基于C51的噪音檢測(cè)器設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析.....................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選.....................................................1

2.1單片機(jī)的選擇...............................................1

2.2通訊方式的選擇.............................................1

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)...............................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì).....................................................2

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)...............................2

3.2按鍵電路設(shè)計(jì)...............................................3

3.3LCD1602液晶顯示模塊電路....................................3

3.4分貝檢測(cè)器模塊.............................................4

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì).....................................................6

4.1主程序流程圖...............................................6

4.2LCD1602液晶顯示程序設(shè)計(jì)....................................7

4.3下位機(jī)程序設(shè)計(jì).............................................8

5產(chǎn)品使用說明.....................................................8

5.1產(chǎn)品裝配圖.................................................8

5.2產(chǎn)品調(diào)試...................................................8

5.3產(chǎn)品使用說明...............................................9

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)................................................10

參考資料..........................................................11

附錄..............................................................12

附錄1元器件清單..............................................12

附錄2電路原理圖..............................................13

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖..............................................14

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖..............................................15

附錄5主程序代碼.............................................17

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基于C51的噪音檢測(cè)器設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

本設(shè)計(jì)的任務(wù)是要完成基于單片機(jī)的環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)，它是以單片

機(jī)為核心、采用V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)的便攜式環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲的實(shí)時(shí)

測(cè)量和LED數(shù)字顯示，給出噪聲水平的大致指示。

基于本次任務(wù)，該設(shè)計(jì)方案由硬件和軟件兩部分組成。噪聲測(cè)量?jī)x的硬件

電路系統(tǒng)，包括AD轉(zhuǎn)換電路以及單片機(jī)系統(tǒng)的硬件電路、LED顯示電路等。軟

件部分主要是用單片機(jī)語言編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換及顯示。

2設(shè)計(jì)方案遴選

在完成硬件電路前，必須選擇合適的元器件來完成，方便我們來實(shí)現(xiàn)所需

的功能。

一個(gè)完整的噪音檢測(cè)系統(tǒng)是由很多個(gè)模塊組成，有各式各樣的模塊可供我

們選擇，從經(jīng)濟(jì)方面和產(chǎn)品兼容性方面來考慮適合的模塊，由顯示、報(bào)警和測(cè)

試分貝值功能組成。

2.1單片機(jī)的選擇

我選擇的是使用51單片機(jī)，相比于STM32單片機(jī)，操作上更容易上手。

它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，處理對(duì)象

不是字或字節(jié)而是位。不但能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如

傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用

起來得心應(yīng)手。并且在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，

使用極為靈活，這一功能無疑給使用者提供了極大的方便。

2.2通訊方式的選擇

串口(Serialport)是一種非常通用的用于設(shè)備之間通信的接口，也廣泛

用于設(shè)備以及儀器儀表之間的通信。所以在通訊方式上我選擇的是串口通信，

那些沒有串口的設(shè)備，在其開發(fā)時(shí)，常見方法也是通過串口連接到進(jìn)行開發(fā)的

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電腦上的，因此串口是設(shè)備進(jìn)行通信的最簡(jiǎn)單最容易的方法。另外串口的使用

成本較低。

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

噪聲

LCD1602液晶

ADC0832單片機(jī)

聲光報(bào)警

按鍵

圖2-1系統(tǒng)框圖

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)

STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具

有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是

做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁

有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52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。

單片機(jī)最小系統(tǒng)由電源接口，開關(guān)，時(shí)鐘電路，下載接口，復(fù)位電路和

STC89c52單片機(jī)組成。

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圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖

3.2按鍵電路設(shè)計(jì)

當(dāng)在89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)

內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀

態(tài)）復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)

位的方式。

在程序中利用按鍵電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)噪音檢測(cè)閾值的加減調(diào)整，并且長按按鈕

可以實(shí)現(xiàn)大幅度的閾值調(diào)整，加快調(diào)整速度。

圖3-2按鍵電路原理圖

3.3LCD1602液晶顯示模塊電路

LCD1602液晶顯示器是廣泛使用的一種字符型液晶顯示模塊。它是由字符

型液晶顯示屏（LCD）、控制驅(qū)動(dòng)主電路HD44780及其擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電路HD44100，

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以及少量電阻、電容元件和結(jié)構(gòu)件等裝配在PCB板上而組成。

該顯示屏的優(yōu)點(diǎn)是耗電量低、體積小、輻射低。LCD1602主要用來顯示數(shù)

字、字母、圖形以及少量自定義字符?？梢燥@示2行16個(gè)字符，擁有16個(gè)

引腳，其中8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，和RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，工作電壓

為5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)V0和背光源AK。

圖3-3LCD1602顯示電路原理圖

ADC0832是一款模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它可以將音量檢測(cè)模

塊收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并顯示在液晶顯示器上面。

圖3-4ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖

3.4分貝檢測(cè)器模塊

分貝檢測(cè)器模塊是一款輸出模擬量的傳感器，該模塊對(duì)震動(dòng)很敏感，測(cè)量

時(shí)要放在平穩(wěn)的位置。使用這種傳感器的一般先將ADC模塊與某引腳相連，把

模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再去接入所要測(cè)試的地方，ADC模塊便可以經(jīng)過換

算得到所要測(cè)試部位的電位。模擬量和電位是線性關(guān)系，單片機(jī)的ADC是12

位逐次逼近型的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，按照比例即可通過不同噪聲得到輸出不同的

電壓。

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圖3-5分貝檢測(cè)器模塊實(shí)物圖

圖3-6分貝檢測(cè)器模塊電路原理圖

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4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1主程序流程圖

開始

初始化

讀AD數(shù)據(jù)

液晶顯示

按鍵處理

Y

超過閾值？聲光報(bào)警

N

結(jié)束

圖4-1主程序流程圖

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4.2LCD1602液晶顯示程序設(shè)計(jì)

圖4-2LCD1602液晶顯示程序設(shè)計(jì)

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4.3下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

圖4-3下位機(jī)程序編譯界面

5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

音量檢

測(cè)器蜂鳴器

液晶顯示屏

按鈕

電源開關(guān)

STC89C52RC

輸入

圖5-1產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品調(diào)試

第一步，檢查單片機(jī)所有的部件都手工焊接到萬能板之上，所以需要對(duì)每

一個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保沒有虛焊漏焊，以及是否有毛刺等。

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第二步，使用萬能表進(jìn)行測(cè)試板件，查看各焊點(diǎn)連接狀況是否合格，再檢

查各電源線與地線是否有短路的現(xiàn)象。

第三步，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行上電檢查。

第四步，將編寫的程序燒錄到單片機(jī)之中。

圖5-2調(diào)試效果圖

5.3產(chǎn)品使用說明

1、接上電源上電，再按下電源開關(guān)，音量檢測(cè)器自動(dòng)開始工作。

2、若是被測(cè)物體在50分貝之外，液晶顯示器只顯示被測(cè)物體的分貝值。

3、若是被測(cè)物體在50分貝之內(nèi)，蜂鳴器開始報(bào)警，液晶顯示器同樣顯示

被測(cè)物體的分貝值。

4、可以利用萬能板上的按鍵模塊對(duì)安全閾值距離進(jìn)行設(shè)置，假如設(shè)置安

全閾值距離是50分貝，超聲波測(cè)距測(cè)得被測(cè)物體在進(jìn)入板件50分貝范圍之內(nèi)

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便開始報(bào)警。

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標(biāo)準(zhǔn)

[6]GB/T8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范

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參考資料

[1]馬大猷等.聲學(xué)手冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社，1983

[2]何立民.單片機(jī)應(yīng)用文集（2）[M].北京:京航空航天大學(xué)出版社，1991

[3]楊振江.A/D、D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)及實(shí)用線路[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1996

[4]劉傳璽等.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008

[5]周杏鵬等.檢測(cè)技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].南京:東南大學(xué)出版社,1996

[6]張毅剛等.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004

[7]蔡美琴等.MCS—51系列單片機(jī)系列及其應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,1992

[8]張毅剛,劉杰.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,20

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附錄

附錄1元器件清單

附表1-1元器件清單

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附錄2電路原理圖

附圖2-1產(chǎn)品原理圖

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附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

附圖3-1產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)圖

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附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖

附圖4-1產(chǎn)品實(shí)物圖正面

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附圖4-2產(chǎn)品實(shí)物圖反面

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附錄5主程序代碼

Main.c文件

#include<REGX52.H>

#include"ADC0832.h"

#include"LCD1602.h"

#include"eeprom52.h"

uintNoise_h=0;

uintAD_dat=0;

uintmmm=0;

uintNoise=0;

ucharms=0;

sbitbeep=P2^0;

sbitled0=P1^6;

sbitled1=P1^4;

sbitkey1=P3^5;

sbitkey2=P3^6;

bitkey1_flag=0;

bitkey2_flag=0;

ucharsec=0;

ucharsec1=0;

bitbeep1=0;

bitmemory_flag=0;

voidmemroy()

{

if(memory_flag)

{memory_flag=0;

SectorErase(0x2000);

byte_write(0x2000,Noise_h/256);

byte_write(0x2001,Noise_h%256);

}

}

voidread_memory()

{

Noise_h=byte_read(0x2000)*256+byte_read(0x2001);

if(Noise_h>999)

{

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Noise_h=55;

}

}

voidkey_dispose()

{

if(!key1)

{

if(key1_flag)

{

key1_flag=0;

if(Noise_h<999)Noise_h++;

}

if(sec==0)

{

if(Noise_h<999)Noise_h++;

}

}

else

{

if(key1_flag==0)

{

key1_flag=1;

memory_flag=1;

}

sec=2;

}

if(!key2)

{

if(key2_flag)

{

key2_flag=0;

if(Noise_h>0)Noise_h--;

}

if(sec1==0)

{

if(Noise_h>0)Noise_h--;

}

}

else

{

if(key2_flag==0)

{

18

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

key2_flag=1;

memory_flag=1;

}

sec1=2;

}

}

voiddisplay()

{

LCD1602_write(0,0x80);

LCD1602_writebyte("Noise:");

LCD1602_write(1,0x30+Noise/10000%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise/1000%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise/100%10);

LCD1602_writebyte(".");

LCD1602_write(1,0x30+Noise/10%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise%10);

LCD1602_writebyte("dB");

LCD1602_write(0,0xC0);

LCD1602_writebyte("Noise_h:");

LCD1602_write(1,0x30+Noise_h/100%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise_h/10%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise_h%10);

LCD1602_writebyte("dB");

}

voidmain()

{

uchari;

TMOD=0x01;

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

ET0=1;

TR0=1;

EA=1;

LCD1602_cls();

read_memory();

while(1)

{

memroy();

display();

if(i<80)

{i++;

mmm=mmm+A_D(0)/0.51;

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}

else

{

mmm=mmm/80;

AD_dat=mmm;

mmm=0;

i=0;

Noise=(AD_dat*36);

if(Noise<3000)Noise=Noise*2+3000;

}

if(Noise>Noise_h*100)

{

beep1=1;

led0=0;

led1=1;

}

else

{

beep1=0;

led1=0;

led0=1;

}

}

}

voidtime0()interrupt1

{

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

ms++;

key_dispose();

if(beep1)beep=~beep;

elsebeep=1;

if(ms>=20)

{

ms=0;

if(sec!=0)sec--;

if(sec1!=0)sec1--;

}

}

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ADC0832.h

/*****************************************************

功能：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)

***************************************************/

sbitADC0832_CS=P1^2;

sbitADC0832_CLK=P1^0;

sbitADC0832_DIO=P1^1;

unsignedintA_D(unsignedcharDI)

{

unsignedchari,dat;

ADC0832_CS=1;//一個(gè)轉(zhuǎn)換周期開始

ADC0832_CLK=0;//為第一個(gè)脈沖作準(zhǔn)備

ADC0832_CS=0;//CS置0，片選有效

ADC0832_DIO=1;//DIO置1，規(guī)定的起始信號(hào)

ADC0832_CLK=1;//第一個(gè)脈沖

ADC0832_CLK=0;//第一個(gè)脈沖的下降沿，此前DIO必須是高電平

ADC0832_DIO=1;//DIO置1，通道選擇信號(hào)

ADC0832_CLK=1;//第二個(gè)脈沖，第2、3個(gè)脈沖下沉之前，DI必須跟別

輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道，這里選通道CH0

ADC0832_CLK=0;//第二個(gè)脈沖下降沿

ADC0832_DIO=DI;//DI置0，選擇通道0

ADC0832_CLK=1;//第三個(gè)脈沖

ADC0832_CLK=0;//第三個(gè)脈沖下降沿

ADC0832_DIO=1;//第三個(gè)脈沖下沉之后，輸入端DIO失去作用，應(yīng)置1

ADC0832_CLK=1;//第四個(gè)脈沖

for(i=0;i<8;i++)//高位在前

{

ADC0832_CLK=1;//第四個(gè)脈沖

ADC0832_CLK=0;

dat<<=1;//將下面儲(chǔ)存的低位數(shù)據(jù)向右移

dat|=(unsignedchar)ADC0832_DIO;//將輸出數(shù)據(jù)DIO通過或運(yùn)算儲(chǔ)存

在dat最低位

}

ADC0832_CS=1;//片選無效

returndat;//將讀書的數(shù)據(jù)返回

}

eeprom52.h

#ifndef_EEPROM52_H_

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#define_EEPROM52_H_

#include<intrins.h>

/********STC89C51扇區(qū)分布*******

第一扇區(qū)：1000H--11FF

第二扇區(qū)：1200H--13FF

第三扇區(qū)：1400H--15FF

第四扇區(qū)：1600H--17FF

第五扇區(qū)：1800H--19FF

第六扇區(qū)：1A00H--1BFF

第七扇區(qū)：1C00H--1DFF

第八扇區(qū)：1E00H--1FFF

*****************/

/********STC89C52扇區(qū)分布*******

第一扇區(qū)：2000H--21FF

第二扇區(qū)：2200H--23FF

第三扇區(qū)：2400H--25FF

第四扇區(qū)：2600H--27FF

第五扇區(qū)：2800H--29FF

第六扇區(qū)：2A00H--2BFF

第七扇區(qū)：2C00H--2DFF

第八扇區(qū)：2E00H--2FFF

*****************/

/********STC89C54扇區(qū)分布*******

第一扇區(qū)：08000H

*****************/

#defineRdCommand0x01//定義ISP的操作命令

#definePrgCommand0x02

#defineEraseCommand0x03

#defineError1

#defineOk0

#defineWaitTime0x01//定義CPU的等待時(shí)間

sfrISP_DATA=0xe2;//寄存器申明

sfrISP_ADDRH=0xe3;

sfrISP_ADDRL=0xe4;

sfrISP_CMD=0xe5;

sfrISP_TRIG=0xe6;

sfrISP_CONTR=0xe7;

22

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

/*================打開ISP,IAP功能=================*/

voidISP_IAP_enable(void)

{

EA=0;/*關(guān)中斷*/

ISP_CONTR=ISP_CONTR&0x18;/*0001,1000*/

ISP_CONTR=ISP_CONTR|WaitTime;/*寫入硬件延時(shí)*/

ISP_CONTR=ISP_CONTR|0x80;/*ISPEN=1*/

}

/*===============關(guān)閉ISP,IAP功能==================*/

voidISP_IAP_disable(void)

{

ISP_CONTR=ISP_CONTR&0x7f;/*ISPEN=0*/

ISP_TRIG=0x00;

EA=1;/*開中斷*/

}

/*================公用的觸發(fā)代碼====================*/

voidISPgoon(void)

{

ISP_IAP_enable();/*打開ISP,IAP功能*/

ISP_TRIG=0x46;/*觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)1*/

ISP_TRIG=0xb9;/*觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)2*/

_nop_();

}

/*====================字節(jié)讀========================*/

unsignedcharbyte_read(unsignedintbyte_addr)

{

EA=0;

ISP_ADDRH=(unsignedchar)(byte_addr>>8);/*地址賦值*/

ISP_ADDRL=(unsignedchar)(byte_addr&0x00ff);

ISP_CMD=ISP_CMD&0xf8;/*清除低3位*/

ISP_CMD=ISP_CMD|RdCommand;/*寫入讀命令*/

ISPgoon();/*觸發(fā)執(zhí)行*/

ISP_IAP_disable();/*關(guān)閉ISP,IAP功能*/

EA=1;

return(ISP_DATA);/*返回讀到的數(shù)據(jù)*/

}

/*==================扇區(qū)擦除========================*/

voidSectorErase(unsignedintsector_addr)

{

unsignedintiSectorAddr;

iSectorAddr=(sector_addr&0xfe00);/*取扇區(qū)地址*/

ISP_ADDRH=(unsignedchar)(iSectorAddr>>8);

23

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

ISP_ADDRL=0x00;

ISP_CMD=ISP_CMD&0xf8;/*清空低3位*/

ISP_CMD=ISP_CMD|EraseCommand;/*擦除命令3*/

ISPgoon();/*觸發(fā)執(zhí)行*/

ISP_IAP_disable();/*關(guān)閉ISP,IAP功能*/

}

/*====================字節(jié)寫========================*/

voidbyte_write(unsignedintbyte_addr,unsignedcharoriginal_data)

{

EA=0;

//SectorErase(byte_addr);

ISP_ADDRH=(unsignedchar)(byte_addr>>8);/*取地址*/

ISP_ADDRL=(unsignedchar)(byte_addr&0x00ff);

ISP_CMD=ISP_CMD&0xf8;/*清低3位*/

ISP_CMD=ISP_CMD|PrgCommand;/*寫命令2*/

ISP_DATA=original_data;/*寫入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備*/

ISPgoon();/*觸發(fā)執(zhí)行*/

ISP_IAP_disable();/*關(guān)閉IAP功能*/

EA=1;

}

#endif

LCD1602.h

#ifndef_LCD1602_H_