與單片機有關(guān)的課件

第八章MCS-51單片機的其他接口8.1LCD與MCS-51接口

液晶顯示器簡稱LCD顯示器。它是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線的傳輸方向的特性實現(xiàn)顯示信息。

液晶顯示器按其功能可分為三類：筆段式液晶顯示器、字符點陣式液晶顯示器和圖形點陣式液晶顯示器。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號等，而圖形點陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達到圖文并茂的效果。第2頁8.1.1字符型點陣式LCD液晶顯示器

目前市面上常用的有16字1行、16字2行、20字2行和40字2行等的字符液晶顯示模塊。

本節(jié)將以162字符型液晶顯示模塊RT-1602C為例，詳細介紹字符型液晶顯示模塊的應(yīng)用。一．字符型液晶顯示模塊RT-1602C的外觀與引腳RT-1602C采用標準的16腳接口，各引腳情況如下：第1腳：VSS，電源地第2腳：VDD，+5V電源第3腳：VL，液晶顯示偏壓信號第4腳：RS，數(shù)據(jù)/命令選擇端，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W，讀/寫選擇端，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E，使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7，為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：BLA，背光源正極第16腳：BLK，背光源負極二．字符型液晶顯示模塊RT-1602C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)液晶顯示模塊RT-C1602C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分成三部份：一為LCD控制器，二為LCD驅(qū)動器，三為LCD顯示裝置，如圖所示：LCD控制器LCD驅(qū)動器LCD顯示裝備VSSVDDVOVSV/WEDB0~DB7HD44780集成電路的特點：1、可選擇5×7或5×10點字符。2、HD44780不僅作為控制器而且還具有驅(qū)動40×16點陣液晶像素的能力。3、HD44780的顯示緩沖區(qū)DDRAM、字符發(fā)生存儲器（ROM）及用戶自定義的字符發(fā)生器CGRAM全部內(nèi)藏在芯片內(nèi)。HD44780有80個字節(jié)的顯示緩沖區(qū)，分兩行，地址分別為00H~27H，40H~67H，它下實際顯示位置的排列順序跟LCD的型號有關(guān)，液晶顯示模塊RT-1602C的顯示地址與實際顯示位置的關(guān)系如圖所示。第6頁

00

01

02

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04

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0A

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……

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……

67

LCD

16字×2行

HD44780內(nèi)藏的字符發(fā)生存儲器（ROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖所示：

這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。比如數(shù)字“1”的代碼是00110001B（31H），又如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），可以看出英文字母的代碼與ASCII編碼相同。要顯示“1”時，我們只需將ASCII碼31H存入DDRAM指定位置，顯示模塊將在相應(yīng)的位置把數(shù)字“1”的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到數(shù)字“1”了。4、HD44780具有8位數(shù)據(jù)和4位數(shù)據(jù)傳輸兩種方式，可與4/8位CPU相連。5、HD44780具有簡單而功能較強的指令集，可實現(xiàn)字符移動，閃爍等顯示功能。第10頁三．指令格式與指令功能LCD控制器HD44780內(nèi)有多個寄存器，通過RS和R/W引腳共同決定選擇哪一個寄存器，選擇情況如表RSR/W寄存器及操作00指令寄存器寫入01忙標志和地址計數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出總共有11條指令，它們的格式和功能如下：1．清屏命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001功能：清除屏幕，將顯示緩沖區(qū)DDRAM的內(nèi)容全部寫入空格

（ASCII20H）。光標復(fù)位，回到顯示器的左上角。地址計數(shù)器AC清零。2．光標復(fù)位命令功能：光標復(fù)位，回到顯示器的左上角。地址計數(shù)器AC清零。顯示緩沖區(qū)DDRAM的內(nèi)容不變。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000000103．輸入方式設(shè)置命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000001I/DS功能：設(shè)定當寫入一個字節(jié)后，光標的移動方向以及后面的內(nèi)容是

否移動。當I/D=1時，光標從左向右移動；I/D=0時，光標從右向左移動。當S=1時，內(nèi)容移動，S=0時，內(nèi)容不移動。4．顯示開關(guān)控制命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000001DCB功能：控制顯示的開關(guān)，當D=1時顯示，D=0時不顯示?？刂乒鈽碎_關(guān)，當C=1時光標顯示，C=0時光標不顯示。控制字符是否閃爍，當B=1時字符閃爍，B=0時字符不閃爍。5．光標移位置命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0000001S/CR/L**功能：移動光標或整個顯示字幕移位。當S/C=1時整個顯示字幕移位，當S/C=0時只光標移位。當R/L=1時光標右移，R/L=0時光標左移。6．功能設(shè)置命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF**功能：設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)，當DL=1時數(shù)據(jù)位為8位，DL=0時數(shù)據(jù)位為4位。設(shè)置顯示行數(shù)，當N=1時雙行顯示，N=0時單行顯示。設(shè)置字形大小，當F=1時5×10點陣，F(xiàn)=0時為5×7點陣。7．設(shè)置字庫CGRAM地址命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00001CGRAM的地址功能：設(shè)置用戶自定義CGRAM的地址，對用戶自定義CGRAM訪問時，

要先設(shè)定CGRAM的地址，地址范疇0~63。8．顯示緩沖區(qū)DDRAM地址設(shè)置命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0001DDRAM的地址功能：設(shè)置當前顯示緩沖區(qū)DDRAM的地址，對DDRAM訪問時，要先

設(shè)定DDRAM的地址，地址范疇0~127。9．讀忙標志及地址計數(shù)器AC命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D001BFAC的值功能：讀忙標志及地址計數(shù)器AC，當BF=1時則表示忙，這時不能接收命令和數(shù)據(jù)；BF=0時表示

不忙。低7位為讀出的AC的地址，值為0~127。10．寫DDRAM或CGRAM命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D010寫入的數(shù)據(jù)功能：向DDRAM或CGRAM當前位置中寫入數(shù)據(jù)。對DDRAM或CGRAM

寫入數(shù)據(jù)之前須設(shè)定DDRAM或CGRAM的地址。11．讀DDRAM或CGRAM命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D011讀出的數(shù)據(jù)功能：從DDRAM或CGRAM當前位置中讀出數(shù)據(jù)。當DDRAM或

CGRAM讀出數(shù)據(jù)時，先須設(shè)定DDRAM或CGRAM的地址。第17頁四．LCD顯示器的初始化

LCD使用之前須對它進行初始化，初始化可通過復(fù)位完成，也可在復(fù)位后完成，初始化過程如下：1．清屏。2．功能設(shè)置。3．開/關(guān)顯示設(shè)置。4．輸入方式設(shè)置。8.1.2LCD顯示器與單片機的接口與應(yīng)用

下圖是LCD顯示器與8051單片機的接口圖，圖中RT-1602C的數(shù)據(jù)線與8051的P1口相連，RS與8051的P2.0相連，R/W與8051的P2.1相連，E端與8051的P2.7相連。編程在LCD顯示器的第一行、第一列開始顯示“GOOD”，第二行、第6列開始顯示“BYE”。P1.7P2.7P2.1P2.0P1.08051…………DB0……DB7ERSR/WRT-1602VLBLKBLAP=10KOVOV+5VR=10歐姆1/2W匯編語言程序：RSBITP2.0RWBITP2.1EBITP2.7ORG0000HAJMPSTARTORG50H；主程序START：MOVSP，#50HACALLINITMOVA，#10000000B

；寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第1行第1列。ACALLWC51RMOVA，“G”；第1行第1列顯示字母“G”。ACALLWC51DDRMOVA，“O”；第1行第2列顯示字母“O”。ACALLWC51DDRMOVA，“O”；第1行第3列顯示字母“O”。ACALLWC51DDRMOVA，“D”；第1行第4列顯示字母“D”。ACALLWC51DDRMOVA，#11000101B

；寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第2行第6列。ACALLWC51RMOVA，“B”；第2行第6列顯示字母“B”。ACALLWC51DDRMOVA，“Y”；第2行第7列顯示字母“Y”。ACALLWC51DDRMOVA，“E”；第2行第8列顯示字母“E”。ACALLWC51DDRLOOP：AJMPLOOP

；初始化子程序INIT：MOVA，#00000001H；清屏ACALLWC51RMOVA，#00111000B

；使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用5*7的字型。LCALLWC51RMOVA，#00001110B；顯示器開，光標開，字符不閃爍。LCALLWC51RMOVA，#00000110B；字符不動，光標自動右移一格。LCALLWC51RRET；檢查忙子程序F_BUSY：PUSHACC；保護現(xiàn)場PUSHDPHPUSHDPLPUSHPSWWAIT：CLRRSSETBRWCLRESETBEMOVA，P1CLREJBACC.7，WAIT；忙，等待POPPSW；不忙，恢復(fù)現(xiàn)場POPDPLPOPDPHPOPACCACALLDELAYRET；寫入命令子程序。WC51R：ACALLF_BUSYCLRECLRRSCLRRWSETBEMOVP1，ACLREACALLDELAYRET；寫入數(shù)據(jù)子程序。WC51DDR：ACALLF_BUSYCLRESETBRSCLRRWSETBEMOVP1，ACLREACALLDELAYRET；延時子程序。DELAY：MOVR6，#5D1：MOVR7，#248DJNZR7，$DJNZR6，D1RETENDC語言編程：#include<reg51.h>#defineucharunsignedcharsbitRS=P2^0；sbitRW=P2^1；sbitE=P2^7；voiddelay(void)；voidinit(void)；voidwc5r(uchari)；voidwc51ddr(uchari)；voidfbusy(void)；//主函數(shù)voidmain(){SP=0x50；init()；wc51r(0x80)；//寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第1行第1列wc51ddr(0x44)；//第1行第1列顯示字母“G”wc51ddr(0x4f)；//第1行第2列顯示字母“O”wc51ddr(0x4f)；//第1行第3列顯示字母“O”wc51ddr(0x47)；//第1行第4列顯示字母“D”wc51r(0xc5)；//寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第2行第6列wc51ddr(0x42)；//第2行第6列顯示字母“B”wc51ddr(0x59)；//第2行第7列顯示字母“Y”wc51ddr(0x45)；//第2行第8列顯示字母“E”while(1)；}//初始化函數(shù)voidinit(){wc51r(0x01)；//清屏wc51r(0x38)；//使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用5*7的字型wc51r(0x0e)；//顯示器開，光標開，字符不閃爍wc51r(0x06)；//字符不動，光標自動右移一格}//檢查忙函數(shù)voidfbusy(){RS=0；RW=1；E=1；E=0；while(P1&0x80)；//忙，等待delay()；}//寫命令函數(shù)voidwc51r(ucharj){fbusy()；E=0；RS=0；RW=0；E=1；P1=j；E=0；delay()；}//寫數(shù)據(jù)函數(shù)voidwc51ddr(ucharj){fbusy()；E=0；RS=1；RW=0；E=1；P1=j；E=0；delay()；}//延時函數(shù)voiddelay(){uchary；for(y=0；y<0xff；y++){；}}8.2MCS-51單片機與I2C總線芯片接口8.2.1I2C總線簡介一．I2C總線的主要特點

I2C總線是由PHILIPS公司開發(fā)一種簡單、雙向二線制同步串行總線。它只需要兩根線即在連接于總線上的器件之間傳送信息。這種總線的主要特點有：1．總線只有兩根線，即SCL和SDA。2．每個連接到總線上的都有一個用于識別的器件地址。3．同步時鐘允許器件以不同的波特率進行通信。4．同步時鐘可以作為停止或重新啟動串行口發(fā)送的握手信號。5．串行的數(shù)據(jù)傳輸位速率在標準模式下可達100kbit/s，快速模式下可達400kbit/s，高速模式下可達3.4Mbit/s。6．連接到同一總線的集成電路數(shù)只受400pF的最大總線電容的限制。二．I2C總線的基本結(jié)構(gòu)三．I2C總線信息傳送開始信號和結(jié)束信號規(guī)定如下：開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。SDASCL開始信號12789應(yīng)答位12891應(yīng)答位結(jié)束信號主控制器每次傳送的信息的第一個字節(jié)必須是器件地址碼，第二個字節(jié)為器件單元地址，用于實現(xiàn)選擇所操作的器件的內(nèi)部單元，從第三個字節(jié)開始為傳送的數(shù)據(jù)。其中器件地址碼格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0器件類型碼片選R/W四．I2C總線讀、寫操作1．當前地址讀該操作將從所選器件當前地址讀，讀的字節(jié)數(shù)不指定，格式如下：S控制碼（R/W=1）A數(shù)據(jù)1A數(shù)據(jù)2AP2．指定單元讀該操作將從所選器件指定地址讀，讀的字節(jié)數(shù)不指定，格式如下：S控制碼（R/W=0）A器件單元地址AS控制碼（R/W=1）A數(shù)據(jù)1A數(shù)據(jù)2AP3．指定單元寫該操作將從所選器件指定地址寫，寫的字節(jié)數(shù)不指定，格式如下：S控制碼（R/W=0）A器件單元地址A數(shù)據(jù)1A數(shù)據(jù)2AP其中：S表示開始信號，A表示應(yīng)答信號，P表示結(jié)束信號。8.2.2I2C總線EEPROM芯片與單片機接口一．串行EEPROM電路CAT24WCXX系列概述

CAT24WCXX系列包含CAT24WC01／02／04／08／16／32／64／128／256共8種芯片，容量分別為1、2、4、8、16、32、64、128、256KB。

串行EEPROM一般具有兩種寫入方式:1.字節(jié)寫入方式，2.頁寫入方式。允許在一個寫周期內(nèi)同時對1個字節(jié)到一頁的若干字節(jié)的編程寫入，一頁的大小取決于芯片內(nèi)頁寄存器的大小。其中，CAT24WC01具有8字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力，CAT24WC02／04／08／16具有16字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力，CAT24WC32／64具有32字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力，CAT24WC128／256具有64字節(jié)數(shù)據(jù)的頁面寫能力。二．CAT24WCXX的引腳CAT24WC01/02/04/08/16/32/64、CAT24WC128、CAT24WC256管腳排列圖分別為如圖（a）、（b）、（c）所示：其中：SCL：串行時鐘線。這是一個輸入管腳，用于形成器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘。SDA：串行數(shù)據(jù)/地址線。它是一個雙向傳輸線，用于傳送地址和所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。A0、A1、A2：器件地址輸入端。這些輸入端用于多個器件級聯(lián)時設(shè)置器件地址，當這些腳懸空時默認值為0。WP：寫保護。如果WP管腳連接到VCC，所有的內(nèi)容都被寫保護（只能讀）。當WP管腳連接到VSS或懸空，允許對器件進行正常的讀/寫操作。VCC：電源線。VSS：地線。第36頁三．CAT24WCXX的器件地址型號控制碼片選讀寫總線訪問的器件CAT24WC011010A2A1A01/0最多8個CAT24WC021010A2A1A01/0最多8個CAT24WC041010A2A1a81/0最多4個CAT24WC081010A2a9a81/0最多2個CAT24WC161010a10a9a81/0最多1個CAT24WC321010A2A1A01/0最多8個CAT24WC641010A2A1A01/0最多8個CAT24WC1281010XXX1/0最多1個CAT24WC25610100A1A01/0最多4個四．CAT24WCXX的寫操作1．字節(jié)寫結(jié)束應(yīng)答信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)器件內(nèi)單元地址應(yīng)答信號應(yīng)答信號讀寫位器件地址開始SDA線信號2．頁寫應(yīng)答信號數(shù)據(jù)1器件內(nèi)單元地址應(yīng)答信號應(yīng)答信號讀寫位器件地址寫開始SDA線信號數(shù)據(jù)n應(yīng)答信號結(jié)束3．應(yīng)答查詢

可以利用內(nèi)部寫周期時禁止數(shù)據(jù)輸入這一特性。一旦主器件發(fā)送停止位指示主器件操作結(jié)束時，CAT24WCXX啟動內(nèi)部寫周期，應(yīng)答查詢立即啟動，包括發(fā)送一個起始信號和進行寫操作的從器件地址。4．寫保護

寫保護操作特性可使用戶避免由于不當操作而造成對存儲區(qū)域內(nèi)部數(shù)據(jù)的改寫，當WP管腳接高電平時，整個寄存器區(qū)全部被保護起來而變?yōu)橹豢勺x取。第39頁五．CAT24WCXX的讀操作1．當前地址讀SDA線信號開始讀寫位應(yīng)答信號無應(yīng)答信號結(jié)束數(shù)據(jù)器件地址2．隨機地址讀讀寫位器件地址讀器件內(nèi)單元地址應(yīng)答信號應(yīng)答信號讀寫位器件地址寫開始SDA線信號應(yīng)答信號結(jié)束器件內(nèi)單元地址開始應(yīng)答信號3．順序地址讀應(yīng)答信號數(shù)據(jù)1應(yīng)答信號讀寫位器件地址讀SDA線信號數(shù)據(jù)2應(yīng)答信號結(jié)束數(shù)據(jù)n無應(yīng)答信號六．CAT24WCXX與單片機的接口與編程下圖是8051單片機與串行EEPROM芯片CAT24WC04的接口電路。8051的P1.0、P1.1作為I2C總線與CAT24WC04的SDA和SCL相連，連接時注意I2C總線須通過電阻接電源。P1.3與WP相連。CAT24WC04的地址線A2、A1、A0直接接地。則片選編碼為000，CAT24WC04的器件地址碼的高7位為1010000。8051P1.0P1.1P1.2VCCSDASCLWPVSSA0A1A2CAT24W04VCC20K20K8.3MCS-51單片機與數(shù)字溫度傳感器的接口8.3.1DS18B20簡介

DS18B20具有3引腳小體積封裝形式，溫度測量范圍為-55℃~125℃

，可編程為9~12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0.0625℃

，被測溫度用16位補碼形式串行輸出。8.4.2DS18B20的主要特性（1）適應(yīng)電壓范圍寬：3.0V~5.5V，也可由數(shù)據(jù)線供電。（2）使用中不需要任何外圍元件。（3）獨立的單線接口方式。（4）測溫范圍：-55℃~125℃

（5）編程可實現(xiàn)分辨率為9~12位，可實現(xiàn)高精度測溫。（6）轉(zhuǎn)換時間快。（7）支持多點組網(wǎng)功能。（8）可自行設(shè)定報警上下限值。8.4.3DS18B20的外部結(jié)構(gòu)引腳定義：（1）DQ:數(shù)字信號輸入、輸出端。（2）GND:電源地（3）VDD:外接電源8.4.4DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

DS18B20內(nèi)部主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖：1.光刻ROM存儲器

光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。2.高速暫存存儲器高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，其分配如表所示。當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二進制補碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，以0.0625℃/LSB為例，對溫度計算：當符號位S=0時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)在乘以0.0625就可得到實際溫度；當S=1時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值后乘以0.0625就可得到實際溫度。高溫度觸發(fā)器和低溫度觸發(fā)器分別存放溫度報警的上限值TH和下限值TL；DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把轉(zhuǎn)換后的溫度值T與溫度報警的上限值TH和下限值TL作比較，若T>或T<，則把該器件的報警標志置位。配置寄存器用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。低五位一直都是"1"，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用