[信息与通信]单片机最小系统的设计与应用.ppt
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1、1,电子设计专题之一 -单片机最小系统的设计与应用,-福建师范大学协和学院 董建怀,2,本专题主要内容,单片机最小系统的设计与应用 (1). 单片机最小系统硬件 (2). 液晶显示输出模块 (3). 键盘扫描输入模块 (4). 基本输入输出的设计与实现 (5). 单片机资源受限的解决方案,3,一、单片机最小系统硬件简介,1.1 51单片机及外围电路,4,1.2 键盘及LED电路,5,1.3 LCD电路,LED-,控制背光,6,1.4 声音输出电路,7,二、LCD 输出模块,单片机 (数据处理),控制部分,数据采集,显示部分,输出部分,8,9,10,2.1 SMC1602A简介(1),液晶显示模
2、块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点,现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。 SMC1602A使用HD44780芯片(或兼容芯片)来实现控制。 1602最多可以显示32个字符(或汉字),分2行显示,每行最多16个字符(或汉字)。 PROTEUS仿真模型:LM016L。,11,2.1 SMC1602A简介(2),12,2.1 SMC1602A简介(3),上面是1602各引脚的功能,具体不同厂家生产的引脚可能不一样,大家使用前要注意看厂家提供的资料。,13,2.2 SMC1602A引脚说明,VDD:电源正极,4.55.5V,通常使用5V电压; VL:LCD对比度调
3、节端,电压调节范围为05V。接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高,但对比度过高时会产生“鬼影”,因此通常使用一个10K的电位器来调整对比度,或者直接串接一个电阻到地; RS:MCU写入数据或者指令选择端。MCU要写入指令时,使RS为低电平;MCU要写入数据时,使RS为高电平; R/W:读写控制端。R/W为高电平时,读取数据;R/W为低电平时,写入数据; E:LCD模块使能信号控制端。写数据时,需要下降沿触发模块。 D0D7:8位数据总线,三态双向。如果MCU的I/O口资源紧张的话,该模块也可以只使用4位数据线D4D7接口传送数据。 BLA: LED背光正极。需要背光时,BLA串接一个限流
4、电阻接VDD,BLK接地,实测该模块的背光电流为50mA左右; BLK: LED背光地端。,14,2.3 常用硬件连接图,LED-,控制背光,15,2.4 LCD内部的内存(1),固定字型ROM,称为CGROM。其内共存储192个57点阵的字型,以字符的ASCII码形式进行访问。,16,2.4 LCD内部的内存(2),数据显示RAM,称为DDRAM。用来存储写至LCD的字符。待显示的字符(ASCII码)必须送至DDRAM对应的地址上才能正确显示。下图为每个字符的地址。,17,2.4 LCD内部的内存(3),用户自定义字型RAM,称为CGRAM。共只有64字节,地址为00H3FH(须加40H),
5、在此区域共可以自定义8个字符(或汉字),一个字符的大小为57点阵,每个字符占8个字节,8个字符的访问码依次为00H07H。,18,2.5 1602LCD基本操作(1),D0D7端为8位数据口,进行数据传送,而RS、R/W、E端则配合可以做出不同的操作,对1602进行操作主要有四种,如下:,19,2.5 1602LCD基本操作(2),20,2.5 1602LCD基本操作(3),21,2.5 1602LCD基本操作(4),我们只要关注的地方是中间的Valid Data即有效数据区 。 在进行读操作的时候,RW置于1,RS则根据读的内容(状态或数据)置为0或1,注意看图中的A和B两根红线,在A位置,
6、E置为1,经过td时间后,可以 在数据口读到正确的数据,由于td的时间极短(ns级),我们的单片机操作一般是us级,所以可以不考虑这个时间差,在将E置为1之后,就可以紧跟着指令 去读取数据,在读到数据后,再将E置为0,经过THD2时间后,数据口上的数据失效。,22,2.5 1602LCD基本操作(5),23,2.5 1602LCD基本操作(6),在进行写操作的时候,RW要置为0,RS根据写的内容不同(指令或数据)置为1或0,同时,大家注意C和D两根红线,我们在将E置为1之前,要先将数据送到数据口上,然后,在C位置,将E置为1,经过tPW延时后,再将E置为0,在这个时间段内必须保证数据口上的数据
7、稳定不变,为有效的数据。同理,由于 tPW这些延时相对较短(ns级),所以在单片里也不必考虑延时问题。,24,2.6 1602的11条控制指令(1),25,2.6 控制指令说明(2),指令序号3: I/D光标移动方向:高右移;低左移。 S屏幕文字左或右移:高有效;低无效;要和I/D配合起来用。 指令序号4: D整体显示的开关:高开显示;低关显示。 C光标的开关:高有光标;低无光标。 B光标是否闪烁:高闪烁;低不闪烁。 指令序号5:S/C高:移动显示的文字;低移动光标。 指令序号6:DL高:8位数据总线;低 4位数据总线。 N高:双行显示;低单行显示。 F高:510点阵;低 57点阵。 指令序号
8、9:BF忙标志位:高忙;低不忙。,26,2.7 1602LCD软件设计-静态显示流程图(1),27,2.7 1602LCD初始化的一般过程(2),28,2.8 应用-1602LCD硬件连接,29,2.9 1602LCD软件设计-静态显示(1),#include #include sbit rs=P24; sbit rw=P25; sbit ep=P26; unsigned char code dis1=““; unsigned char code dis2=“0591-22868687“; void delay(unsigned char ms) /延时子程序 unsigned char i;
9、 while(ms-) for(i=0;i250;i+) _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ,30,2.9 1602LCD软件设计-静态显示(2),bit lcd_bz() /检测LCD是否忙 bit result; rs=0; rw=1; ep=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); result=(bit)(P0 /写指令到LCD子程序,void lcd_wcmd(unsigned char cmd) while(lcd_bz(); rs=0; rw=0; ep=0; _nop_(); _nop_(); P0=cm
10、d; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep=0;,31,2.9 1602LCD软件设计-静态显示(3),/写显示位置子程序 void lcd_pos(unsigned char pos) lcd_wcmd(pos|0x80); /写显示数据到LCD子程序 void lcd_wdat(unsigned char dat) while(lcd_bz(); rs=1; rw=0; ep=0; P0=dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
11、,ep=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep=0; /初始化子程序 void lcd_init() lcd_wcmd(0x38);/功能设置 delay(1); lcd_wcmd(0x0c);/显示开关 delay(1); lcd_wcmd(0x06);/模式设置 delay(1); lcd_wcmd(0x01);/清显示 delay(1);,32,2.9 1602LCD软件设计-静态显示(4),void main(void) unsigned char i; lcd_init(); /初始化 delay(10); lcd_pos(0x01); /
12、设置第一行的起始位置 i=0; while(dis1i!=0) lcd_wdat(dis1i); /依次输出显示的内容 i+; /注:上面的语句可用该语句代替(下同):for(i=0;i15;i+) lcd_wdat(dis1i); lcd_pos(0x42); /设置第二行的起始位置 i=0; while(dis2i!=0) lcd_wdat(dis2i); /依次输出显示的内容 i+; while(1); /等待,可执行其它任务,33,2.10 1602LCD软件设计-自定义字库/显示汉字,34,三、按键输入模块的设计,35,3.1 简单按键电路,36,3.2 44键盘电路,37,3.3
13、简单输入模块(按钮个数少时)软硬设计,按钮个数少时(=8个),可以直接和单片机的I/O口和外部中断引脚连接。 软件上采用中断和查询相结合的方法,即在中断服务子程序中再用查询的方法判断被按下的键号。,38,四、基本输入输出的综合设计与实现,要求:在LCD的固定位置上能显示固定的字符,当按不同的键时,在指定的位置上能显示出不同的字符。 硬件设计 软件设计,39,4.1 加一减一综合实践C51程序设计,用如下的电路图,实现:按“加一”按钮显示加“1”,按“加二”按钮显示加“2”,按“减一”按钮显示减“1”,按“减二”按钮显示减“2”;计数的最大值为19,最小值为0;按“清0”按钮显示“0”(清0)。
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