單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作訓(xùn)練

1、. . . . 第3章 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作訓(xùn)練3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作3.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)的主要功能是負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制，不承擔(dān)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)通常選用AT89C5l、AT89C52、AT89S51、AT89S52（S系列芯片支持ISP功能）等型號的8位單片機(jī)作為MCU。一個(gè)典型的單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、片外RAM、片外ROM、按鍵、數(shù)碼管、液晶顯示器、外部擴(kuò)展接口等部分組成，圖3.1 、圖3.2分別給出了單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖、原理圖。圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖圖3.2原理圖單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)鐘、復(fù)位、譯

2、碼電路簡介1、時(shí)鐘源電路單片機(jī)部具有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個(gè)補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，結(jié)構(gòu)如圖2 中Y1、C16、C17?？梢愿鶕?jù)情況選擇6MHz、12MHz或24MHz等頻率的石英晶體，補(bǔ)償電容通常選擇30pF左右的瓷片電容。2、復(fù)位電路單片機(jī)小系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位兩種方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。手動(dòng)復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。其結(jié)構(gòu)如圖2 中R24、R26、C18和K17。上電自動(dòng)復(fù)位通過電容C18充電來實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)按鍵復(fù)位是通過按鍵

3、將電阻R26與VCC接通來實(shí)現(xiàn)。3、地址譯碼電路最小系統(tǒng)上的全部硬件除EEPROM以外均是采用總線方式進(jìn)行擴(kuò)展的，每一個(gè)硬件均占用特定的物理地址。為了減少芯片的使用數(shù)量和降低PCB板布線的復(fù)雜度，本系統(tǒng)使用小規(guī)模可編程邏輯器件GAL代替74系列芯片實(shí)現(xiàn)譯碼電路。具體硬件見圖2 中U24。3.2 鍵盤顯示電路設(shè)計(jì)3.2.1鍵盤接口電路與程序設(shè)計(jì)單片機(jī)鍵盤通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說，它能提供標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。小系統(tǒng)上設(shè)置了一個(gè)2行乘8列的陣列式鍵盤，系統(tǒng)硬件電路如圖4所示。電路結(jié)構(gòu)采用總線擴(kuò)展方式進(jìn)

4、行設(shè)計(jì)，同時(shí)使用P13和P14進(jìn)行行選擇，按鍵信號通過一片74LS245掛接到數(shù)據(jù)總線上，片選信號為KEY_CS，為其分配的物理地址為0xA100。圖3.3 鍵盤接口電路由于系統(tǒng)的鍵盤接口采用的是總線方式，因此讀取按鍵數(shù)值變得相當(dāng)方便，下面是使用C編寫的讀取鍵盤程序：#define KEY XBYTE 0xA100 /鍵盤地址sbit first_row = P14; /鍵盤第一行控制sbit second_row = P13; /鍵盤第二行控制uchar M_key；/鍵盤數(shù)值暫存單元first_row = 0；/讀取第一行鍵盤數(shù)值second_row = 1；M_key = KEY; fi

5、rst_row = 1；/讀取第二行鍵盤數(shù)值second_row = 0；M_key = KEY;系統(tǒng)采用定時(shí)掃描的方式（掃描間隔為4ms，部定時(shí)器定時(shí)中斷間隔為2ms，每兩次定時(shí)中斷進(jìn)行一次鍵盤掃描）進(jìn)行鍵盤識別，設(shè)計(jì)程序時(shí)通常要進(jìn)行以下四個(gè)方面的處理：（1）每隔4ms讀取一次鍵盤的數(shù)值，判斷有無按鍵按下。具體方法是令first_row = 0，second_row = 0，M_key = KEY，判斷M_key的值是否為0xFF，如果等于0xFF說明沒有按鍵按下，如果不等于0xFF說明有按鍵按下。（2）去除按鍵的機(jī)械抖動(dòng)影響。通過設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志位first_getkey來判斷連續(xù)兩次掃描鍵盤

6、是否都檢測到有按鍵按下。如果沒有連續(xù)兩次都檢測到按鍵按下則按照鍵抖動(dòng)處理；否則，認(rèn)為確實(shí)有按鍵按下。（3）準(zhǔn)確輸出按鍵值keynum，并提供獲得有效按鍵標(biāo)志getkey。（4）防止按鍵沖突。在獲得有效按鍵以后設(shè)定狀態(tài)標(biāo)志位keyon來實(shí)現(xiàn)每次只處理一個(gè)按鍵，且無論一次按鍵時(shí)間有多長，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。鍵盤識別程序流程如圖3.4所示。程序代碼將在介紹完數(shù)碼管顯示器以后統(tǒng)一給出。圖3.4鍵盤識別程序流程3.2.2數(shù)碼管接口電路與程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)共設(shè)置了8個(gè)7段碼數(shù)碼管顯示器，電路結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。圖3.5 8個(gè)7段碼數(shù)碼管顯示器電路電路結(jié)構(gòu)同樣采用總線擴(kuò)展方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中使用的數(shù)碼管為

7、連4位的共陽型數(shù)碼管。通過芯片U15（74HC573）鎖存，為數(shù)碼管提供段碼數(shù)據(jù)。通過芯片U14（74HC573）、U13（74HC138）以與三極管Q1Q8將低三位地址A2.0進(jìn)行硬件譯碼，為每個(gè)數(shù)碼管提供一個(gè)唯一的物理地址，具體地址為0xA0000xA007。此外本電路結(jié)構(gòu)還考慮了不同數(shù)碼管進(jìn)行顯示切換時(shí)的消隱問題，在編寫程序時(shí)不用通過額外的處理進(jìn)行消隱。由于為每個(gè)數(shù)碼管都分配了一個(gè)固定的物理地址，在編寫程序時(shí)只要將相應(yīng)的段碼數(shù)據(jù)寫入到對應(yīng)的地址當(dāng)中便可以完成顯示，例如要在第二個(gè)數(shù)碼管上顯示“1”，使用C語言辦成實(shí)現(xiàn)如下：#define 7SEG_LED2 XBYTE 0xA001 /第二

8、個(gè)數(shù)碼管的地址定義7SEG_LED2 = 0xF9；/將“1”的段碼數(shù)據(jù)“0xF9”輸出到段碼鎖/存器U15上，同時(shí)低三位地址A2.0“001”/經(jīng)過硬件譯碼使位碼LED2為高。通過上面一條語句便可以實(shí)現(xiàn)在第二個(gè)數(shù)碼管上顯示“1”的操作。但由于全部數(shù)碼管的段碼線共用，在同一時(shí)刻只能點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管，所以在實(shí)際應(yīng)用中必須采用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行8個(gè)數(shù)碼管的顯示。具體實(shí)現(xiàn)方法是使用部定時(shí)器每2ms產(chǎn)生一次定時(shí)中斷，系統(tǒng)在每進(jìn)入到一次定時(shí)中斷后更新一次顯示容，對于每個(gè)數(shù)碼管來說其顯示的周期為16ms，由于顯示頻率足夠高人眼感覺不到閃爍的存在。數(shù)碼管顯示程序流程如下：圖3.6 數(shù)碼管顯示程序流程在編寫程序

9、時(shí)考慮到單片機(jī)的資源利用情況，使用一個(gè)定時(shí)器為鍵盤掃描和數(shù)碼管顯示更新提供定時(shí)服務(wù)，定時(shí)中斷函數(shù)流程如圖3.7所示。定時(shí)器定時(shí)間隔為2ms，每次進(jìn)入中斷調(diào)用一次顯示更新函數(shù)，每兩次進(jìn)入中斷調(diào)用一次掃描鍵盤函數(shù)。圖3.8給出了利用以上給出的鍵盤掃描和數(shù)碼管顯示以與中斷函數(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)最簡單系統(tǒng)的主程序流程圖。在主程序過查詢方式判斷getkey（獲得有效按鍵標(biāo)志位，當(dāng)獲得一個(gè)有效按鍵后鍵盤掃描函數(shù)講其置為1），當(dāng)獲得有效按鍵后令所有的數(shù)碼管顯示按鍵的數(shù)值。圖3.7 定時(shí)中斷函數(shù)流程圖3.8主程序流程圖C程序代碼如下：#include #include #include #define uchar un

10、signed char /*數(shù)碼管物理地址*/ #define LED1 XBYTE 0xA000 #define LED2 XBYTE 0xA001 #define LED3 XBYTE 0xA002 #define LED4 XBYTE 0xA003 #define LED5 XBYTE 0xA004 #define LED6 XBYTE 0xA005 #define LED7 XBYTE 0xA006 #define LED8 XBYTE 0xA007 /*鍵盤物理地址*/ #define KEY XBYTE 0xA100 /*掃描鍵盤使用的變量*/ sbit first_row = P

11、14; /鍵盤第一行控制sbit second_row = P13; /鍵盤第二行控制bit first_getkey = 0,control_readkey = 0; /讀鍵盤過程中的標(biāo)志位bit getkey = 0; /獲得有效鍵值標(biāo)志位，等于1時(shí)代表得到一個(gè)有效鍵值bit keyon = 0; /防止按鍵沖突標(biāo)志位uchar keynum = 0; /獲得的有效按鍵值寄存器/*數(shù)碼管顯示使用的變量和常量*/ uchar lednum = 0; /數(shù)碼管顯示位控制寄存器uchar led8 = 0,0,0,0,0,0,0,0; /數(shù)碼管顯示容寄存器uchar code segtab18

12、= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6, 0xa1,0x86,0x8e,0x8c,0xff; /七段碼段碼表/ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, P ,black /*函數(shù)聲明*/ void leddisp(void); /數(shù)碼管顯示更新函數(shù)void readkey(void); /鍵盤掃描函數(shù)/ *T0 定時(shí)中斷處理函數(shù)*/ void intT0() interrupt 1 TH0 = -4230/256; /定時(shí)器中斷時(shí)間間隔2ms T

13、L0 = -4230%256; leddisp(); /每次定時(shí)中斷顯示更新一次if(control_readkey = 1) /每兩次定時(shí)中斷掃描一次鍵盤 readkey(); control_readkey = !control_readkey; /*主函數(shù)*/ void main(void) TMOD = 0x01; /設(shè)定定時(shí)器T0工作模式為模式1 TH0 = -4230/256; /定時(shí)器中斷時(shí)間間隔2ms TL0 = -4230%256; TCON = 0x10; ET0 = 1; EA = 1; while(1) /等待獲得有效按鍵 if(getkey = 1) /判斷是否獲得有

14、效按鍵 getkey = 0; /當(dāng)獲得有效按鍵時(shí)，清除標(biāo)志位。led0 = keynum; /令全部數(shù)碼管顯示按鍵值led1 = keynum; led2 = keynum; led3 = keynum; led4 = keynum; led5 = keynum;24 / 24led6 = keynum; led7 = keynum; /* 鍵盤掃描函數(shù)原型: void readkey(void); 功能: 當(dāng)獲得有效按鍵時(shí),令getkey=1，keynum為按鍵值*/ void readkey(void) uchar M_key = 0; /鍵盤數(shù)值暫存單元first_row = 0; s

15、econd_row = 0; M_key = KEY; if(M_key != 0xff) /如果有連續(xù)兩次按鍵按下，認(rèn)為有有效按鍵按下。消除按鍵抖動(dòng) if(first_getkey = 0) first_getkey = 1; else /當(dāng)有有效按鍵按下時(shí)，進(jìn)一步識別是哪一個(gè)按鍵 if(keyon = 0) /防止按鍵沖突，當(dāng)還有未釋放的按鍵時(shí)不對其它按鍵動(dòng)作響應(yīng) first_row = 0; /掃描第一行按鍵second_row = 1; M_key = KEY; if(M_key != 0xff) switch(M_key) case 0xfe: keynum = 0x00; brea

16、k; case 0xfd: keynum = 0x01; break; case 0xfb: keynum = 0x02;break; case 0xf7: keynum = 0x03; break; case 0xef: keynum = 0x04; break; case 0xdf: keynum = 0x05; break; case 0xbf: keynum = 0x06; break; case 0x7f: keynum = 0x07; break; else second_row = 0; /掃描第二行按鍵first_row = 1; M_key = KEY; switch(M_k

17、ey) case 0xfe: keynum = 0x08; break; case 0xfd: keynum = 0x09; break; case 0xfb: keynum = 0x0a; break; case 0xf7: keynum = 0x0b; break; case 0xef: keynum = 0x0c; break; case 0xdf: keynum = 0x0d; break;case 0xbf:keynum = 0x0e; break; case 0x7f: keynum = 0x0f; break; getkey = 1; /獲得有效按鍵數(shù)值keyon = 1; /防

18、止按鍵沖突，當(dāng)獲得有效按鍵時(shí)將其置1 else first_getkey = 0; keyon = 0; /防止按鍵沖突，當(dāng)所有的按鍵都釋放時(shí)將其清0 /* 數(shù)碼管顯示函數(shù)原型: void leddisp(void); 功能: 每次調(diào)用輪流顯示一位數(shù)碼管*/ void leddisp(void) switch(lednum) /選擇需要顯示的數(shù)碼位 case 0: LED1 = segtabled0; break; case 1: LED2 = segtabled1; break; case 2: LED3 = segtabled2; break; case 3: LED4 = segtabl

19、ed3; break;case 4: LED5 = segtabled4; break;case 5: LED6 = segtabled5; break; case 6: LED7 = segtabled6; break; case 7: LED8 = segtabled7; break; if(lednum = 0) /更新需要顯示的數(shù)碼管位置 lednum = 7; else lednum = lednum-1; 3.2.3液晶接口電路與程序設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的顯示器件數(shù)碼管已經(jīng)不能滿足顯示復(fù)雜操作界面的要求。因此最小系統(tǒng)中除了數(shù)碼管顯示器以外，還接入了一個(gè)液晶顯示模塊，其型號為SGM12864C，

20、可以顯示64行128列的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，通過編寫相應(yīng)的程序可以顯示英文、漢字或圖形，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的用戶操作界面。硬件接口電路如圖3.9所示。液晶模塊的結(jié)構(gòu)與操作控制請參閱SMG12864C.PDF。圖3.9 硬件接口電路在硬件設(shè)計(jì)中使用譯碼電路提供的LCD_R_CS、LCD_L_CS、LCD_E為液晶模塊提供片選與使能信號。使用系統(tǒng)的地址信號A0控制向液晶寫入的是命令字還是數(shù)據(jù)字。此外將液晶的讀寫控制端接地，禁止從液晶中讀數(shù)據(jù)，在向液晶中寫入一個(gè)數(shù)據(jù)或命令后延時(shí)一段時(shí)間再向其中寫入新的數(shù)據(jù)，避免由于液晶處在忙狀態(tài)導(dǎo)致寫入錯(cuò)誤的情況發(fā)生。根據(jù)地址譯碼器提供的地址以與信號A0，可以得出向液晶左右兩個(gè)

21、控制器中寫入命令和數(shù)據(jù)的物理地址，下面給出在C語言中的具體定義：#define LCD_L_DATA XBYTE 0xA201 /左半邊液晶數(shù)據(jù)地址#define LCD_R_DATA XBYTE 0xA301 /右半邊液晶數(shù)據(jù)地址#define LCD_L_Command XBYTE 0xA200/左半邊液晶命令地址#define LCD_R_Command XBYTE 0xA300 /右半邊液晶命令地址為了使液晶能夠顯示字符、漢字以與圖形，需要對其進(jìn)行正確的設(shè)置，具體過程如下：（1）在系統(tǒng)上電后對其進(jìn)行初始化設(shè)置。向左右兩部分控制器寫入控制字0xC0，設(shè)置顯示的初始行。向左右兩部分控制器寫

22、入控制字0x3F，將液晶的左右兩部分顯示開啟。此部分功能由后面給出程序中的lcd_initial()函數(shù)完成。（2）在液晶指定位置顯示給定的數(shù)據(jù)。完成液晶的初始化以后，通過寫入命令字確定顯示的列地址和頁地址，然后寫入需要顯示的數(shù)據(jù)。以下給出了在液晶指定位置顯示大小為8*8字符、16*16漢字以與128*64圖形的C語言程序，用戶可以根據(jù)需要利用函數(shù)lcd_write_byte()編寫顯示任意大小圖形和文字的函數(shù)。#include #include #include #define uchar unsigned char #define LCD_L_DATA XBYTE 0xA201 /左半邊液

23、晶數(shù)據(jù)地址#define LCD_R_DATA XBYTE 0xA301 /右半邊液晶數(shù)據(jù)地址#define LCD_L_Command XBYTE 0xA200/左半邊液晶命令地址#define LCD_R_Command XBYTE 0xA300/右半邊液晶命令地址uchar code G8 = 0x00,0x00,0x3e,0x41,0x49,0x49,0x7a,0x00; /*G*/ uchar code U8 = 0x00,0x00,0x3f,0x40,0x40,0x40,0x3f,0x00; /*U*/ uchar code O8 = 0x00,0x00,0x3e,0x41,0x4

24、1,0x41,0x3e,0x00; /*O*/ /*- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點(diǎn)陣為：寬x高=16x16 -*/ /*- 文字: 國-*/ uchar code guo32 = 0x00,0xFE,0x02,0x0A,0x8A,0x8A,0x8A,0xFA,0x8A,0x8A,0x8A,0x0A,0x02,0xFE,0x00,0x00, 0x00,0xFF,0x40,0x48,0x48,0x48,0x48,0x4F,0x48,0x49,0x4E,0x48,0x40,0xFF,0x00,0x00; /*- 文字: 防-*/ uchar code fang32 = 0x00,0xFE,0x22

25、,0x5A,0x86,0x02,0x08,0x08,0xF9,0x8E,0x88,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00, 0xFF,0x04,0x08,0x47,0x20,0x18,0x07,0x00,0x00,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00; /*- 文字: 科-*/uchar code ke32 = 0x10,0x12,0x92,0x72,0xFE,0x51,0x91,0x00,0x22,0xCC,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x04, 0x02,0x01,0x00,0xFF,0x00,0x04,0x04,0

26、x04,0x02,0x02,0x02,0xFF,0x01,0x01,0x00;/*- 文字: 技-*/ uchar code ji32 = 0x08,0x08,0x88,0xFF,0x48,0x28,0x00,0xC8,0x48,0x48,0x7F,0x48,0xC8,0x48,0x08,0x00,0x01, 0x41,0x80,0x7F,0x00,0x40,0x40,0x20,0x13,0x0C,0x0C,0x12,0x21,0x60,0x20,0x00; /*- 文字: 大-*/ uchar code da32 = 0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0xA0,0x

27、7F,0xA0,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,0x00, 0x80,0x40,0x20,0x10,0x0C,0x03,0x00,0x01,0x06,0x08,0x30,0x60,0xC0,0x40,0x00; /*- 文字: 學(xué)-*/ uchar code xue32 = 0x40,0x30,0x10,0x12,0x5C,0x54,0x50,0x51,0x5E,0xD4,0x50,0x18,0x57,0x32,0x10,0x00,0x00, 0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x42,0x82,0x7F,0x02,0x02,0x02,0x

28、02,0x02,0x02,0x00; /* 液晶驅(qū)動(dòng)函數(shù)聲明*/void lcd_initial(void); void lcd_write_byte(uchar xpos,uchar ypos,uchar *byte); void lcd_write_char(uchar char_xpos,uchar char_ypos,uchar *char_source_addr); void lcd_write_hanzi(uchar hanzi_xpos,uchar hanzi_ypos,uchar *hanzi_source_addr); void lcd_clear(void); void l

29、cd_fill(void); void delay(uchar time_nop); void main(void) lcd_initial();/初始化液晶lcd_clear(); /液晶清屏lcd_write_char(0,0,G); /顯示A lcd_write_char(1,0,U); /顯示B lcd_write_char(2,0,O); /顯示C lcd_write_hanzi(2,2,guo); /顯示國 lcd_write_hanzi(4,2,fang); /顯示防 lcd_write_hanzi(6,2,ke); /顯示科 lcd_write_hanzi(8,2,ji); /

30、顯示技 lcd_write_hanzi(10,2,da); /顯示大 lcd_write_hanzi(12,2,xue); /顯示學(xué) while(1) /* 延時(shí)函數(shù)函數(shù)原型: void delay(uchar time_nop);功能: 延時(shí)time_nop個(gè)nop */ void delay(uchar time_nop) uchar i; for(i=0;itime_nop;i+) _nop_(); /* LCD初始化原型: void lcd_initial(void); 功能：將LCD進(jìn)行初始化，設(shè)置初始行并開顯示*/ void lcd_initial(void) delay(5);

31、LCD_L_Command = 0xC0; /設(shè)置顯示初始行delay(5); LCD_R_Command = 0xC0; delay(5); LCD_L_Command = 0x3F; /開顯示delay(5); LCD_R_Command = 0x3F; delay(5); /*向LCD中寫入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)原型: void lcd_write_byte(uchar xpos,uchar ypos,uchar byte); 功能：將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)byte寫入液晶的（xpos，ypos）的位置處此處將液晶的顯示區(qū)按照二維坐標(biāo)進(jìn)行定義，xpos為橫坐標(biāo)從左到右順序?yàn)?-127，ypos為縱坐標(biāo)從

32、上到下順序?yàn)?-7。*/ void lcd_write_byte(uchar xpos,uchar ypos,uchar *byte) if(xpos = 63) /坐標(biāo)位置處在液晶的左半部分 delay(5); LCD_L_Command = xpos + 0x40; /設(shè)定寫入數(shù)據(jù)的列地址delay(5); LCD_L_Command = ypos + 0xB8; /設(shè)定寫入數(shù)據(jù)的行地址delay(5); LCD_L_DATA = *byte; /向(xpos，ypos)處寫數(shù)據(jù)delay(5); else /坐標(biāo)位置處在液晶的右半部分 delay(5); LCD_R_Command =

33、(xpos - 64) + 0x40; /設(shè)定寫入數(shù)據(jù)的列地址delay(5); LCD_R_Command = ypos + 0xB8; /設(shè)定寫入數(shù)據(jù)的行地址delay(5); LCD_R_DATA = *byte; /向(xpos，ypos)處寫數(shù)據(jù)delay(5); /* 在LCD指定位置顯示一個(gè)ASIIC字符函數(shù)字符大小為8*8 原型: void lcd_write_char(uchar char_xpos,uchar char_ypos,uchar *char_source_addr); 功能：將一個(gè)字符數(shù)據(jù)寫入液晶的（char_xpos，char_ypos）的位置處此處將液晶的顯

34、示區(qū)按照二維坐標(biāo)進(jìn)行定義，char_xpos為橫坐標(biāo)從左到右順序?yàn)?-15，char_ypos為縱坐標(biāo)從上到下順序?yàn)?-7。*/ void lcd_write_char(uchar char_xpos,uchar char_ypos,uchar *char_source_addr) uchar i = 0; for(i=0;i=7;i+) lcd_write_byte(char_xpos * 8 + i, char_ypos, char_source_addr + i); /* 在LCD指定位置顯示一個(gè)漢字函數(shù)字符大小為16*16 原型: void lcd_write_hanzi(uchar

35、hanzi_xpos,uchar hanzi_ypos,uchar *hanzi_source_addr); 功能：將一個(gè)漢字?jǐn)?shù)據(jù)寫入液晶的（hanzi_xpos，hanzi_ypos）的位置處,此處將液晶的顯示區(qū)按照二維坐標(biāo)進(jìn)行定義，hanzi_xpos為橫坐標(biāo)從左到右順序?yàn)?-14(以半個(gè)漢字符為單位)，hanzi_ypos為縱坐標(biāo)從上到下順序?yàn)?-6(以半個(gè)漢字符為單位)。*/ void lcd_write_hanzi(uchar hanzi_xpos,uchar hanzi_ypos,uchar *hanzi_source_addr) uchar i = 0; for(i=0;i=15

36、;i+) /寫漢字的上半部分 lcd_write_byte(hanzi_xpos * 8 + i, hanzi_ypos, hanzi_source_addr + i); for(i=0;i=15;i+) /寫漢字的下半部分 lcd_write_byte(hanzi_xpos * 8 + i, hanzi_ypos + 1, hanzi_source_addr + 16 + i); /* LCD清屏原型: void lcd_clear(void); 功能：將LCD清屏*/ void lcd_clear(void) uchar i,j; uchar byte1 = 0x00; for(i=0;i

37、=127;i+) for(j=0;j=7;j+) lcd_write_byte(i,j,byte); /* LCD填充原型: void lcd_fill(void); 功能：將LCD填充為黑色*/void lcd_fill(void) uchar i,j; uchar byte1 = 0xFF; for(i=0;i=127;i+) for(j=0;j=7;j+) lcd_write_byte(i,j,byte); 3.4 單片機(jī)與D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路制作A/D、D/A轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)電路經(jīng)常要用到的器件。在電子設(shè)計(jì)中，很多時(shí)候需要處理模擬量，對模擬量進(jìn)行控制。這就要使用到A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，

38、將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，由單片計(jì)進(jìn)行處理，再將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，對外圍設(shè)備進(jìn)行控制。由于單片機(jī)本身工作速度慢，不能連接高速A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，同時(shí)為了節(jié)省單片機(jī)IO口資源，本節(jié)僅就低速串行轉(zhuǎn)換器進(jìn)行介紹。如果需要使用高速A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，請使用FPGA對其進(jìn)行控制。3.4.1串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用串行輸出的A/D芯片由于節(jié)省單片機(jī)的I/O口線，越來越多地被采用。如具有SPI三線接口的TLC1549、TLC1543、TLC2543、MAX187等，具有2線IIC接口的MAX127、PCF8591（4路8位A/D，還含1路8位D/A)等。本小節(jié)以串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片TLC1549為例簡要介紹串行

39、A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路以與驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。1、TLC1549的工作方式與時(shí)序l TLC1549有6種工作方式，如表2所示。l 其中方式1和方式3屬同一類型，方式2和方式4屬同一類型。l 一般來說，時(shí)鐘頻率高于280 kHz時(shí)，可認(rèn)為是快速工作方式；l 低于280 kHz時(shí)，可認(rèn)為是慢速工作方式。l 因此，如果不考慮I/O CLOCK周期大小，方式5與方式3一樣，方式6與方式4一樣。表2 TLC1549的工作方式工作方式1工作時(shí)序圖如圖3.10所示。圖中從下跳到DATA輸出數(shù)據(jù)要有1.3 s的延時(shí)；連續(xù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，在上次轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出的過程中，同時(shí)完成本次轉(zhuǎn)換的采樣，這樣大大提高了A/D轉(zhuǎn)換

40、的速率。如果I/O CLOCK的時(shí)鐘頻率為2.1 MHz，則完成一次A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間大約為26 s。如果用連續(xù)模擬信號進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，顯然其轉(zhuǎn)換速率是很高的。圖3.10方式1工作時(shí)序2、TLC1549與單片機(jī)最小系統(tǒng)的接口電路設(shè)計(jì)使用單片機(jī)小系統(tǒng)控制TLC1549，主要通過擴(kuò)展接口J4完成，J4各管腳信號定義請參見圖3.2小系統(tǒng)原理圖。需要控制的芯片管腳有三個(gè)，分別為、I/O CLOCK和DATA OUT，選用J4中的P10、P11和P12（實(shí)際是單片機(jī)P1口中的三個(gè)I/O管腳）分別控制TLC1549三個(gè)管腳。使用單片機(jī)的I/O模擬圖12中的操作時(shí)序，完成對TLC1549的控制。接口電路如圖3.

41、11所示。在電路中使用VCC作為A/D的參考電平，由于VCC的不穩(wěn)定會降低轉(zhuǎn)換精度，因此可以選用專用的參考電壓芯片，提高轉(zhuǎn)換精度。圖3.11 接口電路3、A/D轉(zhuǎn)換接口程序設(shè)計(jì)編寫驅(qū)動(dòng)TLC1549的程序，就是通過軟件的方法控制P10、P11和P12，產(chǎn)生如圖3.10中的操作時(shí)序，完成一次A/D轉(zhuǎn)換。使用C編寫的采樣函數(shù)如下：#include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit AD_CS = P10; /TLC1549 片選信號sbit AD_IOCLOCK = P11; /

42、TLC1549 時(shí)鐘信號sbit AD_DATAOUT = P12; /TLC1549 數(shù)據(jù)輸出信號/*A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)聲明*/ uint ad_convert(void); void delay(uchar time_nop); void main(void) uint ad_data_10bit; /低10位為有效數(shù)據(jù)AD_CS = 1; /初始化TLC1549 AD_IOCLOCK = 0; while(1) ad_data_10bit = ad_convert(); delay(50); /完成一次采樣后要延時(shí)21us,等待下一次采樣結(jié)果轉(zhuǎn)換完成 /* AD轉(zhuǎn)換函數(shù)函數(shù)原型: uint

43、ad_convert(void); 功能: 驅(qū)動(dòng)TLC1549完成一次A/D采樣返回值為AD轉(zhuǎn)換結(jié)果,使用16bit的uint型數(shù)據(jù)表示,低10位有效. */ uint ad_convert(void) uchar i; uint AD_DATA = 0; AD_CS = 0; for(i=0;i=9;i+) AD_IOCLOCK = 0; if(AD_DATAOUT = 1) AD_DATA = AD_DATA * 2 + 1; else AD_DATA = AD_DATA * 2; AD_IOCLOCK = 1; AD_IOCLOCK = 0;AD_CS = 0; return(AD_DATA); /* 延時(shí)函數(shù)函數(shù)原型: void delay(uchar time_nop); 功能: 延時(shí)time_nop個(gè)nop */ void delay(uchar time_nop) uchar i; for(i=0;itime_nop;i+) _nop_(); 3.4.2串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制是以數(shù)字信號或模擬信號的形式通過口送給被控對象的。模擬信號的產(chǎn)生通常需要D/A轉(zhuǎn)換器的參與。本小節(jié)以串行D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5615為例簡要介紹串行D /