教程07通信定稿

1、目 錄摘要IIIAbstractIV第一章緒論1課題的背景及其意義1系統(tǒng)整體方案設(shè)想11.11.21.2.11.2.2系統(tǒng)硬件方案設(shè)想1系統(tǒng)方案設(shè)想21.3第二章本設(shè)計要完成的任務(wù)2方案的分析與論證4主控系統(tǒng)分析與論證4顯示器件的選擇6系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計8輸入電路82.12.2第三章3.13.1.13.1.23.1.33.1.4音頻輸入電路8光電池輸入電路9磁場輸入電路9電壓輸入電路103.23.33.43.5第四章串口電平轉(zhuǎn)換電路11鍵路盤電11顯示電路12主控器 ATMEGA16 電路14系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計174.14.24.3系統(tǒng)主程序流程圖14中斷服務(wù)序流程圖18與顯示程序流程圖20總結(jié)21

2、參考文獻(xiàn)22附錄23致謝42基于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，系統(tǒng)也迅速地得到應(yīng)用。在生產(chǎn)過程中，應(yīng)用這一系統(tǒng)可對生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)進(jìn)行，監(jiān)視和，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本提供信息和。在科學(xué)研究中，應(yīng)用系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學(xué)奧秘的重要之一。系統(tǒng)，從嚴(yán)格的意義上來說，應(yīng)該是用計算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動檢測或巡回檢測，并且能夠?qū)?shù)據(jù)實行、處理、分析計算以及檢測的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、打印或描繪的系統(tǒng)。本文采用 ATMEGA16 單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)分為模塊、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、系統(tǒng)控制模塊、鍵盤模塊、顯示模塊等幾部分。系統(tǒng)

3、通過 ATMEGA16 對多通道的數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制，經(jīng)過處理后在LCD12864 上進(jìn)行顯示。：ATMEGA16；A/D 轉(zhuǎn)換；LCD12864The design of dollection system base on singlechipAbstractcomputer technology and penetration, radata acquisitionWith the radevelopment ofsystem has been appd. In the production pros, the system can be appd to the production pros

4、 parameters for site acquisition, monitoring and recording, To improveproduct quality, reduce costs and provide information means. In scientific research,application of dynamic data acquisition system can obtain a lot of information is aerfultool to study physical promystery.ses instant. one of the

5、important means of gaining scientificData acquisition system, from the strict sense, is to be used computer control ofmulti-channel data automatic detection or circuit testing, and can be implemented for datastorage, prosing,ysis and calculation, and testing data, extracting usable informationfor di

6、splay, records, pror portray system. The design of the data acquisition system used asa control ATMEGA16 MCU core D conversystem is dividedo modules, the systemcontrol module, keyboard module, module and other parts. ATMEGA16 of multi-channelsystems to control data flow, After being handled in LCD12

7、864 on show.Keywords：ATMEGA16，The dollect，A/Dtransform，LCD12864第一章緒 論1.1課題的背景及其意義隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，系統(tǒng)也迅速地得到應(yīng)用。在生產(chǎn)過程中，應(yīng)用這一系統(tǒng)可對生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)進(jìn)行，監(jiān)視和，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本提供信息和。在科學(xué)研究中，應(yīng)用系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學(xué)奧秘的重要之一?？傊?，不論在哪個應(yīng)用領(lǐng)域中，與處理越及時，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益也越高。電子計算機(jī)的發(fā)展對通信起了巨大的推動作用。計算機(jī)和通信緊密結(jié)合可以靈活多樣的通信控制系統(tǒng)也可以強有力的信

8、息處理系統(tǒng)，這樣對社會的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。數(shù)據(jù)通信是電子計算機(jī)廣泛應(yīng)用的必然產(chǎn)物。計算機(jī)與它的終端之間需要數(shù)據(jù)通信，計算機(jī)與計算機(jī)之間更需要數(shù)據(jù)通信。此處在遙測、遙感、自動控制等系統(tǒng)中都要用到計算機(jī)，因而都需要數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)，從嚴(yán)格的意義上來說，應(yīng)該是用計算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動檢測或巡回檢測，并且能夠?qū)?shù)據(jù)實行、處理、分析計算以及檢測的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、打印或描繪的系統(tǒng)。系般由數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與管理，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)輸出及顯示這四個部分組成。輸入通道要實現(xiàn)對被測對象的檢測，采樣和信號轉(zhuǎn)換工作。數(shù)據(jù)與管理要用器把到的數(shù)據(jù)起來，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行管理和調(diào)用。數(shù)據(jù)處理就是從到的原

9、始數(shù)據(jù)中，刪除有關(guān)干擾噪聲，無關(guān)信息和必要的信息，提取出反映被測對象特征的重要信息。另外，就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以便于檢索；或者把數(shù)據(jù)恢復(fù)成原來的物理量形式，以可輸出的形態(tài)在輸出設(shè)備上輸出，例如打印，顯示，繪圖等。數(shù)據(jù)輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行輸出和顯示。1.2系統(tǒng)整體方案設(shè)想1.2.1系統(tǒng)硬件方案設(shè)想系般由數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與管理，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)輸出及顯示這四個部分組成。輸入通道要實現(xiàn)對被測對象的檢測，采樣和信號轉(zhuǎn)換工作。數(shù)據(jù)與管理要用器把到的數(shù)據(jù)起來，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行管理和調(diào)用。數(shù)據(jù)處理就是從到的原始數(shù)據(jù)中，刪除有關(guān)干擾噪聲，無關(guān)信息和必要的信息，提取出反映被測對象特征

10、的重要信息。另外，就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以便于檢索；或者把數(shù)據(jù)恢復(fù)成原來的物理量形式，以可輸出的形態(tài)在輸出設(shè)備上輸出，例如打印，顯示，繪圖等。數(shù)據(jù)輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行輸出和顯示。本系統(tǒng)的硬件的組成部分分為模塊、處理與控制模塊、鍵盤模塊、顯示模塊四部分，采用 ATMEGA16 微處理器作為本設(shè)計的，對各個模塊的信號進(jìn)行處理分析。系統(tǒng)通過對多路數(shù)據(jù)進(jìn)行，并通過 ATMEGA16 單片機(jī)進(jìn)行處理和分析，最后將數(shù)據(jù)顯示在 LCD 顯示器上。本設(shè)計正是通過這個方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行、處理、顯示，以達(dá)到的目的。1.2.2系統(tǒng)方案設(shè)想對于這個部分，關(guān)鍵是怎樣通過來實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。因此，從的角度

11、來講，需要找到一種算法，以便于能利用該算法實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)流、處理與傳輸，從而能使該系統(tǒng)能兼容所有的流。1.3本設(shè)計要完成的任務(wù)以單片機(jī) ATMEGA16 為，結(jié)合其它器件一起設(shè)計一個系統(tǒng)，主要功能是實現(xiàn)一個多路系統(tǒng)，系統(tǒng)的原理框圖如圖 1.1 所示：數(shù)據(jù)流圖 1.1系統(tǒng)原理圖鍵盤ATMEGA16LCD12864根據(jù)本設(shè)計的要求和方案的設(shè)想，總結(jié)一下本設(shè)計要做的具體的工作主要有以下幾個方面:1、 分析與論證本設(shè)計所采用的方案，包括主控系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等的分析、以及這些模塊的功能等。在對設(shè)計要求充分分析的基礎(chǔ)上，劃分功能模塊，選擇需要的硬件設(shè)備。2、 收集大量系統(tǒng)方面的資料 包括文字資料和試驗數(shù)據(jù)，

12、總結(jié)規(guī)律，找到能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和識別的方法，這是設(shè)計中最關(guān)鍵的一步。對設(shè)想的方案仔細(xì)論證，確定下來以后，根據(jù)選擇的硬件設(shè)備完成原理圖的設(shè)計。3、 根據(jù)劃分的功能模塊，編寫操作程序。這也是本設(shè)計中很重要的一個工作，確定編要盡量做到界面美觀，操作簡便。第二章方案的分析與論證2.1主控系統(tǒng)分析與論證選用 ATMEGA16為主控器，系統(tǒng)的原理框圖如圖 2.1 所示：數(shù)據(jù)流圖 2.1 系統(tǒng)原理框圖ATMEGA16管腳圖，如圖 2.2 所示：圖 2.2 ATMEGA16管腳圖鍵盤ATMEGA16LCD12864ATMEGA16功能介紹：ATmega16 是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CM

13、OS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的。AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和32 個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元（ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時兩個獨立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega16 有如下特點：16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作寄存器，用于

14、邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過進(jìn)行選擇的省電模式。 工作于空閑模式時CPU停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準(zhǔn)，而其余功能模

15、塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止CPU 和除了異步定時器與ADC 以外所有I/O 模塊的工作，以降低ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴(kuò)展Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。本是以Atmel 高密度非易失性器技術(shù)生產(chǎn)的。片內(nèi)ISP Flash 允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過運行于AVR 內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序到應(yīng)用Flash區(qū)(ApplicationFlash Memo

16、ry)。在更新應(yīng)用Flash區(qū)時引Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了RWW 操作。 通過將8 位RISU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個內(nèi)， ATmega16 成為一個功能強大的單片機(jī)，為許多控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：仿真器、仿真器及評估板。1C 語言編譯器、宏匯編、 程序調(diào)試器/引腳說明：VCC 數(shù)字電路的電源GND 地端口A(PA7.PA0) 端口A 做為A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O口，具有可編程的上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸

17、收大電流。作為輸入使用時，若上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口A 處于狀態(tài)。端口B(PB7.PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B 處于狀態(tài)。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能。端口C(PC7.PC0) 端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若上拉電阻使能，端口被外部電路拉

18、低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C 處于狀態(tài)。如果JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能。端口D(PD7.PD0) 端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D 處于狀態(tài)。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能。RESET 復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。持續(xù)時間小于門

19、限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。AVCC AVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用ADC時，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。使用ADC時應(yīng)通過一個低通濾波器與VCC 連接。AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。22.2顯示器件的選擇液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點。近幾年來被廣泛用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。LCD可分為段位式 LCD、字符式 LCD 和點陣式 LCD。其中，段位式 LCD 和字符式 LCD 只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能

20、滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式 LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫功能、分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛。本文介紹了點陣式液晶顯示器 MGLS12864 與單片機(jī)的接口及編程的方法，同時介紹了創(chuàng)建 816 字符和 1616 點陣漢字的方法，及常用的字符顯示和漢字顯示程序。考慮到此系統(tǒng)的實用性,選擇 LCD 作為顯示器件。綜上論證，選擇 ATMEGA16 單片機(jī)為，選擇 LCD12864 做為顯示器件來設(shè)計系統(tǒng)?；诖?，對系統(tǒng)的硬件，的設(shè)計以及電路原理圖展開設(shè)計。第三章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)過方案論證的過程之后，選定

21、了采用單片機(jī) ATMEGA16 作為的方案，其系統(tǒng)總方框圖如圖 3.1 所示。數(shù)據(jù)流圖 3.1 系統(tǒng)總原理框圖3.1輸入電路3.1.1音頻輸入電路音頻輸入電路主要原理：外部信號通過麥克風(fēng)，然后經(jīng)過音頻功率放大電路放大后輸入單片機(jī)。TDA2822 集成功放電路常用在隨身聽、便攜式的 DVD 等音頻放音用；功率不是很大但以可以滿足您的聽覺要求了，且有電路簡單、音質(zhì)好、電壓范圍寬等特點，是業(yè)余制作小功放的較佳選擇。音頻電路圖如圖 3.2 所示。圖 3.2 音頻電路鍵盤電路ATMEGA16LCD128643.1.2光電池輸入電路電路工作原理：將外部的光信號放大后輸入單片機(jī)。硅光電池是一個大面積的光電二

22、極管，它被設(shè)計用于把入射到它表面的光能轉(zhuǎn)化為電能，因此，可用作光電探測器和光電池，被廣泛用于太空和野外便攜式儀器等的能源。光電池的基本結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示。當(dāng)半導(dǎo)體PN結(jié)處于零偏或反偏時，在它們的結(jié)合面耗盡區(qū)存在一內(nèi)電場，當(dāng)有光照時，入射光子將把處于介帶中的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，激發(fā)出的電子空穴對在內(nèi)電場作用下分別飄移到N型區(qū)和P型區(qū)，當(dāng)在PN結(jié)兩端加負(fù)載時就有一光生電流流過負(fù)載。光電池的電路圖如圖3.4所示。圖 3.3光電池結(jié)構(gòu)圖圖 3.4 光電池電路3.1.3磁場輸入電路霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。霍爾器件具

23、有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHZ），耐蝕。，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐霍爾線件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá) m 級）。取用了各種補償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)55150?；魻栯娐穲D如圖 3.5 所示。圖 3.5 霍爾電路CS3501 特性參數(shù)型號 Vcc/V 線性范圍/mT 工作溫度/ 靈敏度S/mV/mT 靜態(tài)輸出電壓 Vo/Vmyp max myp maxCS3501 812 100 2085 3.5 7.0 2.5 3.6 5.0型號

24、IOUT/mA Ro/k Icc/mA 乘積靈敏度 V/A0.1T 輸出形式 引腳排列 外形結(jié)構(gòu)typ max 1 2 3 4CS3501 4.0 0.1 10 20 射極輸出 VCC 地 輸出 CI/P3.1.4電壓輸入電路電路通過滑動變阻器的滑動將電壓輸入信號輸入單片機(jī)，如圖 3.6 所示。圖 3.6 電壓輸入電路3.2串口電平轉(zhuǎn)換電路串口通訊對單片機(jī)而言意義，不但可以實現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X端，而且也能實現(xiàn)電腦對單片機(jī)的控制，比如可以很直觀地把紅外鍵值的數(shù)據(jù)碼顯示在電腦上，可以使編寫紅外程序時方便不少，起到仿真器的某些功效。ATMEGA16 單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)

25、行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，采用了MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用更簡單可靠。采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第 5 腳的 GND、第 2 腳的RXD、第 3 腳的TXD。Max232 產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的。該器件包含 2 驅(qū)動器、2和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F 電平。該器件符合 TIA/EIA-232-F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個將 TIA/EIA-232-

26、F 電平轉(zhuǎn)換成 5-VTTL/CMOS 電平。每一個發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA-232-F 電平。串口電平轉(zhuǎn)換電路如圖 3.7 所示。圖 3.7 串口電平轉(zhuǎn)換電路3.3鍵盤電路鍵盤電路主要是通過手動對單片機(jī)進(jìn)行控制，如圖示。電路有四個按鍵；K1：SETK2：UPK3：DOWNK4：ENT圖 3.8 鍵盤電路3.4顯示電路液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點。近幾年來被廣泛用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。LCD可分為段位式LCD、字符式 LCD 和點陣式 LCD。其中，段位式LCD 和字符式LCD 只能用

27、于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式 LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫功能、分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛。本文介紹了點陣式液晶顯示器 LCD12864 與單片機(jī)的接口及編程的方法，同時介紹了創(chuàng)建 816 字符和 1616 點陣漢字的方法，及常用的字符顯示和漢字顯示程序。單片機(jī)可通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用器形式、I/O 設(shè)備形式控制該液晶顯示模塊。單片機(jī)對液晶顯示模塊的操作可分為兩部分,即作。和右半屏操功能介紹：LCD12864(黃色背光)是一款具有 4 位/8 位并行、2 線或 3

28、線串行多種接口方式，含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84 行 1616 點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。LCD12584示程序都引腳功能表如表 3.1 所示：表 3.1 LCD12864 引腳功能表LEVEL管腳名稱

29、功能1234567-1415VSS VDD V0 RSR/W EDB0-DB7PSB0V+5V+5VH/L H/LH，HLH/L H/L電源地電源正極對比度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)/命令選擇讀/寫選擇模塊使能端雙向數(shù)據(jù)口H:并行模式L:串行模式空腳1617NC/RSTL自帶復(fù)位，可懸空181920NC LEDALEDK空腳+5V0VLED 背光正極LED 背光負(fù)極LCD12864 管腳圖如圖 3.10 所示：圖 3.10LCD128643.5主控器 ATMEGA16 電路整個硬件電路以 ATMEGA16 單片機(jī)為，單片機(jī)對輸入的音頻信號、光信號、磁信號、電壓等信號進(jìn)行處理，通過按鍵對單片機(jī)進(jìn)行控制，最后將信號

30、在 LCD 上進(jìn)行顯示。選用高性能、低功耗的 8 位 ATMEGA16 單片機(jī)，它具有如下特點：16KB 的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即 RWW)；512B EEPROM；1KB SRAM；32 個通用I/O 口線；32 個通用工作寄存器；3 個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C)；可編程串行接口；低功耗空閑和掉電方式等。3ATMGA16 主電路圖如圖 3.11 所示。特性：1、高性能、低功耗的 8 位AVR 微處理器2、先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)131 條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期32個8 位通用工作寄存器全靜態(tài)工作工作于16 MHz 時性能高達(dá)16 MIPS

31、只需兩個時鐘周期的硬件乘法器3、非易失性程序和數(shù)據(jù)器16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash擦寫: 10,000 次4、具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)5、通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程6、真正的同時讀寫操作512 字節(jié)的EEPROM擦寫: 100,000 次1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM可以對鎖定位進(jìn)行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密7、JTAG 接口( 與IEEE 1149.1 標(biāo)準(zhǔn)兼容)符合JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能通過JTAG 接口實現(xiàn)對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程8、外設(shè)特點兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器一個具有預(yù)分頻器、比較

32、功能和捕捉功能的16 位定時器/具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC四通道計數(shù)器8路10 位ADC9、8 個單端通道TQFP 封裝的7 個差分通道10、各具有可編程增益（1x, 10 x, 或200 x）的差分通道面向字節(jié)的兩線接口兩個可編程的串行USART可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器片內(nèi)模擬比較器11、特殊的處理器特點上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC 振蕩器片內(nèi)/ 片外中斷源6種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby式以及擴(kuò)展的Standby 模式12、I/O 和封裝32 個可編程的I/O

33、口40引腳PDIP 封裝, 44 引腳TQFP 封裝, 與44 引腳MLF 封裝13、工作電壓:ATmega16：4.5 - 5.5V14、速度等級：0 - 16 MHz ATmega164模圖3.11 ATMEGA16的主電路第四章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序流程系統(tǒng)主程序的流程圖如圖 4.1 所示。圖 4.1 主程序流程圖54.2中斷服務(wù)序流程中斷服務(wù)序的流程圖如圖 4.2 所示。中斷服務(wù)序流程圖6圖 4.24.3與顯示程序流程與顯示流程圖如圖 4.3 所示。與顯示程序流程圖7圖 4.3總 結(jié)本設(shè)計采用 ATMEGA16 單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)分為模塊、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、系統(tǒng)控制模塊、

34、鍵盤模塊、顯示模塊等幾部分。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流包括音頻信號,光信號,磁信號,電壓引號。這些信號傳輸?shù)?ATMEGA 單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的處理將數(shù)據(jù)顯示在LCD12864 上。8系統(tǒng)是由硬件與協(xié)調(diào)實現(xiàn)的功能，其中硬件電路由電路，串口電平轉(zhuǎn)換電路，CPU 控制電路，鍵盤電路，顯示電路組成。序組成。由驅(qū)動在元件及調(diào)制方面，由于采用的電路使用了很多集成電路。元件不是很多，所以調(diào)試應(yīng)該不會太難。一般只要電路焊接無誤，稍加調(diào)試應(yīng)該會正常工作。電路中除集成電路外，對各電子元件也無特別要求。該系統(tǒng)各部分采用模塊化設(shè)計， 各個模塊之間獨立性強?？刂撇糠植捎每删幊涛⑻幚砥?，可以在不增加系統(tǒng)硬件的情況下方便地對系統(tǒng)進(jìn)行二

35、次開發(fā)與升級。參考文獻(xiàn)：EEPW 百科，2010.：百科，2010.1EEPW 百科.ATmega16 單片機(jī)Z.23百科.ATmega16 單片機(jī)Z.電子線路設(shè)計試驗測試J.：華技大學(xué)，2002. 298316.4微雪電子.ATmega16 簡介Z.：微雪電子，2010.56,.單片機(jī)實驗與實踐.電子綜合設(shè)計實驗M.：航空航天大學(xué)，2010. 7374.M.濟(jì)南：山東大學(xué)，2004. 3.7Prote199 原理圖與 PCB 設(shè)計Z.，2000. 6768.：機(jī)械工業(yè)81718.MCS-51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)配置與接術(shù)M.：航空航天大學(xué)，2001.9吳建新,饒志強.模擬電子技術(shù)M.，200

36、8.：10.傳感與檢測技術(shù)M.：理工大學(xué)，2003.系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)M.：電子工業(yè)11李群芳,.單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用.通用電子電路應(yīng)用 400 例M.，2005.：，2005.12,附錄一、電路原理圖二、程序源程序名稱：液晶模塊程序功能：本程序是用 ATmega16 控制液晶模塊（控制顯示 的源程序文件。：HD612023）#include ATmega16.h/* 包含目標(biāo)器件的頭部文件 */#include LCDM_HD61202_128D64.h/* 本程序的頭部文件 */#include DELAY.H#include Lattice_Character.h/* 包含延時函數(shù)的頭部文件

37、 */* 包含字符點陣數(shù)據(jù)表的頭部文件 */程序指令代碼/*函數(shù)功能：本函數(shù)用于控制液晶模塊的輸入輸出引腳的初始化操作。備注：本函數(shù)僅在主函數(shù)中調(diào)用一次即可，除非各控制引腳作為其他用途，如要再使用這些控制引腳來控制液晶模塊則需在主函數(shù)中再調(diào)用一次本函數(shù)。*/void LCDM_initialization(void)/* 下面這些語句用于設(shè)置液晶模塊的各控制引腳與的連接定義 */LCDM_BL_DDR |= LCDM_BL_PINNum;腳 */LCDM_BL_PORT &= LCDM_BL_PINNum;/* 設(shè)置液晶的背景燈控制端口為輸出引LCDM_DI_DDR |= LCDM_DI_PI

38、NNum;引腳 */LCDM_DI_PORT &= LCDM_DI_PINNum; LCDM_RW_DDR |= LCDM_RW_PINNum;出引腳 */* 設(shè)置液晶的寄存器選擇控制端口為輸出/* 設(shè)置液晶的讀寫選擇控制端口為輸LCDM_RW_PORT &= LCDM_RW_PINNum;LCDM_EN_DDR |= LCDM_EN_PINNum;引腳 */* 設(shè)置液晶的使能信號控制端口為輸出LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum; LCDM_CS1_DDR |= LCDM_CS1_PINNum;腳 */* 設(shè)置液晶的片選控制端口為輸出引LCDM_CS1_PORT &=

39、 LCDM_CS1_PINNum;LCDM_CS2_DDR |= LCDM_CS2_PINNum;腳 */* 設(shè)置液晶的片選控制端口為輸出引LCDM_CS2_PORT &= LCDM_CS2_PINNum;LCDM_RST_DDR |= LCDM_RST_PINNum;/* 設(shè)置液晶的復(fù)位信號控制端口為輸出引腳 */LCDM_RST_PORT &= LCDM_RST_PINNum;LCDM_DATA_DDR = 0 xFF;LCDM_DATA_PORT = 0 x00;/* 設(shè)置液晶模塊的數(shù)據(jù)端口為輸出引腳 */* 下面這些語句用于液晶模塊的初始化復(fù)位 */LCDM_RST_PORT &= L

40、CDM_RST_PINNum; /* 置復(fù)位信號為低電平 */ delay_ms(2);LCDM_RST_PORT |= LCDM_RST_PINNum; /* 置復(fù)位信號為delay_ms(2);*/*函數(shù)功能：本函數(shù)用于控制液晶模塊背景燈打開關(guān)閉的操作。函數(shù)參數(shù)：BL_sus僅可取二個值 ON 或 OFF 中的一個。*/void LCDM_BackgroundLight(Uchar8 BL_sus)if (BL_sus = ON)LCDM_BL_DDR |= LCDM_BL_PINNum;/* 設(shè)置液晶的背景燈控制端口為輸出引腳 */LCDM_BL_PORT |= LCDM_BL_PINN

41、um; /* 打開液晶的背景燈 */delay_us(2);/* 延時 2us */if (BL_sus = OFF)LCDM_BL_DDR |= LCDM_BL_PINNum;腳 */* 設(shè)置液晶的背景燈控制端口為輸出引LCDM_BL_PORT &= LCDM_BL_PINNum; /* 關(guān)閉液晶的背景燈*/delay_us(2);/* 延時 2us */*函數(shù)功能：本函數(shù)用于控制液晶模塊顯示打開關(guān)閉的操作。函數(shù)參數(shù)：Dpy_sus僅可取二個值 ON 或 OFF 中的一個。*/void LCDM_Display(Uchar8 Dpy_sus)if (Dpy_sus = ON)LCDM_DI_

42、PORT &= LCDM_DI_PINNum; LCDM_RW_PORT &= LCDM_RW_PINNum;/* 置寄存器選擇為 */* 置讀寫選擇為 */LCDM_CS1_PORT |= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */* 將打開液晶顯示的控制指令字輸出到片的數(shù)據(jù)端口 */ LCDM_DATA_PORT = LCDM_ON_Display;LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT |= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us

43、(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS1_PORT &= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */LCDM_CS2_PORT |= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */* 將打開液晶顯示的控制指令字輸出到片的數(shù)據(jù)端口 */ LCDM_DATA_PORT = LCDM_ON_Display;delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT |= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCD

44、M_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS2_PORT &= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */if (Dpy_sus = OFF)LCDM_DI_PORT &= LCDM_DI_PINNum; LCDM_RW_PORT &= LCDM_RW_PINNum;/* 置寄存器選擇為 */* 置讀寫選擇為 */LCDM_CS1_PORT |= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */* 將關(guān)閉液晶顯示的控制指令字輸出到片的數(shù)據(jù)端口 */ LCDM_DATA_PORT = LCDM_OFF_Display;LCDM_E

45、N_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT |= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS1_PORT &= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */ LCDM_CS2_PORT |= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */* 將關(guān)閉液晶顯示的控制指令字輸出到片的數(shù)據(jù)端口 */LCDM_DATA_PORT =

46、 LCDM_OFF_Display;delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT |= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS2_PORT &= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */*函數(shù)功能：本函數(shù)用于控制液晶模塊設(shè)置顯示開始行的操作。函數(shù)參數(shù)：line_num開始行數(shù)值。（數(shù)值范圍：line_num ）*/void LCDM_SetStartLine(Uchar8 line_num)LC

47、DM_DI_PORT &= LCDM_DI_PINNum; LCDM_RW_PORT &= LCDM_RW_PINNum;/* 置寄存器選擇為 */* 置讀寫選擇為 */LCDM_CS1_PORT |= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */* 將設(shè)置的開始顯示行數(shù)值與控制指令字一同輸出到片的數(shù)據(jù)端口 */ LCDM_DATA_PORT = LCDM_StartLine_1 + line_num;LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT |= LCDM_EN_PI

48、NNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS1_PORT &= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */ LCDM_CS2_PORT |= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */* 將設(shè)置的開始顯示行數(shù)值與控制指令字一同輸出到片的數(shù)據(jù)端口 */LCDM_DATA_PORT = LCDM_StartLine_1 + line_num;delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT |= LCDM_EN_PIN

49、Num;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS2_PORT &= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */*下面這個函數(shù)用于向液晶模塊寫入控制指令代碼。函數(shù)參數(shù)：WriteCode向液晶模塊寫入的控制指令代碼 。WC_CSNum片選數(shù)值，僅可取二個值 CS1 或 CS2 中的一個。*/void LCDM_WriteCode(Uchar8 WriteCode, Uchar8 WC_CSNum)LCDM_DI_PORT &= LCDM_DI_PINNum;

50、 LCDM_RW_PORT &= LCDM_RW_PINNum; if (WC_CSNum = CS1)LCDM_CS1_PORT |= LCDM_CS1_PINNum;if (WC_CSNum = CS2)LCDM_CS1_PORT |= LCDM_CS2_PINNum;/* 置寄存器選擇為 */* 置讀寫選擇為 */* 置片選為 */* 置片選為 */LCDM_DATA_PORT = WriteCode;/* 將控制指令代碼輸出到的數(shù)據(jù)端口 */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN

51、_PORT |= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS1_PORT &= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */LCDM_CS2_PORT &= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */*下面這個函數(shù)用于向液晶模塊寫入顯示數(shù)據(jù)。函數(shù)參數(shù)：WriteData向液晶模塊寫入的顯示數(shù)據(jù) 。WD_CSNum片選數(shù)值，僅可取二個值 CS1 或 CS2 中的一個。*/void LCDM_WriteData(Uchar

52、8 WriteData, Uchar8 WD_CSNum)LCDM_DI_PORT |= LCDM_DI_PINNum;/* 置寄存器選擇為 */LCDM_RW_PORT &= LCDM_RW_PINNum; if (WD_CSNum = CS1)LCDM_CS1_PORT |= LCDM_CS1_PINNum;if (WD_CSNum = CS2)LCDM_CS1_PORT |= LCDM_CS2_PINNum;/* 置讀寫選擇為 */* 置片選為 */* 置片選為 */LCDM_DATA_PORT = WriteData;/* 將顯示數(shù)據(jù)輸出到的數(shù)據(jù)端口 */LCDM_EN_PORT &=

53、 LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT |= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */delay_us(2);/* 延時 2us */LCDM_EN_PORT &= LCDM_EN_PINNum;/* 使能信號為 */LCDM_CS1_PORT &= LCDM_CS1_PINNum; /* 置片選為 */LCDM_CS2_PORT &= LCDM_CS2_PINNum; /* 置片選為 */*函數(shù)功能： 本函數(shù)用于在液晶屏幕上在指定坐標(biāo)位置（x，y）顯示單個點陣字符的操作。函數(shù)參數(shù)：x軸坐標(biāo)，其

54、數(shù)值范圍：x 。y軸坐標(biāo)，其數(shù)值范圍：y 。*pdc_address顯示字符點陣數(shù)據(jù)地址，即指向點陣數(shù)據(jù)的指針。dc_row_num顯示字符行點數(shù)，其數(shù)值范圍：x 。dc_column_num顯示字符列點數(shù)，其數(shù)值范圍：x 。備注：參數(shù)y（軸坐標(biāo)）的數(shù)值范圍：y 。 在移植程序時，請注意 *pdc_address 參數(shù)前的 flash 關(guān)鍵字， 此關(guān)鍵字為 CodeViAVR C 所擴(kuò)充，在移植時要做相應(yīng)修改。*/void LCDM_Display_Character(Uchar8 x,/* 軸坐標(biāo)*/Uchar8 y,/* 軸坐標(biāo) */const Uchar8 flash *pdc_addr

55、ess, /*字 符 點 陣 數(shù)據(jù)地址 */const Uchar8 dc_row_num,const Uchar8 dc_column_num)/* 顯示字符行點數(shù) */*顯示字符列點數(shù) */register Uchar8 i_counter; register Uchar8 j_counter; register Uchar8 temp;register Uchar8 temp_data;/* 行循環(huán)計數(shù)器變量 */* 列循環(huán)計數(shù)器變量 */* 臨時寄存器變量 */* 臨時數(shù)據(jù)寄存器變量 */LCDM_BackgroundLight(ON); LCDM_Display(ON);LCDM_S

56、etStartLine(0);/* 打開液晶的背景燈 */* 打開液晶顯示屏幕 */* 設(shè)置顯示開始行為第一行 */j_counter = dc_column_num/LCDM_DataBits; /* 列循環(huán)次數(shù)字符列點數(shù) 字符位長 */temp = x + dc_row_num;if (temp 0)for (i_counter=dc_row_num; i_counter0; i_counter-)/* 行循環(huán)次數(shù)字符行點數(shù) */temp_data = *(pdc_address+); /* 輸入顯示字符點陣數(shù)據(jù) */LCDM_WriteDaemp_data, CS1); /* 將顯示字符

57、點陣數(shù)據(jù)寫入液晶顯示屏幕 */LCDM_WriteCode(x, CS1);/* 軸坐標(biāo)退回到設(shè)置點 */y = y + 1;/* 顯示頁數(shù)（軸坐標(biāo)） */LCDM_WriteCode(y, CS1);j_counter-;else/* 否則字符行寬范圍即在和之間 */if (x = LCDM_MaxRowDot)x = x - LCDM_MaxRowDot;數(shù) */x = x + LCDM_Yaddress_1; LCDM_WriteCode(x, CS2); y = y + LCDM_DataPage_1; LCDM_WriteCode(y, CS2); while (j_counter0

58、)/* 字符行寬范圍是否全部在內(nèi)？ */* 軸坐標(biāo)軸坐標(biāo)的最大行點陣/* 設(shè)置軸坐標(biāo) */* 設(shè)置軸坐標(biāo) */for (i_counter=dc_row_num; i_counter0; i_counter-)/* 行循環(huán)次數(shù)字符行點數(shù) */temp_data = *(pdc_address+); /* 輸入顯示字符點陣數(shù)據(jù) */LCDM_WriteDa幕 */emp_data, CS2); /* 將顯示字符點陣數(shù)據(jù)寫入液晶顯示屏 LCDM_WriteCode(x, CS2);/* 軸坐標(biāo)退回到設(shè)置點 */y = y + 1;/* 顯示頁數(shù)（軸坐標(biāo)） */LCDM_WriteCode(y, C

59、S2); j_counter-;elsetemp = x + LCDM_Yaddress_1; LCDM_WriteCode(temp, CS1); y = y + LCDM_DataPage_1; LCDM_WriteCode(y, CS1); while (j_counter0)/* 設(shè)置軸坐標(biāo) */* 設(shè)置軸坐標(biāo) */for (i_counter=(LCDM_MaxRowDot-x); i_counter0; i_counter-)/*行循環(huán)次數(shù)的最大行點陣數(shù)軸坐標(biāo) */temp_data = *(pdc_address+); /* 輸入顯示字符點陣數(shù)據(jù) */LCDM_WriteDa幕

60、*/emp_data, CS1); /* 將顯示字符點陣數(shù)據(jù)寫入液晶顯示屏 temp = 0 + LCDM_Yaddress_1; LCDM_WriteCode(temp, CS2);LCDM_WriteCode(y, CS2);/* 設(shè)置的軸坐標(biāo)為起點 */* 設(shè)置的軸坐標(biāo) */for (i_counter=(x + dc_row_num - LCDM_MaxRowDot); i_counter0; i_counter-)/*行循環(huán)次數(shù)軸坐標(biāo)顯示字符行點數(shù) 的最大行點陣數(shù) */temp_data = *(pdc_address+); /* 輸入顯示字符點陣數(shù)據(jù) */LCDM_WriteDa幕