單片機(jī)原理與應(yīng)用第8章-第二版

1、第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介 內(nèi)容提要本章介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)一個(gè)全面的，綜合的檢驗(yàn)，是本課教學(xué)上的重要目標(biāo)，要求大家具有創(chuàng)造性思維，本章先從理論上說(shuō)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，接著舉例說(shuō)明應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。8.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程8.1.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程一般來(lái)說(shuō)，隨著用途的不同，應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)也不相同，但研制、開(kāi)發(fā)的方法和步驟基本上是相同的。應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程主要有下面幾個(gè)步驟：可行性調(diào)研；研制者接到某項(xiàng)任務(wù)后，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)之前，一般需先進(jìn)行可行性調(diào)研，可行性調(diào)研的目的，是分析完成這個(gè)項(xiàng)目的可能性。進(jìn)行這方面的工作，可參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，看是

2、否有人進(jìn)行過(guò)類似的工作。如果有，則可分析他人是如何進(jìn)行這方面工作的，有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，有什么是值得借鑒的；如果沒(méi)有，則需作進(jìn)一步的調(diào)研，此時(shí)的重點(diǎn)應(yīng)放在能否實(shí)現(xiàn)目標(biāo)這個(gè)環(huán)節(jié)，首先從理論上進(jìn)行分析，探討實(shí)現(xiàn)的可能性，所要求的客觀條件是否具備（如環(huán)境、測(cè)試手段、儀器設(shè)備、資金等），然后結(jié)合實(shí)際情況，確定能否立項(xiàng)的問(wèn)題。總體方案設(shè)計(jì)在進(jìn)行可行性調(diào)研后，如果可以立項(xiàng)，下一步工作就是系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)。工作的重點(diǎn)應(yīng)放在該項(xiàng)目的技術(shù)難度上，此時(shí)可參考這一方面有關(guān)更詳細(xì)、更具體的資料，不能理解成什么任務(wù)都采用新技術(shù)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的不同部分和需實(shí)現(xiàn)的功能，參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能，提出合理而可行的技術(shù)指標(biāo)，編寫

3、出設(shè)計(jì)任務(wù)書，從而完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。根據(jù)項(xiàng)目性價(jià)比情況，確定設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，一種是所有設(shè)計(jì)從電路設(shè)計(jì)做起，這種設(shè)計(jì)可設(shè)計(jì)出較好的產(chǎn)品，但對(duì)設(shè)計(jì)者的知識(shí)面、資金、設(shè)計(jì)周期，設(shè)計(jì)難度都提出較高要求，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不多的人不易采用，另一種是采用別人的半成品電路板，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，如果是第一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目，這是一種較好的選擇，當(dāng)前有些公司已開(kāi)發(fā)出了用于二次設(shè)計(jì)的電路板，如前面所講電子制作推出的PROG-1XX系列單片機(jī)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)者用于學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)還是很好，其它公司也有一些這樣的產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品對(duì)二次開(kāi)發(fā)介紹較多，所以本章在后面重點(diǎn)介紹電路板設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。對(duì)二次開(kāi)發(fā)略講。 設(shè)計(jì)方案細(xì)化，確定軟硬件功能 一旦總體方

4、案確定下來(lái)，下一步的工作就是將該項(xiàng)目細(xì)化，即需明確哪些部分用硬件來(lái)完成，哪些部分用軟件來(lái)完成。由于硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)相互影響，因此，從簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)、降低成本、減少故障率、提高系統(tǒng)的靈活性與通用性方面考慮，提倡軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來(lái)完成，但也應(yīng)考慮以軟件代硬件的實(shí)質(zhì)是以降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、增加處理時(shí)間為代價(jià)的，而且軟件設(shè)計(jì)費(fèi)用、研制周期也將增加，因此系統(tǒng)的；軟、硬件功能分配應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求及實(shí)際情況而合理安排，統(tǒng)一考慮。 (!)應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（詳見(jiàn)8.2節(jié)） (2)應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（詳見(jiàn)8.3節(jié)） (3)仿真調(diào)試（包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試） 仿真是用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)CPU替代應(yīng)用系統(tǒng)（又叫目標(biāo)系統(tǒng)

5、）的CPU進(jìn)行工作，即用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的資源仿真目標(biāo)機(jī)。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供的CPU稱為仿真CPU，它與目標(biāo)系統(tǒng)的CPU對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的控制作用和工作過(guò)程幾乎完全一致，用戶可以通過(guò)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)控制仿真CPU的運(yùn)行，并可以觀察到運(yùn)行的結(jié)果和問(wèn)題以便現(xiàn)場(chǎng)修改。 4固化應(yīng)用程序，脫機(jī)運(yùn)行 在仿真調(diào)試完畢后，借助開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的編程器或?qū)Ｓ镁幊唐?，將調(diào)試完畢的應(yīng)用程序?qū)懭隕PROM或EEPROM。因?qū)懭隕PROM中的程序和數(shù)據(jù)不可修改，且停電后也不會(huì)丟失，所以稱為程序固化。把固化了程序的EPROM插入目標(biāo)系統(tǒng)，目標(biāo)系統(tǒng)就可以現(xiàn)場(chǎng)獨(dú)立運(yùn)行。 附流程圖（見(jiàn)圖8.1）8.1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)舉例例如某公司的電表自動(dòng)抄收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論

6、證方案如下： 實(shí)用的電表自動(dòng)抄收系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：抄收數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、造價(jià)低（最好利用原有電表）、安裝方便、通信線路遍及居民用戶、通信速度快。我們研制的電表自動(dòng)抄收系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)一個(gè)城市、一棟樓宇或一個(gè)單位內(nèi)各個(gè)電力用戶用電量的自動(dòng)采集、記錄、傳送、記費(fèi)等功能，使得在供電局抄表中心便能查詢用電情況、自動(dòng)抄收用戶電表數(shù)、計(jì)算電費(fèi)、催繳等。該系統(tǒng)無(wú)需更換電表，僅需對(duì)現(xiàn)有電表進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，引出兩條線至用戶電表箱內(nèi)的超小型抄表儀，該抄表儀能自動(dòng)讀取多個(gè)用戶電表的度數(shù)，然后充分利用已遍及居民用戶的電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得供電局抄表中心PC機(jī)和眾多用戶電表數(shù)據(jù)采集終端（抄表儀）聯(lián)網(wǎng)，從而達(dá)到自動(dòng)抄收電表的目的。

7、一、通信子網(wǎng)的設(shè)計(jì) 通常通信子網(wǎng)可采用無(wú)線網(wǎng)、架設(shè)專線、電話網(wǎng)、電力線網(wǎng)等形式，但只有電話網(wǎng)和電力線網(wǎng)滿足本系統(tǒng)所要求的通信線路遍及居民用戶、安裝方便、通信速度快、造價(jià)低的特點(diǎn)，其中尤以220V供電線構(gòu)成的電力線網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)突出。但是，電力線網(wǎng)在同一個(gè)變壓器臺(tái)區(qū)內(nèi)組網(wǎng)簡(jiǎn)單，跨變壓器臺(tái)區(qū)傳輸數(shù)據(jù)則較復(fù)雜。因此，本通信子網(wǎng)采用兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)形式。即變壓器臺(tái)區(qū)內(nèi)采用電力線網(wǎng)，變壓器臺(tái)區(qū)之間采用電話網(wǎng)，在每個(gè)變壓器臺(tái)區(qū)內(nèi)設(shè)置一電力集中器，用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。開(kāi)始可行性調(diào)研系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)確定功能技術(shù)指標(biāo)估計(jì)系統(tǒng)規(guī)模：I/O口數(shù)，存儲(chǔ)容量模塊劃分，指標(biāo)功能劃分軟硬件權(quán)衡分配確定軟硬分工系統(tǒng)硬件故障診斷硬件有故障？模塊化

8、軟件調(diào)試模塊化軟件合格？所有模塊化軟件連接系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試測(cè)試功能指標(biāo)測(cè)試合格？程序固化，脫機(jī)運(yùn)行開(kāi)發(fā)結(jié)束軟件修正修改程序和硬件系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)接口電路部件選擇設(shè)計(jì)印刷板設(shè)計(jì)，組裝樣機(jī)硬件電路檢查軟件功能模塊劃分模塊化框圖設(shè)計(jì)源程序設(shè)計(jì)輸入及編輯匯編通過(guò)？系統(tǒng)軟件工作系統(tǒng)硬件工作系統(tǒng)仿真調(diào)試 二、系統(tǒng)組成 電表自動(dòng)抄收系統(tǒng)主要由電力線網(wǎng)、電話網(wǎng)、電力集中器、抄表儀、PC機(jī)組成。其中每一抄表儀最多可完成8個(gè)電表的數(shù)據(jù)采集及傳送。抄表儀的數(shù)目沒(méi)有限制，用戶數(shù)可無(wú)限擴(kuò)充。 本系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：設(shè)在用戶電表箱內(nèi)的抄表儀將自動(dòng)讀取各用戶電表的度數(shù)，通過(guò)電力線網(wǎng)傳送到所在變壓器臺(tái)區(qū)的電力集中器完成本變壓

9、器臺(tái)區(qū)內(nèi)電表數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā).，再通過(guò)電話網(wǎng)傳送至供電局抄表中心的PC機(jī)進(jìn)行處理，完成對(duì)所抄收電表數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電情況的匯總、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、打印和計(jì)費(fèi)等。 三、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì) 電表自動(dòng)抄收系統(tǒng)涉及知識(shí)面較廣，有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，有大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，有抄表中心的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，有電力線網(wǎng)及電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。下面介紹較有代表性的抄表儀、電力線通信網(wǎng)、抄表中心計(jì)算機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)。 1抄表儀的硬件設(shè)計(jì) 本抄表儀的核心器件為性能價(jià)格比高的51單片機(jī),數(shù)據(jù)采集電路完成對(duì)電表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)圈數(shù)的采集，由此推算電表用戶的耗電。該電路應(yīng)滿足下列要求：不能對(duì)現(xiàn)有電表改造過(guò)多，其和電表連線應(yīng)盡可能短。設(shè)計(jì)完

10、成的該數(shù)據(jù)采集電路放置在電表內(nèi)和電表直接相連，故要求體積非常小，這些要求增加了數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)的難度。本數(shù)據(jù)采集電路巧妙地利用光反射及光電轉(zhuǎn)換原理，使電表每轉(zhuǎn)過(guò)一圈便產(chǎn)生一脈沖信號(hào)輸入至單片機(jī)的P1口，由單片機(jī)檢測(cè)得到該脈沖數(shù)，從而推算出其用電量。 2電力線網(wǎng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)對(duì)電力線特性的分析及實(shí)驗(yàn)得知： 在相同負(fù)載下，適當(dāng)加大載波信號(hào)電壓，可加大傳輸距離；其它電氣設(shè)備所產(chǎn)生的干擾大多數(shù)是低頻調(diào)幅性干擾；在一定范圍內(nèi)隨著載波頻率的降低，其用電設(shè)備對(duì)載波信號(hào)的衰減量也隨之減小。因而，電力MODEM其調(diào)制方式宜采用抗脈沖干擾強(qiáng)的調(diào)頻方式，載波頻率選擇小于200KHz，并用較強(qiáng)的信號(hào)傳輸。根據(jù)此原則，我

11、們選擇ST7537家庭自動(dòng)化MODEM,其調(diào)制方式為FSK頻移鍵控，載波頻率為132.45KHz，與CENCLECEN 50065-1和FCC標(biāo)準(zhǔn)兼容。我們所設(shè)計(jì)的ST7537 Modem與220V電力線的接口電路簡(jiǎn)單實(shí)用，傳輸可靠、性能價(jià)格比高。 四、抄表中心PC機(jī)軟件設(shè)計(jì) 抄表中心計(jì)算機(jī)其運(yùn)行環(huán)境要求比較寬，選用各種檔次的PC機(jī)均可。該部門完成對(duì)電表數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，包括計(jì)算電費(fèi)，存儲(chǔ)用戶用電情況，顯示、打印用電曲線。我們選用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件管理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)總結(jié)： 該電表自動(dòng)抄收系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)靈活、成本低廉、易于擴(kuò)充、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。若所抄收的電表用戶都在一個(gè)變壓器臺(tái)區(qū)內(nèi)，（例如一棟樓宇，一個(gè)工廠內(nèi)

12、），則組網(wǎng)非常簡(jiǎn)單，通信子網(wǎng)僅需電力線網(wǎng)即可。本系統(tǒng)還可和銀行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電費(fèi)的自動(dòng)交納功能。另外，對(duì)該系統(tǒng)稍加改造便可用于對(duì)煤氣表，水表等其它家用數(shù)據(jù)的自動(dòng)抄收?？傊撓到y(tǒng)的應(yīng)用范圍非常廣泛，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益都將非?？捎^。 8.2 應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8.2.1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括兩大部分內(nèi)容：一是單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展部分設(shè)計(jì)。它包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展和接口擴(kuò)展。存儲(chǔ)器的擴(kuò)展指EPROM、EEPROM和RAM的擴(kuò)展，接口擴(kuò)展是指8255、8155、8279、A/D以及其它功能器件的擴(kuò)展。二是各功能模塊的設(shè)計(jì)。如信號(hào)測(cè)量功能模塊、信號(hào)控制功能模塊、人機(jī)對(duì)話

13、功能模塊、通訊功能模塊等，根據(jù)系統(tǒng)功能要求配置相應(yīng)的D/A、鍵盤、顯示器、打印機(jī)等外圍設(shè)備。 為使硬件設(shè)計(jì)盡可能合理，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 1 盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路，提高設(shè)計(jì)的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性； 2 在條件允許的情況下，盡可能選用功能強(qiáng)、集成度高的電路或芯片。 3 注意選擇通用性強(qiáng)、市場(chǎng)貨源充足的元器件，尤其對(duì)需求批量大的生產(chǎn)場(chǎng)合，更應(yīng)注意這方面的問(wèn)題。其優(yōu)點(diǎn)是：一旦某種元器件無(wú)法獲得，也能用其它元器件直接替換或?qū)﹄娐飞宰鞲膭?dòng)后用其它器件代替。 4 系統(tǒng)的擴(kuò)展及各功能模塊的設(shè)計(jì)在滿足應(yīng)用系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)留有余地，以備將來(lái)修改、擴(kuò)展之需。5設(shè)

14、計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能地作些調(diào)研，采用最新的技術(shù)。因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)發(fā)展迅速，器件更新?lián)Q代很快，市場(chǎng)上不斷推出性能更優(yōu)、功能更強(qiáng)的芯片，只有時(shí)刻注意這方面的發(fā)展動(dòng)態(tài)，采用新技術(shù)、新工藝，才能使產(chǎn)品具有最先進(jìn)的性能，不落后于時(shí)代發(fā)展的潮流。7在電路設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮應(yīng)用系統(tǒng)各部分的驅(qū)動(dòng)能力。8工藝設(shè)計(jì)，包括機(jī)箱、面板、配線、接插件等，這也是一個(gè)初次進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員容易疏忽但又十分重要的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到安裝、調(diào)試、維修的方便。9系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)。這個(gè)問(wèn)題在硬件設(shè)計(jì)中也是十分重要的。 8.2.2 單片機(jī)控制板的設(shè)計(jì)原則 單片機(jī)電路板設(shè)計(jì)本書前面沒(méi)講，電路板設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)重要一環(huán)，涉及到一些專業(yè)知識(shí)、

15、設(shè)備和軟件，現(xiàn)簡(jiǎn)述單片機(jī)電路板設(shè)計(jì)需要遵循的原則如下：1. 在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得靠近一些，例如，時(shí)鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應(yīng)把它們靠近些。對(duì)于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、電感電路、大電流電路和開(kāi)關(guān)電路等，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路（ROM、RAM），如果可能的話，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。 2. 盡量在關(guān)鍵元件，如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實(shí)際上，印制電路板走線、引腳連線和接線等都可能含有較大的電感效應(yīng)。大的電感可能會(huì)在Vcc走線上引起嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)噪聲尖峰。防止Vc

16、c走線上開(kāi)關(guān)噪聲尖峰的唯一方法，是在VCC與電源地之間安放一個(gè)0.1uF的電子去耦電容。如果電路板上使用的是表面貼裝元件，可以用片狀電容直接緊靠著元件，在Vcc引腳上固定。最好是使用瓷片電容，這是因?yàn)檫@種電容具有較低的靜電損耗（ESL）和高頻阻抗，另外這種電容溫度和時(shí)間上的介質(zhì)穩(wěn)定性也很不錯(cuò)。盡量不要使用鉭電容，因?yàn)樵诟哳l下它的阻抗較高。 在安放去耦電容時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)： 在印制電路板的電源輸入端跨接100uF-1000uF左右的電解電容，如果體積允許的話，電容量大一些則更好。 原則上每個(gè)集成電路芯片的旁邊都需要放置一個(gè)0.01uF的瓷片電容，如果電路板的空隙太小而放置不下時(shí)，可以每10個(gè)芯

17、片左右放置一個(gè)110的鉭電容。 對(duì)于抗干擾能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲(chǔ)元件，應(yīng)該在電源線（Vcc）和地線之間接入去耦電容。 電容的引線不要太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線。 3. 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，地線的種類有很多，有系統(tǒng)地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等，地線是否布局合理，將決定電路板的抗干擾能力。在設(shè)計(jì)地線和接地點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)該考慮以下問(wèn)題：邏輯地和模擬地要分開(kāi)布線，不能合用，將它們各自的地線分別與相應(yīng)的電源地線相連。在設(shè)計(jì)時(shí)，模擬地線應(yīng)盡量加粗，而且盡量加大引出端的接地面積。一般來(lái)講，對(duì)于輸入輸出的模擬信號(hào)，與單片機(jī)電路之間最好通過(guò)光耦進(jìn)行隔離。在設(shè)計(jì)邏輯電路的印制電

18、路版時(shí)，其地線應(yīng)構(gòu)成閉環(huán)形式，提高電路的抗干擾能力。地線應(yīng)盡量的粗。如果地線很細(xì)的話，則地線電阻將會(huì)較大，造成接地電位隨電流的變化而變化，致使信號(hào)電平不穩(wěn)，導(dǎo)致電路的抗干擾能力下降。在布線空間允許的情況下，要保證主要地線的寬度至少在23mm以上，元件引腳上的接地線應(yīng)該在1.5mm左右。要注意接地點(diǎn)的選擇。當(dāng)電路板上信號(hào)頻率低于1MHz時(shí)，由于布線和元件之間的電磁感應(yīng)影響很小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾的影響較大，所以要采用一點(diǎn)接地，使其不形成回路。當(dāng)電路板上信號(hào)頻率高于10MHz時(shí)，由于布線的電感效應(yīng)明顯，地線阻抗變得很大，此時(shí)接地電路形成的環(huán)流就不再是主要的問(wèn)題了。所以應(yīng)采用多點(diǎn)接地，盡量降

19、低地線阻抗。電源線的布置除了要根據(jù)電流的大小盡量加粗走線寬度外，在布線時(shí)還應(yīng)使電源線、地線的走線方向與數(shù)據(jù)線的走線方身一致在布線工作的最后，用地線將電路板的底層沒(méi)有走線的地方鋪滿，這些方法都有助于增強(qiáng)電路的抗干擾能力。數(shù)據(jù)線的寬度應(yīng)盡可能地寬，以減小阻抗。數(shù)據(jù)線的寬度至少不小于0.3mm(12mil)，如果采用0.460.5mm(18mil20mil)則更為理想。由于電路板的一個(gè)過(guò)孔會(huì)帶來(lái)大約10pF的電容效應(yīng)，這對(duì)于高頻電路，將會(huì)引入太多的干擾，所以在布線的時(shí)候，應(yīng)盡可能地減少過(guò)孔的數(shù)量。再有，過(guò)多的過(guò)孔也會(huì)造成電路板的機(jī)械強(qiáng)度降低。8.3應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)8.3.1應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在進(jìn)行應(yīng)用

20、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)時(shí)，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一考慮，相互結(jié)合進(jìn)行。當(dāng)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)定型后，軟件的任務(wù)也就明確了。系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的。一般地講，軟件的功能可分為二大類。一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測(cè)量、計(jì)算、顯示、打印、輸出控制等；另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色。由于應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，程序編制者風(fēng)格不一，因此應(yīng)用軟件因系統(tǒng)而異。盡管如此，作為優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件還是有其共同特點(diǎn)及其規(guī)律的。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以考慮：1根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分。根據(jù)它們之間的聯(lián)系

21、和時(shí)間上的關(guān)系，設(shè)計(jì)出合理的軟件總體結(jié)構(gòu)，使其清晰、簡(jiǎn)捷、流程合理。2培養(yǎng)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，各功能程序?qū)嵭心K化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。3建立正確的數(shù)學(xué)模型。即根據(jù)功能要求，描述出各個(gè)輸入和輸出變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，它是關(guān)系到系統(tǒng)性能好壞的重要因素。4為提高軟件設(shè)計(jì)的總體效率，以簡(jiǎn)明、直觀的方法對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述，在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。這不僅是程序設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，而且是決定成敗的關(guān)鍵部分。從某種意義上講，多花一份時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)程序流程圖，就可以節(jié)約幾倍源程序編輯調(diào)試時(shí)間。5要合理分配系統(tǒng)資源，包括ROM、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷源等。其中最關(guān)鍵的是

22、片內(nèi)RAM分配。對(duì)8031來(lái)講，片內(nèi)RAM指00H7FH單元，這128個(gè)字節(jié)的功能不完全相同，分配時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其特長(zhǎng)，做到物盡其用。例如在工作寄存器的8個(gè)單元中，R0和R1用于放各種標(biāo)志字、邏輯變量、狀態(tài)變量等；設(shè)置堆棧區(qū)時(shí)應(yīng)事先估算出子程序和中斷嵌套的級(jí)數(shù)及程序中棧操作指令使用情況，其大小應(yīng)留有余量。若系統(tǒng)中擴(kuò)展了RAM存儲(chǔ)器，應(yīng)把使用頻率最高的數(shù)據(jù)緩沖器安排在片內(nèi)RAM中，以提高處理速度。當(dāng)RAM 資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張RAM資源詳細(xì)分配表，以備編程時(shí)查用方便。6注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。7加強(qiáng)軟件抗干擾設(shè)計(jì)，它是提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可靠性的有力措施。8.3.2

23、 應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)舉例應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)有上面一些要求，單片機(jī)計(jì)算能力相對(duì)較差，初學(xué)者編制難度較大，有關(guān)基本計(jì)算常編成子程序備用，目前已有若干版本的子程序庫(kù)公開(kāi)發(fā)表，下面舉幾個(gè)程序例子和大家交流。目前已有若干版本的子程序庫(kù)公開(kāi)發(fā)表1.標(biāo)號(hào)：功能：雙字節(jié)二進(jìn)制無(wú)符號(hào)數(shù)平方入口條件：待平方數(shù)在R2、R3中。出口信息：結(jié)果在R2、R3、R4、R5中。影響資源：PSW、A、B、R2R5堆棧需求：字節(jié)MUL2：MOVA,R3；計(jì)算R3平方 MOVB,A MULAB MOVR4,B；暫存部分積 MOVR5,A MOVA,R2；計(jì)算R2平方 MOVB,A MULAB XCHA,R3；暫存部分積，并換出R2和R

24、3 XCHA,B XCHA,R2 MULAB；計(jì)算2R2R3 CLRC RLCA XCHA,B RLCAJNCMU20 INCR2；累加溢出量 MU20：XCHA,B；累加部分積 ADDA,R4 MOVR4,A MOVA,R3 ADDCA,B MOVR3,A CLRA ADDCA,R2 MOVR2,A RET2.標(biāo)號(hào)：功能：求雙字節(jié)十六進(jìn)制無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)塊的平均值入口條件：數(shù)據(jù)塊的首址在DPTR中，雙字節(jié)數(shù)據(jù)總個(gè)數(shù)在R7中。出口信息：平均值在R4、R5中。影響資源：PSW、A、R2R6堆棧需求：字節(jié)DDM2：MOVA,R7；保存數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) MOVR2,A；初始化數(shù)據(jù)指針 PUSHDPL；保持首址 P

25、USHDPH CLRA；初始化累加和 MOVR3,A MOVR4,A MOVR5,ADM20：MOVXA,DPTR；讀取一個(gè)數(shù)據(jù)的高字節(jié) MOVB,A INCDPTR MOVXA,DPTR；讀取一個(gè)數(shù)據(jù)的低字節(jié) INCDPTR ADDA,R5；累加到累加和中 MOVR5,A MOVA,B ADDCA,R4 MOVR4,A JNCDM21 INCR3DM21：DJNZR2,DM20；累加完全部數(shù)據(jù) POPDPH；恢復(fù)首址 POPDPL LJMPDV31；求R3R4R5R7R4R5，得到平均值 單片機(jī)有浮點(diǎn)運(yùn)算子程序庫(kù)，有多字節(jié)加、減、乘、除、傳送、比較、清零、判零等，這里只舉兩例，在使用說(shuō)明中開(kāi)

26、列了最主要的幾項(xiàng)：標(biāo)號(hào)、入口條件、出口信息、影響資源、堆棧等。以上程序清單中開(kāi)列了四個(gè)欄目：標(biāo)號(hào)、指令、操作數(shù)、注釋。為方便讀者理解，注釋盡力詳細(xì)。 8.4單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例一 水塔水位控制 設(shè)計(jì)課題：水塔水位控制 8.4.1 水塔水位控制原理圖8.2是水塔水位控制原理圖。圖中虛線表示允許水位變化的上下限。在正常情況下，應(yīng)保持水位在虛線范圍之內(nèi)。為此，在水塔內(nèi)的不同高度安裝3根金屬棒，以感知水位變化情況。其中，A棒處于下限水位。C棒處于上限水位，B棒在上下水位之間。A棒接+5V電源，B棒、C棒各通過(guò)一個(gè)電阻與地相連。水塔由電機(jī)帶動(dòng)水泵供水，單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到對(duì)水位控制之目的。供水時(shí)，水位上

27、升，當(dāng)達(dá)到上限時(shí)，由于水的導(dǎo)電作用，B、C棒連通+5V。因此，b、c兩端均為1狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)停止電機(jī)和水泵的工作，不再給水塔供水。當(dāng)水位降到下限時(shí)，B、C棒不能與A棒導(dǎo)電，因此，b、c兩端均為0狀態(tài)。這時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)水泵工作，給水塔供水。當(dāng)水位處于上下限之間時(shí)，B棒與A棒導(dǎo)通，因C棒不能與A棒導(dǎo)通，b端為1狀態(tài)，c端為0狀態(tài)。這是，無(wú)論是電機(jī)已在帶動(dòng)水泵給水塔供水，水位在不斷上升，或者是電機(jī)沒(méi)有工作，用水使水位在不斷下降，都應(yīng)繼續(xù)維持原有的工作狀態(tài)。2、單片機(jī)控制電路水塔水位控制電路如圖8.3。對(duì)該控制電路作如下說(shuō)明：使用8031單片機(jī)。由于8031沒(méi)有內(nèi)部ROM，因此，需外擴(kuò)展ROM，作

28、為程序存儲(chǔ)器。本系統(tǒng)使用2732構(gòu)成4KB的外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，74LS373作為地址鎖存器。兩個(gè)水位信號(hào)由P1.0和P1.1輸入，這兩個(gè)信號(hào)共有四種組合狀態(tài)，如表8.1所示。其中，第三種組合（b=0、c=1）在正常情況下是不可能發(fā)生的，但在設(shè)計(jì)中還是應(yīng)該考慮到，并作為一種故障狀態(tài)?？刂菩盘?hào)由P1.2輸出去控制電機(jī)。為了提高控制的可靠性，使用了光電耦合。由P1.3輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)光報(bào)警。C（P1.1） B（P1.0） 操作 0 0 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 0 1 維持原狀 1 0 故障報(bào)警 1 1 電機(jī)停轉(zhuǎn)表8.1 水位信號(hào)及操作狀態(tài)表3程序設(shè)計(jì)程序流程如圖8.4所示。主程序： ORG 8

29、000H AJMP LOOP LOOP： ORL P1， #03H；為檢查水位狀態(tài)作準(zhǔn)備 MOV A， P1 JNB ACC.0，ONE； P1.0=0 則轉(zhuǎn) JB ACC.1, TWO； P1.1=1 則轉(zhuǎn) BACK： ACALL D10S； 延時(shí)10秒 AJMP LOOP ONE： JNB ACC.1, THREE ； P1.1=0 則轉(zhuǎn) CLR 93H ； P1.30, 啟動(dòng)報(bào)警裝置 SETB 92H ； P1.21, 停止電機(jī)工作 FOUR： SJMP FOURTHREE： CLR 92H ；啟動(dòng)電機(jī) AJMP BACKTWO： SETB 92H ；停止電機(jī)工作AJMP BACK延時(shí)子

30、程序D10S（延時(shí)10秒） ORG 8030HMOV R3，#19HLOOP3： MOV R1，#85HLOOP1： MOV R2，#FAHLOOP2： DJNZ R2，LOOP2DJNZ R1，LOOP1DJNZ R3，LOOP3RET 圖8.4 水塔水位控制程序流程. 單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例二設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)單片機(jī)自動(dòng)打鈴系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求完成以下任務(wù)：1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)可完成自動(dòng)上下課打鈴。2、作為實(shí)驗(yàn)板時(shí)考慮到資源不增加時(shí)還可增加可能的其它功能。兼顧用做學(xué)習(xí)電路板，設(shè)計(jì)參考步驟如下。8 .5. 1 總體方案和論證1、電子打鈴只需用一只喇叭或一個(gè)電鈴做聲音輸出，其驅(qū)動(dòng)可選取可控硅或繼電器，電鈴工作電

31、壓220V，要求單片機(jī)和電鈴之間加光耦隔離。2、顯示時(shí)間，用26個(gè)數(shù)碼管顯示時(shí)間，采用掃描方式，字驅(qū)動(dòng)要用去7-8條I/O線，位驅(qū)動(dòng)用去26條線。圖8.6用了5 個(gè)數(shù)碼管。3 、鍵盤處理，用于輸入時(shí)間和校正時(shí)間，需用去26條線。 4 、精確時(shí)間的產(chǎn)生，可采用單片機(jī)定時(shí)器加軟件校時(shí)的方法產(chǎn)生，也可以外接時(shí)鐘芯片，這里計(jì)劃外接串行時(shí)鐘芯片DS1302，以防掉電和今后改進(jìn)設(shè)計(jì)。根據(jù)以上要求共約20條I/O線，這樣的設(shè)備應(yīng)有高的性價(jià)比，考慮采用AT89C2051單片機(jī)作核心，其只有15 條I/O線，所以系統(tǒng)擴(kuò)充74LS247作數(shù)碼管字顯示驅(qū)動(dòng)，NPN三極管作位驅(qū)動(dòng)，增加一片24C02作掉電后的數(shù)據(jù)保存

32、。用雙向可控硅驅(qū)動(dòng)功率負(fù)載（圖8.6上用單向硅），由于各器件都可用+5V電源，采用9V變壓器供電，自帶5V穩(wěn)壓電路，這樣一來(lái)設(shè)計(jì)目標(biāo)基本確定。數(shù)碼管采用DIP插座，電鈴采用POWER4插座，為了增加功能加了一個(gè)SIP插座，五個(gè)功能鍵，一個(gè)復(fù)位鍵。采用6.144MHz晶振。8. 5. 2 硬件設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用Protel軟件繪出電路原理圖和PCB電路圖，原理圖如圖8.6，電路圖設(shè)計(jì)的好壞一般與設(shè)計(jì)者水平和經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，這里只給出應(yīng)用圖紙，不作過(guò)多的講解，有興趣者可作適當(dāng)研究，吸收好的東西，去其糟粕，設(shè)計(jì)PCB圖如圖8.5，這是雙面走線圖，由于電路相對(duì)復(fù)雜，又用單面顯示，不能看很清楚，給出

33、的目的是用這種方法給大家參考，希望起到拋磚引玉的作用。PCB板采用54英寸雙面板布線，在微機(jī)上設(shè)計(jì)好的圖紙經(jīng)電路板廠加工成電路板，按設(shè)計(jì)圖安裝好元件，進(jìn)行硬軟件調(diào)試。這里要做的工作很多，由于篇幅的關(guān)系從略處理。 圖8-5例二的電路板PCB設(shè)計(jì)圖8.5.3軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)實(shí)際開(kāi)始于系統(tǒng)總方案確定之時(shí)，很多具體問(wèn)題在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)提前考慮過(guò)，現(xiàn)在是具體落實(shí)的時(shí)候，實(shí)際上學(xué)習(xí)軟件最好的方法是分析一個(gè)比較好的應(yīng)用程序，但這方面工作難度大，耗時(shí)多。因?yàn)橐粋€(gè)應(yīng)用程序一般很長(zhǎng)，一次或兩次課很難完成任務(wù)，所以很多教材在講這個(gè)部分時(shí)只畫出一個(gè)程序設(shè)計(jì)方框圖，結(jié)果學(xué)生學(xué)完了這門課，一直沒(méi)見(jiàn)過(guò)完整的應(yīng)用程序，至

34、于讓學(xué)生設(shè)計(jì)應(yīng)用程序就更不好落實(shí)了，這里給出了一個(gè)程序，由主程序、中斷子程序、子程序三部分組成，這個(gè)程序可完成計(jì)時(shí)顯示任務(wù)，完成了鍵掃描，還有一些任務(wù)空著待增加，要求學(xué)習(xí)者多花時(shí)間分析程序，修改程序，或重新設(shè)計(jì)程序。對(duì)于長(zhǎng)程序的學(xué)習(xí)是仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智，需從長(zhǎng)計(jì)劃。 參考程序如下：ORG 0000H START：LJMP L0030；程序入口地址 ORG 000BH ；T0中斷入口地址 INTT00：LJMP INTT1 ORG 001BH ；T1中斷入口地址 INTT01：LJMP INTT1 ORG 0030H L0030：MOV 60H,#00H ；顯示緩沖清零 MOV 61H,#00H

35、 MOV 62H,#00H MOV 63H,#00HMOV 50H,#00H ；秒計(jì)時(shí)緩沖單元清零 MOV 51H,#00H ；分 MOV 52H,#00H ；時(shí) MOV 53H,#00H ；星期 MOV 54H,#00H；日期 MOV R7,#00H；基礎(chǔ)計(jì)時(shí)MOV R2,#00H ； 掃描計(jì)數(shù) MOV P1,#0FFH；輸出口初始化 MOV P3,#0FFH MOV SP,#66H MOV TMOD,#11H ；定時(shí)器初始化 MOV 8BH,#38HMOV 8DH,#38H SETB PT1 SETB RS1 ；工作寄存器設(shè)置 SETB RS0 ；T1使用三組寄存器 MOV R1,#0FH

36、 SETB ET1 ；開(kāi)中斷，啟動(dòng)定時(shí)器 SETB TR1 SETB EA CLR TR0 CLR RS1 ；主程序便作零組寄存器 CLR RS0L01： LCALL DISPLAY1 ；調(diào)用顯示子程序 LCALL K1 ；調(diào)用鍵處理子程序 LCALL QT1 ；調(diào)用其它子程序 SJMP L01 ORG 0100H；定時(shí)器中斷子程序 INTT1：PUSH ACC ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW PUSH DPH PUSH DPL MOV A,B PUSH ACCSETB RS0 ；定時(shí)器用三組寄存器 SETB RS1 CLR TR1 MOV TH1,#0FCH ；重置初值 MOV TL1,#38

37、H SETB TR1LOOP2： CPL 10H ；中斷處理分單雙兩部分 JNB 10H,LOOPA1 ；到鍵處理 CJNE R7,#00H,LOOP3 ；計(jì)時(shí)寄存器 SJMP LOOP4 LOOP3：DEC R7 LOOP4：INC R2 ；顯示掃描 CJNE R2,#04H,LOOP5 LOOP5：JNC LOOP6 SJMP LOOP7 LOOP6：MOV R2,#00H LOOP7：CJNE R2,#00H,LOOP8 ；顯示一位碼 MOV A,60H MOV DPTR,#DATA1 ；查顯示字碼 MOVC A,A+DPTR ORL A,#0FH MOV R1,A MOV P1,A C

38、LR P3.7 ；顯示位位碼 處理 SJMP LOOPA LOOP8： CJNE R2,#01H,LOOP9 ；顯示第二位 MOV A,61H MOV DPTR,#DATA1 MOVC A,A+DPTR ORL A,#0FH SETB P3.7 CLR ACC.0 MOV R1,A MOV P1,A SJMP LOOPA LOOP9：CJNE R2,#02H,LOOP10 ；顯示第三位 MOV A,62H MOV DPTR,#DATA1 MOVC A,A+DPTR ORL A,#0FH SETB P3.7 CLR ACC.1 MOV R1,A MOV P1,A SJMP LOOPA LOOP1

39、0：CJNE R2,#03H,LOOPA ；顯示第四位 MOV A,63H MOV DPTR,#DATA1 MOVC A,A+DPTR ORL A,#0FH SETB P3.7 CLR ACC.2 MOV R1,A MOV P1,A SJMP LOOPA LOOPA： SJMP LOOPRET ；顯示結(jié)束 LOOPA1：CJNE R7,#00H,LOOPRET ；計(jì)時(shí)時(shí)間到否 LOOP13：MOV R7,#7FH MOV A,50H ；一秒到 INC A ；50H 為秒計(jì)時(shí)寄存器單元 DA A MOV 50H,A CJNE A,#60H,LOOP14 ；60秒到否 MOV 50H,#00H ；

40、分計(jì)時(shí)前秒單元清零 MOV A,51H ；一分計(jì)時(shí) INC A ；51H 為分計(jì)時(shí)寄存器單元 DA A MOV 51H,A CJNE A,#60H,LOOP14 MOV 51H,#00H MOV A,52H ；小時(shí) INC A ；52H 為小時(shí)計(jì)時(shí)寄存器單元 MOV 52H,A CJNE A,#24H,LOOP14 MOV 52H,#00H MOV A,53H ；星期 INC A ；53H 為星期計(jì)時(shí)寄存器單元 DA A MOV 53H,A CJNE A,#08H,LOOP14A ；一星期七天 MOV 53H,#01H LOOP14A：MOV A,54H ；日 INC A ；54H 為月天計(jì)時(shí)

41、寄存器單元 DA A MOV 54H,A CJNE A,#31H,LOOP14 ；一月看成30天 MOV 54H,#01H ；日期滿30天不是0 LOOP14： SJMP LOOPRET LOOPRET： POP ACC ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) MOV B,A POP DPL POP DPH POP PSW POP ACC RETI ；中斷程序結(jié)束 DATA1： DB 0FH,80H,40H,0C0H,20H,0A0H,60H,0E0H,10H, DB 90H,50H,0D0H,030H,0B0H,070H,0F0H,0F0H, DISPLAY1： MOV A,50H ；顯示處理子程序 ANL A,#0F

42、H ；一個(gè)字節(jié)需兩位數(shù)碼顯示 MOV 60H,A MOV A,50H SWAP A ANL A,#0FH MOV 61H,A MOV A,51H ；顯示第二字節(jié) ANL A,#0FH MOV 62H,A MOV A,51H SWAP A ANL A,#0FH MOV 63H,A RET K1； RET ；鍵處理子程序和其它程序略 END 圖8.6 例二原理圖設(shè)計(jì) 練習(xí)13 綜合練習(xí)-LCD編程 LCD芯片使用難度較大，前面講了HD61202U液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器，這里對(duì)LCD芯片再講一種，以便大家比較和掌握LCD芯片的使用，本課基本結(jié)束了，希望大家能在今后繼續(xù)研究單片機(jī)，把它用于課程設(shè)計(jì)、綜合練

43、習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，單片機(jī)由于其功能的強(qiáng)大，很多電路都可掛在單片機(jī)上，用單片機(jī)控制完成其電路功能操作，如語(yǔ)言芯片、LCD芯片、IC卡芯片，編解碼芯片等，還有本書沒(méi)有介紹到的可編程芯片，當(dāng)我們掌握了其工作原理，經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究一般還是可使用它們，這里我們介紹點(diǎn)陣式LCD MGLS240128T與51單片機(jī)的接口和編程方法， 1、液晶顯示器（LCD） LCD具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等諸多其它顯示器件無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于袖珍式儀器和低功耗電子產(chǎn)品中，LCD可分為段位式LCD、字符式LCD、和點(diǎn)陣式LCD。點(diǎn)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(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾

44、動(dòng)，動(dòng)畫功能，分區(qū)開(kāi)窗口，反轉(zhuǎn)，閃爍顯示等功能。本節(jié)介紹點(diǎn)陣式液晶顯示器MGLS240128T的性能，指令、接口、和編程方法。2、LCD性能特點(diǎn)MGLS240128J是240128點(diǎn)陣，內(nèi)藏T6963C控制器、有8KB隨機(jī)存儲(chǔ)器、帶行列驅(qū)動(dòng)器、控制電路和時(shí)序電路、內(nèi)部具有字符發(fā)生器CGROM，有128個(gè)常用字符，一屏可顯示30行20列字符，字符字體為88點(diǎn)陣。 3、 MGLS240128T與單片機(jī)的接口方法MGLS240128T有18個(gè)引腳，單列于LCD板下方，各腳功能如表8.2所示 信號(hào)腳功能 信號(hào) 腳功能FG1框架地 CS(_) 7片選GND2地線 C/D(_) 8指令/數(shù)據(jù) 選擇VCC3

45、+5V電源 RST(_) 9復(fù)位信號(hào)V04 LCD電源控制端 DB0-DB 710-17數(shù) 據(jù)總線8位WR(_)5寫信號(hào) FS 18字符、字體選擇RD(_)6讀信號(hào) 和51系列單片機(jī)連接時(shí)，F(xiàn)G、FS、GND接地，V0接-16V,其它腳連對(duì)應(yīng)引腳。CS(_)接地址譯碼后的片選， C/D(_)接地址，確定LCD控制字和數(shù)據(jù)地址，RST(_)是低電平復(fù)位，由單片機(jī)復(fù)位信號(hào)取反加入。 4、軟件設(shè)計(jì) T6963C的指令共有10條，見(jiàn)表8.3所示，每條指令前可代一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)，或無(wú)參數(shù)。每條指令的執(zhí)行都要先送參數(shù)，再送指令代碼，每次操作前要進(jìn)行狀態(tài)字檢測(cè)，只有確保T6963C空閑時(shí)才能進(jìn)行下一操作，T6

46、963C的狀態(tài)字如下所示；STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0STA0：指令讀寫狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙、未準(zhǔn)備好STA1；數(shù)據(jù)讀寫狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙、未準(zhǔn)備好STA2；數(shù)據(jù)自動(dòng)讀狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙、未準(zhǔn)備好STA3；數(shù)據(jù)自動(dòng)寫狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙、未準(zhǔn)備好STA4；未用STA5；控制器運(yùn)行檢測(cè)可能性1：可能 0：不能STA6；屏讀/拷貝出錯(cuò)狀態(tài) 1：出錯(cuò) 0：正確STA7：閃爍狀態(tài)檢測(cè) 1：正確顯示 0：關(guān)顯示 由于狀態(tài)位作用不同，因此執(zhí)行不同指令必須檢測(cè)不同狀態(tài)位，在MPU一次讀/寫指令和數(shù)據(jù)時(shí)，STA0和STA1要同時(shí)有效，處于準(zhǔn)備好狀態(tài)。當(dāng)

47、MPU讀/寫數(shù)組時(shí)，判斷STA2或STA3狀態(tài)，屏讀/拷貝指令使用STA6.STA5和STA7反映T6963C內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài) 指令 指令代碼 參數(shù) 指令功能指針設(shè)置 21H,22H,24H 2 21H設(shè)置光標(biāo)設(shè)置 22H偏置寄存器 24H地址指針設(shè)置控制字設(shè)置 40H-43H 2 40H文本區(qū)首址設(shè)置, 41H文本區(qū)寬度設(shè)置 42H圖形區(qū)首址設(shè)置, 43H圖形區(qū)寬度設(shè)置方式設(shè)置 80H-8FH - 設(shè)置顯示的合成方式, ROM方式：80H為或, 81H為異或,83H為與, 84H為文本,其它是RAM方式. 顯示設(shè)置 90H-9FH 90H圖形顯示關(guān)，91H圖形顯 1001N3N2N1N0 - 示

48、開(kāi),N1為文本開(kāi)關(guān),N2為光 標(biāo)顯示開(kāi)關(guān),N3為光標(biāo)閃爍開(kāi)關(guān) 光標(biāo)形狀選擇 A0H-A7H - 光標(biāo)形狀,對(duì)應(yīng)一行光標(biāo)到88光標(biāo) 數(shù)據(jù)自動(dòng)讀寫 B0H-B3H - 向顯示RAM自動(dòng)讀寫數(shù)組, B0H數(shù)據(jù)自動(dòng)寫,B1H 自動(dòng)讀,B2H終止自動(dòng)方式 數(shù)據(jù)一次讀寫 C0H-C7H 1 向顯示RAM讀/寫數(shù)據(jù)一次, 1100 0N2N1N0 N0=0數(shù)據(jù)寫,=1數(shù)據(jù)讀 N1=0自動(dòng)加,=1自動(dòng)減, N2=1地址不變,=0加/減 屏讀 B0H - 把屏上顯示數(shù)據(jù)送 入數(shù)據(jù)棧供MPU讀屏拷貝 B8H - 把地址指示1行顯示 數(shù)復(fù)到圖形區(qū)RAM位操作 F0H-FFH 把地址指針?biāo)竼?1111 N3N2N1

49、N0 - 元某1位清或置位, N3內(nèi)容送N2N1N0 三個(gè)位確定被操作的 位地址,111為最高位. 5、通用子程序 點(diǎn)陣式液晶顯示器MGLS240128T指令的執(zhí)行是一個(gè)不斷地檢測(cè)狀態(tài)，寫指令和數(shù)據(jù)以及讀數(shù)據(jù)的過(guò)程，這些操作可編成通用子程序備用。與51系列單片機(jī)參考程序如下：其中指令和數(shù)據(jù)口地址分別是PORTZ和PORTS. 狀態(tài)檢測(cè)子程序PR0： MOV DPTR #PORTZ ；指向指令口 MOVX A,DPTR ；讀標(biāo)志字 RETPR01； LCALL PR0 JNB ACC.0,PR01 ；判STA0 JNB ACC.1,PR01 ；判STA1 RETPR02； LCALL PR0 J

50、NB ACC.2,PR02 ；判STA2 RET PR03； LCALL PR0 JNB ACC.3,PR03 ；判STA3 RETPR06； LCALL PR0 JNB ACC.6,ERR ；判STA6 RETERR： ；出錯(cuò)處理程序指令使用寄存器：DPTR和A 寫指令和寫數(shù)據(jù)子程序PR1：LCALL PR01 ；雙字節(jié)參數(shù)指令入口 MOV A ,R2 LCALL PR14PR11： LCALL PR01 ；單字節(jié)參數(shù)指令入口 MOV A, R3LCALL PR14PR12： LCALL PR01 ；無(wú)參數(shù)指令入口 MOV A, R4SJMP PR15PR14： MOV DPTR ,#POR

51、TS；寫數(shù)據(jù)地址入口PR15： MOVX DPTR,A ；寫入數(shù)據(jù) RET使用寄存器DPTR ,R2 、R3 、 R4 、 A R2參數(shù)第一字節(jié)，R3參數(shù)第二字節(jié)，R4指令代碼 讀數(shù)據(jù)子程序 PR2； LCALL PR01 MOV DPTR , #PORTS ；數(shù)據(jù)口地址 MOVX A,DPTR RET 使用寄存器：DPTR A 其中A中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)6初始化子程序初始化子程序包括清顯示RAM，顯示RAM分配，顯示功能的設(shè)置等。清顯示子程序：PR3： MOV R2, #00H ；RAM地址=0000H MOV R3, #00H MOV R4, #24H ；設(shè)置地址指針 LCALL PR1 MOV R

52、4, #0B0H ；自支寫指令 LCALL PR12 MOV R2,#1FH ；循環(huán)量8K字節(jié) PR31：MOV R3 , #0FFHPR32： LCALL PR03 ；判STA3 CLR A LCALL PR14 ；寫00H DJNZ R3,PR32 DJNZ R2,PR31 MOV R4,#0B2H ；自動(dòng)寫結(jié)束指令 LCALL PR12 RET初始化子程序：PR4： LCALL PR3 ；清顯示RAM MOV R2,#00H ；設(shè)置文本區(qū) MOV R3, #00HMOV R4, #40HLCALL PR1MOV R2,#1EHMOV R3, #08HMOV R4, #41HLCALL P

53、R1 ；設(shè)置圖形區(qū)MOV R2,#00HMOV R3, #08HMOV R4, #42HLCALL PR1MOV R2,#1EHMOV R3, #00HMOV R4, #43HLCALL PR1MOV R2,#80H ；設(shè)置顯示方式 LCALL PR12MOV R4, #94H ；設(shè)置顯示開(kāi)關(guān)LCALL PR12 ；開(kāi)文本顯示RET 7、字符顯示和漢字顯示程序 MGLS240128T有文本和圖形兩種顯示方式，顯示字符工作于文本方式，而顯示圖形工作于圖形方式。漢字顯示在兩種方式都可進(jìn)行，在初始化程序中，顯示RAM被分成字符和圖形區(qū)，字符區(qū)每一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)屏幕一個(gè)88點(diǎn)陣，而圖形區(qū)每個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)8

54、1點(diǎn)陣。 字符顯示 PR5： LCALL PR4 ；初始化 MOV R2, #00H ；地址指針設(shè)置 MOV R3, #00H MOV R4, #24H LCALL PR1 LCALL PR03 ；自動(dòng)寫標(biāo)志判斷 MOV R4, #0B0H ；設(shè)置自動(dòng)寫方式 LCALL PR12 MOV DPTR ,#PORTS ；指向數(shù)據(jù)口地址 MOV A, #37H MOVX DPTR,A ；顯示W(wǎng)ELCOME MOV A, #25H MOVX DPTR,AMOV A, #2CHMOVX DPTR,AMOV A, #23HMOVX DPTR,AMOV A, #2FHMOVX DPTR,AMOV A, #2

55、DHMOVX DPTR,AMOV A, #25HMOVX DPTR,AMOV R4, #0B2H ；自動(dòng)寫關(guān)閉LCALL PR12HERE： JMP HERE 文本方式下漢字顯示受到字符行的限制，不能在任意位置上顯示漢字，并且漢字量受到控制器的限制，相比而言圖形方式顯示就不存在這些缺點(diǎn)，因此，圖形方式下顯示漢字方法較常用，這種方法是在MPU系統(tǒng)的程序ROM區(qū)開(kāi)辟一個(gè)漢字庫(kù)，漢字字模以圖形的方式逐字節(jié)地寫入，從而、在顯示屏上得到漢字圖形，漢字字模數(shù)據(jù)可以用專門的軟件直接從漢字字庫(kù)中讀取，圖形方式下顯示1616點(diǎn)陣漢字的程序如下： 漢字顯示 PR6： MOV R2,#10H ；循環(huán)量 PR61：

56、PUSH A ；字模代碼地址偏量 MOVC A, A+DPTR ；取字模 MOV R3, A MOV R4, #0C0H LCALL PR11 ；寫入 POP A ；準(zhǔn)備取第二字模 PUSH A ADD A, #10H ；第二字模地址偏量 MOVC A, A+DPTR MOV R3, A LCALL PR11 ；寫入第二字模 MOV A, R2 MOV R3,A MOV R2, #12H ；循環(huán)量 MOV R4, #0C1H PR62： LCALL PR12 ；地址指針修改 DJNZ R2, PR62 MOV A,R3 MOV R2,APOP A ；取代碼INC A ；下一代碼 DJNZ R2

57、, PR61 ；循環(huán)直到全部顯示完RET 程序要求：DPTR在主程序中賦值，DPTR所指的是漢字庫(kù)某一頁(yè)的地址，一頁(yè)可為256個(gè)字節(jié)，可存儲(chǔ)8 個(gè)漢字的字模數(shù)組，漢字字模數(shù)組存儲(chǔ)順序是先漢字結(jié)構(gòu)的左半部分?jǐn)?shù)組16個(gè)字節(jié)，然后是右半部數(shù)組16個(gè)字節(jié)。A 的內(nèi)容也要在主程序中賦值，A的值是漢字?jǐn)?shù)組首地址的相對(duì)地址偏量，漢字?jǐn)?shù)組實(shí)際的首地址為頁(yè)地址（DPTR）加上相對(duì)地址（A）所得。在一頁(yè)范圍內(nèi)A的取值為00H、20H、40H、60H、80H、A0H、C0H、E0H、八種之一。 8 、 下面舉一應(yīng)用程序說(shuō)明LCD液晶顯示器應(yīng)用，其電路為圖8.7, 程序和說(shuō)明如下。. 圖8.7 LCD液晶12864顯

58、示器實(shí)驗(yàn)圖應(yīng)用程序和說(shuō)明菜單ORG 0000HMOV DPTR,#8000H ；數(shù)據(jù)地址8000HMOV A,#00H ；能數(shù)：行起點(diǎn)是屏幕左上角00H MOVX DPTR,A ；寫數(shù)據(jù)MOV A,#00H ； 坐標(biāo)00H,00H位置 MOVX DPTR,AINC DPTR ；指令地址8001H MOV A,#42H ；圖形區(qū)首地址設(shè)置 MOVX DPTR,A ；寫指令LCALL DY；* 設(shè)置圖形顯示起始地址MOV DPTR,#8000HMOV A,#10H ；參數(shù)是16個(gè)點(diǎn)寬度MOVX DPTR,AMOV A,#00HMOVX DPTR,AINC DPTRMOV A,#43H ；設(shè)置圖形區(qū)

59、寬度MOVX DPTR,ALCALL DY；*設(shè)置圖形顯示范圍MOV A,#0A7H ；光標(biāo)為88點(diǎn)MOVX DPTR,ALCALL DY；*MOV A,#80H ；或模式MOVX DPTR,ALCALL DY；* 選擇OR模式MOV A,#9BH ；啟用圖形和文本,關(guān)光標(biāo)MOVX DPTR,ALCALL DY；* ；文本關(guān)，圖形開(kāi)MOV DPTR,#8000H MOV A,#00H ；地址坐標(biāo)為：00H,00HMOVX DPTR,AMOV A,#00HMOVX DPTR,AMOV A,#24H ；設(shè)置將要操作的顯示 緩沖區(qū)RAM地址INC DPTRMOVX DPTR,ALCALL DY；*

60、設(shè)置起始地址MOV A,#0B0H ；每次寫地址自動(dòng)加一MOVX DPTR,AMOV R0,#00H；* ；開(kāi)始數(shù)據(jù)自動(dòng)寫QS0：MOV A,R2 MOV DPTR,#TAB0 ；查表TAB0送顯示 MOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#8000H ；數(shù)據(jù)地址 MOVX DPTR,AINC R2DJNZ R0,QS0MOV R0,#00H MOV R2,#00H ；顯示“:XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院”QS1：MOV A,R2MOV DPTR,#TAB1MOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#8000HMOVX DPTR,AINC R2DJNZ R0,QS1MOV R0,#00HMOV R2