键盘输入与液晶显示系统.doc
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1、 键盘输入与液晶显示系统的设计 设计要求及主要任务: 单片机运用系统中常运用LCD显示器与键盘进行人机间的输入、输出操作,本课题运用字符型LCD显示器SMC1602和4*4键盘实现按键输入和显示输出。 扩展一块液晶显示器和一个4*4键盘。扩展后的液晶显示系统能够实现以下功能:1、系统上电显示初始化界面,显示“欢迎使用本系统!”2、按数字键显示相应数字3、按功能键“A” :发光二极管发光; 4、按功能键“B” :发光二极管不发光;5、按功能键“C” :蜂鸣器报警; 6、按功能键“D” :蜂鸣器停止报警;7、按功能键“E” :显示组员姓名“Zhangwei zhangguqin dingguohu
2、a ”8、按功能键“F” : 显示“Thank you! JiDian 1213” 工作计划安排:(1) 认真阅读课本,查阅资料,学习课程设计中所用芯片及器件,尤其是对LCD液晶 显示器的学习和键盘扫描的复习 (2) 分析硬件和电路图 (3) 进行程序设计分工,根据课本9-2节程序编写课程设计程序 (4) 编写键盘扫描程序 (5) 编写功能按键分支程序并控制灯和蜂鸣器 (6) 编写显示数字子程序 (7) 编写功能键子程序 (8) 将程序进行组合,进行protues软件仿真 (9) 不断调试和改进源程序 (10)完善实验报告,总结经验收获摘要 键盘输入与液晶显示系统是单片机应用中最常见的一种形式
3、,几乎涉及到人们日常生产和生活中的各个方面。键盘是用于实现单片机应用系统中的数据和命令的输入,液晶显示器LCD能使人直观的获得需要了解的信息。实现人机的交流互动。因此,对液晶显示与键盘系统的研究与应用是很有必要的,对于我们今后的学习有着很强的推动作用。目录 一、设计要求7二、任务分工7三、主要元器件介绍43.1、AT89C5143.2、 1602LCD概述73.3、发光二极管103.4、蜂鸣器11四、 仿真电路设计与系统仿真图124.1、 Proteus仿真软件的相关介绍124.2、 复位电路仿真电路图:134.3、时钟电路仿真电路图144.4、1602LCD显示仿真电路图144.4、1602
4、LCD显示仿真电路图144.5、 键盘仿真电路图154.6、蜂鸣器和发光二极管电路仿真164.7、 相关功能仿真显示图16五、 程序流程图及相关程序175.1、程序构思:175.2、程序流程图:18六、 遇到问题及解决方案196.1、软件问题19七、体会与感想20八、参考文献21九、附件22一、设计要求 系统上电显示初始化界面,“欢迎使用本系统!” ; 按数字键显示相应数字; 按功能键实现相应功能;1、按功能键“A” ,发光二极管发光;2、按功能键“B” ,发光二极管不发光;3、按功能键“C” ,蜂鸣器报警;4、按功能键“D” ,蜂鸣器停止报警;5、按功能键“E” ,显示组员姓名(Zhangw
5、ei zhangguqin dingguohua);6、按功能键“F” ,显示“Thank you! JiDian 1213”。二、任务分工姓 名任务分工张 威程序编写与调试,Proteus仿真,撰写设计书张古琴Proteus仿真, E、F键盘功能键设计,制作ppt丁国华程序编写与调试,Proteus仿真电路优化三、主要元器件介绍3.1、AT89C51AT89C51简介:AT89C51是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kB的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内
6、集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 AT89C51主要特征: 4k Bytes Flash片内程序存储器; 128 bytes的随机存取数据存储器(RAM) 32个外部双向输入/输出(I/O)口; 2个中断优先级、2层中断嵌套中断; 6个中断源; 2个16位可编程定时器/计数器; 2个全双工串行通信口; 看门狗(WDT)电路; 片内振荡器和时钟电路; 与MCS-51兼容; 全静态工作:0Hz-33MHz; 三级程序存储器保密锁定; 可编程串行通道; 低功耗的闲置和掉电模式。 管脚说明VCC:供电电压GND:接地图1 AT
7、89C51引脚图P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P1.0 T2(定时器/计数器T2
8、的外部计数输入) ,时钟输出;P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制);P1.5 MOSI(在系统编程用);P1.6 MISO(在系统编程用);P1.7 SCK(在系统编程用)。P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读
9、写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INT0(外部中断0)P3.3 INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 WR(外
10、部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE
11、才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出
12、。3.2、 1602LCD概述1602LCD 分为带背光和不带背光两种,基控制器大部分为HD44780,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差别.16字2行的字符型液晶显示器显示模块可以与8位或4位微处理器直接接口,其内置式字符发生器ROM可提供160种符合工业标准的字符,包括全部英文大小写字母,阿拉伯数字,以及32个特殊字符或符号,其 内置的RAM可以根据用户需要,由用户自行设计字符或符号,其指令系统为用户提供了方便的操作指令,点阵字符型液晶显示模块采用了+5V单电源供电,功耗低。 1602LCD 主要技术参数:显示容量:162 个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0m
13、A(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm 引脚功能说明:1602LCD 采用标准的14 脚(无背光)或16 脚(带背光)接口,引脚接口说明如下表。引线号符号电平功能1VSS0VGND2VDD+5V电源电压+5V3V005V液晶驱动电压4RSH/L寄存器选择:1、数据寄存器;0、读写寄存器5R/WH/L读写操作选择:1、读;0、写6EH,HL使能信号:ENABLE714DB0DB7H/L数据总线第1 脚:VSS 为地电源。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
14、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714 脚:D0D7 为8 位双向数据线。第15 脚:背光源正极。第16 脚:背光源负极。 1602LCD控制指令:1620液晶模块内部的控制器共有11条控制指令,如下
15、表所示。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
16、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。指令10:写数据指令11:读数据1620液晶显示模块可以和单片机直接接口。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。程序在开始时对液晶
17、模块功能进行了初始化设置,约定了显示格式。3.3、发光二极管光是能量的一种形式,一种可以被原子释放出来。是由许多有能量和动力但没质量的微小粒子似的小捆组成的。这些粒子被叫做光子,是光的最基本单位。光子是因为电子移动才释放出来。在原子中,电子在原子的四周围以轨道形式移动。电子在不同的轨函数有着不同等的能量。通常来说,有着更大能量的电子以轨道移动远离了核子。当电子从一个更低的轨道跳到一个更高的轨道,能量水平就增高,反过来,当从更高轨函数跌落到更低的轨函数里时电子就会释放能量。能量是以光子形式释放出来的。更高能量下降释放更高能量的光子,它的特点在于它的高频率。自由电子从P型层通过二极管落入空的电子空
18、穴。这包含从传导带跌落到一个更低的轨函数,所以电子就是以光子形式释放能量。这在任何二极管里都会发生的,当二极管是由某种物质组成的时候,你只是可以看见光子。在标准硅二极管的原子,比如说,当电子跌落到相对短距离原子是以这样的方式排列。结果,由于电子频率这么低的情况下人的眼睛是无法看得到的。 可见光发光二极管,比如用在数字显示式时钟的,间隙的大小决定了光子的频率,换句话说就是决定了光的色彩。当所有二极管都发出光时,大多数都不是很有效的。在普通二极管里,半导体材料本身吸引大量的光能而结束。发光二极管是由一个塑性灯泡覆盖集中灯光在一个特定方向。发光二极管比传统的白炽灯有几个优点。第一个是发光二极管没有灯
19、丝会烧坏,所以寿命就更长。此外,发光二极管的小小塑性灯泡使得发光二极管更持久耐用。还可以更加容易适合现在的电子电路。传统白炽灯的发光过程包含了产生大量热量。这是完全是浪费能源。除非你把灯当做发热器用,因为绝大部分有效电流并不是直接产生可见光的。发光二极管所发出的热非常少,相对来说,越多电能直接发光就是越大程度上减少对电能的需求。3.4、蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,广泛应用于计算机、打印机、报警器、定时器等电子产品中作发生器件;主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。本试验中应用电磁式,所以只介绍这一种。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁圈、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振
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