字節(jié)：串口控制格式 11111ABCMCU 到A 為數(shù)據(jù)傳送方向控制： H 表示數(shù)據(jù)從 LCD 到 MCU ， L 表示數(shù)據(jù)從 LCDB 為數(shù)據(jù)類型選擇： H 表示數(shù)據(jù)是顯示數(shù)據(jù)， L 表示數(shù)據(jù)是控制

55、指令 C 固定為 0 第二字節(jié)： （并行 ）8 位數(shù)據(jù)的高 4 位格式 DDDD0000 第三字節(jié)： （并行 ）8 位數(shù)據(jù)的低 4 位格式 0000DDDD串行接口時序參數(shù)：（測試條件：T=25 C VDD=4.5V）圖 2.22 LCD 串行通訊時序圖 根據(jù)時序圖，串行數(shù)據(jù)傳送(寫)函數(shù)：void wr_lcd(uchar data_com,uchar content ) uchar i,j,k;delay(2);k=content;cs=1;/片選信號 CS 拉高sclk=0;std=1;/ 連續(xù)發(fā)送 5 個 1for(i=0;i5;i+)sclk=1;sclk=0;std=0; /A=L 表示數(shù)據(jù)從 MCU 到 LCD sclk=1;sclk=0;if(data_com)std=1;/B=H 表示數(shù)據(jù)else std=0;/B=L 表示指令sclk=1;sclk=0;std=0; /C=0 固定sclk=1;scl