数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中,一般的输出方式有以下几种:发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用,软硬件都比较简单。
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点:
由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不像阴极射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新新亮点。因此,液晶显示器画质高且不会闪烁。
液晶显示器都是数字式的,和单片机系统的接口更加简单可靠,操作更加方便。 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
相对而言,液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上,因而耗电量比其它显示器要少得多。
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例,介绍其用法。
一般1602字符型液晶显示器实物如图3-10和3-11所示:
图3-10 液晶屏正面
图3-11 液晶屏背面
(1)引脚说明:
第1脚:VSS为地电源。
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第2脚:VDD接5V正电源。
第3脚:VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚:RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚:R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平
R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 第6脚:E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。 第7~14脚:D0~D7为8位双向数据线。 第15脚:背光源正极。 第16脚:背光源负极。
(2)1602LCD的RAM地址映射以及标准字库表
LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符图有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母。
它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的(说明:1为高电平,0为低电平)。
指令1:清显示,指令码01H,光标复位到地址00H位置。 指令2:光标复位,光标返回到地址00H 。
指令3:光标和显示模式设置 I/D:光标移动方向,高电平右移,低电平左移 。S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效,低电平则无效 。
指令4:显示开关控制。 D:控制整体显示的开与关,高电平表示开显示,低电平表示关显示。 C:控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标。 B:控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁 。
指令5:光标或显示移位 S/C:高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标 。 指令6:功能设置命令 DL:高电平时为4位总线,低电平时为8位总线。 N:低电平时为单行显示,高电平时双行显示。 F:低电平时显示5X7的点阵字符,高电平时显示5x10的点阵字符 (有些模块是 DL:高电平时为8位总线,低电平时为4位总线)。
指令7:字符发生器RAM地址设置 。 指令8:DDRAM地址设置 。
指令9:读出忙信号和光标地址。 BF为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收命令或者数据,如果为低电平表示不忙,模块就能接收相应的命令或者数据。
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指令10:写数据 。 指令11:读数据 。
液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符。
1602 内部显示地址如图3-12所示:
图3-12 1602内部显示地址
例如第二行第一个字符的地址是40H,那么是否直接写入40H 就可以将光标定位在第二行第 一个字符的位置呢?这样不行,因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平
1,所以实际写入的数据应该是
01000000B(40H)
+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式,在液晶模块显示字符时光标是自动右移的,无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602 液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,如下图所示,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H 中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。
4.3STC89C52单片机的简介
51系列单片机最初是由Intel 公司开发设计的,但后来Intel 公司把51 核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商,譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。因此市面上出现了各式各样的均以51 为内核的单片机。这些各大电子生产商推出的单片机都兼容51 指令、并在51 的基础上扩展一些功能而内部结构是与51一致的。
STC89C52有40个引脚,4个8位并行I/O口,1个全双工异步串行口,同时内含5个中断源,2个优先级,2个16位定时/计数器。STC89C52的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM),和128B的数据存储器(RAM)组成。
STC89C52单片机的基本组成框图见图3-1。
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XTAL2时钟电路XTAL1RAM128BSFR 21个定时个/计数器2VccCPUROM/EPROM/Flash 4KB总线控制中断系统5个中断源2个优先级串行口全双工1个4个并行口VssRSTEAPSENALEP0P1P2P3
图3-1 STC89C52单片机结构图
4.3.1 STC89C52单片机主要特性
1. 一个8 位的微处理器(CPU)。
2. 片内数据存储器RAM(128B),用以存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等,SST89 系列单片机最多提供1K 的RAM。
3. 片内程序存储器ROM(4KB),用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM,如8031,8032,80C31 等。目前单片机的发展趋势是将RAM 和ROM 都集成在单片机里面,这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST 公司推出的89 系列单片机分别集成了16K、32K、64K Flash 存储器,可供用户根据需要选用。
4. 四个8 位并行I/O 接口P0~P3,每个口既可以用作输入,也可以用作输出。 5. 两个定时器/计数器,每个定时器/计数器都可以设置成计数方式,用以对外部事件进行计数,也可以设置成定时方式,并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信,目前的52 系列单片机都会提供3 个16 位定时器/计数器。
6. 五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5 个中断源,例如SST89E58RD 就有9 个中断源。
7. 一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O 口,用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。
8. 片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHz。SST89V58RD 最高允许振荡频率达40MHz,因而大大的提高了指令的执行速度。
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图3-2 STC89C52单片机管脚图
部分引脚说明:
1.时钟电路引脚XTAL1 和XTAL2:
XTAL2(18 脚):接外部晶体和微调电容的一端;片内它是振荡电路反相放大器的输出端,振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时,该引脚输入外部时钟脉冲。
要检查振荡电路是否正常工作,可用示波器查看XTAL2 端是否有脉冲信号输出。 XTAL1(19 脚):接外部晶体和微调电容的另一端;在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时,该引脚必须接地。
2.控制信号引脚RST,ALE,PSEN 和EA:
RST/VPD(9 脚):RST 是复位信号输入端,高电平有效。当此输入端保持备用电源的输入端。当主电源Vcc 发生故障,降低到低电平规定值时,将+5V 电源自动两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时,就可以完成复位操作。RST 引脚的第二功能是VPD,即接入RST 端,为RAM 提供备用电源,以保证存储在RAM 中的信息不丢失,从而合复位后能继续正常运行。
ALE/PROG(30 脚):地址锁存允许信号端。当8051 上电正常工作后,ALE 引脚不断向外输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率fOSC 的1/6。CPU 访问片外存储器时,ALE 输出信号作为锁存低8 位地址的控制信号。
平时不访问片外存储器时,ALE 端也以振荡频率的1/6 固定输出正脉冲,因而ALE 信号可以用作对外输出时钟或定时信号。如果想确定8051/8031 芯片的好坏,可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。如有脉冲信号输出,则8051/8031 基本上是好的。
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