电气工程及其自动化毕业论文 基于单片机出租车测速计价系统.doc

基于单片机出租车测速计价系统专 业：电气工程及其自动化摘要本次设计的是出租车测速计价系统。本次设计出租车计价测速系统不但能实现计价的功能，还可以通过电机的转动模拟汽车轮胎转动,通过A44E霍尔传感器对模拟出的轮胎转数进行计数，实现对出租车里程的测量，间接的获得车速，并最终计算出总金额。显示界面采用的是LCD1602液晶屏，其内部有复位电路,时钟电路,键盘电路，空车时可以显示系统时间，还能实现根据时钟芯片自动调整白天、黑天计价模式，能自动处理中途等待等功能。关键词： 单片机AT89S52 1602液晶 出租车计费器 A44E霍尔传感器ABSTRACTThis design is a taxi speed valuation system.This design can not only achieve the pricing function, can also be rotated simulation of automobile tire using the rotation of the motor, by the A44E Holzer sensor to simulate tire rotation pulse induction.it realize the measurement of the taxi mileage, indirect access speed, and finally calculates the total amount. Display use the LCD1602 LCD screen.The internal structure is reset circuit, clock circuit, keyboard circuit. When the empty, it can display the system time.it also can realize the automatic adjustment of the daytime, dark pricing model according to the clock chip and can be automatically handled midway waiting for function.Keywords: single-chip AT89S52 LCD1602 Taximeter A44E Holzer sensor目录摘要IABSTRACTII前言11 绪论21.1国内外出租车计价器的研究现状21.2国内外出租车计价器的发展趋势22出租车计价测速系统的设计要求与设计方案32.1出租车计价测速系统设计要求32.2系统主要功能32.3方案论证与比较43出租车计价系统的硬件设计53.1 单片机的介绍53.2 霍尔传感器简介73.3 里程计算、计价单元设计83.4 间接测速单元设计93.5 时钟单元设计93.5.1 DS1302引脚说明103.5.2 DS1302控制字和读写时序说明113.5.3 DS1302片内寄存器说明123.6按键单元设计143.7显示模块设计163.7.1液晶显示原理163.7.2 LCD液晶显示器的优点213.8 555电机调速单元设计213.8.1 555定时器的应用213.8.2 555时基电路的电路结构和逻辑功能224 出租车计价测速系统的软件设计254.1系统主程序设计254.2中断服务程序264.3显示子程序274.4键盘服务程序285系统安装与调试295.1 程序的检测与调试295.1.1程序的查错手段295.1.2源程序的检测295.1.3源程序的调试30结论31参考文献32致谢34附录35前言随着我们国家的经济水平日益的提高，我们的生活水平也显著的改善，交通日益完善。汽车也成为了我们平时出行的使用比较普遍的交通工具。虽然我们居民不少都拥有私家车，但是出租车在我们日常交通工具中依然占有重要的位置。出租车计价器是伴随着出租车的出现应运而生，作为一种衡量司机和乘客的交易中的公平秤在出租车行业广泛的应用。近年来，随着我国出租汽车行业发飞速的发展，出租车已经成为了我们工作、生活中不可缺少的交通工具。出租汽车服务行业和出租汽车计价器的使用紧密相关。出租汽车计价器是一种能根据乘客乘坐汽车行驶距离和等候时间的长度短进行计价的一种仪器，同时也可以直接显示车费值的计量器具。计价器是出租汽车的经营者和乘坐出租汽车的消费者之间用于公平交易结算的工具，因而计价器计价准确与否，直接关系到经营者和消费者的经济利益。依据国家有关法律、法规，出租汽车计价器是列入国家首批强制检定的工作计量器具之一，也是近年来国家质量技术监督部门强化管理的六类重点计量器具之一。1 绪论1.1国内外出租车计价器的研究现状出租车行业在我国是八十年代初兴起的一项新兴行业，随着我国国民经济的高速发展，出租汽车已成为城市公共交通的重要组成部分。多年来国内普遍使用的出租车计价器仅仅具备单一的计量功能。目前全世界的计价器中有90%为台湾所生产。现在我国生产出租车计价器的企业有上百家，主要是集中在北京，上海，沈阳和广州等地。随着科学技术的发展创新，产生了第二代计价器。它采用了手摇计算机与机械结构相结合的方式，实现了半机械半电子化。此时它在计程的同时还可以完成计价的工作。大规模集成电路的发展又产生出了第三代计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善，当单片机出现并应用于计价器后，现代出租车计价器的模型也就基本具备了，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。出租车计价器在最初使用时具备的主要功能是根据行驶里程计价，要求精度高，可靠性好。1.2国内外出租车计价器的发展趋势大规模集成电路的发展又产生了新一代出租车计价器，也就是全电子化的计价器。它的功能也在不断完善，当单片机出现并应用于计价器后，它可以完成计程，计价，显示等基本工作。单片机以及外围芯片的不断发展促进了计价器的发展。随着单片机性能不断提高而价格却不断下降，单片机控制得到更广泛的应用，外围芯片的不断发展，使得计价器的功能更加强大，性能更加稳定。随着电子技术的发展以及对计价器的不断改进和完善，于是，便产生了诸多的附加功能。例如：(1)LCD显示功能，液晶屏的使用让计价器实现多屏显示的功能，可同时显示各项营运数据，使乘客一目了然；(2)永久时钟功能，在非营运状态下，日历时钟芯片的使用使计价器可以显示永久的时钟；(3)存储功能，可存储多项营运数据，便于查询。新型数据存储器的应用使得计价器的营运数据在掉电情况下还可以保存10年之久。2出租车计价测速系统的设计要求与设计方案2.1出租车计价测速系统设计要求设计一个出租车自动计费测速器，计费包括起步价、行车里程计费、等待时间计费等部分，并可以通过电机转动模拟轮胎转动，用A44E霍尔传感器对模拟出的轮胎转数进行计数，实现对出租车里程的测量，间接的获得车速，用1602液晶显示总金额，运行时间，暂停时间。同时，在机器不使用时候显示系统时间。（一）基本要求不同情况具有不同的收费标准。白天、晚上、途中等待（>3S 开始收费）1、具有数据的复位功能。IO 口分配的简易要求。距离检测使用霍尔开关A44E白天/晚上收费标准的转换开关2、数据输出（采用LCD1602）。 单价输出2位路程输出2位总金额输出 3位3、按键。等待时钟调节白天/晚上转换（二）发挥部分能够获得行驶总路程，间接获得车速。能够显示当前的当地时间。能够实现计价功能。2.2系统主要功能本课程设计所设计的出租车计价器的主要功能有：数据的复位、白天/晚上转换、数据输出、计时计价、单价输出、路程输出数据信息。输出采用1602液晶显示屏。本次设计的计价车速系统不但能实现基本的计价和间接计算出车速，而且还能根据白天、黑夜、中途等待来调节单价，同时在不计价的时候还能作为时钟为司机同志提供方便。2.3方案论证与比较方案一：采用EDA技术，根据层次化设计理论，该设计问题自顶向下可分为分频模块，控制模块 计量模块、译码和动态扫描显示模块，其系统框图如图1所示： 图1方案一方案二：计价器的单片机控制方案。它由以下部件组成：AT89C52、总金额及单价显示部件、键盘控制部件，里程计算单元,1302时钟显示模块。利用单片机丰富的IO端口，实现基本的里程计价功能和价格调节、时钟显示功能。不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级。如图2所示： AT89S52键盘控制测速电路液晶显示部分图2方案二方案总结：通过各个方案的比较，本次采用方案二，不但控制简单，而且成本低廉，设计电路简单。3出租车计价系统的硬件设计3.1 单片机的介绍在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL公司的AT89C51、AT89S52更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4kB程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89S52有40个引脚，与MCS51系列单片机引脚完全兼容如图3所示：图3 AT89S52的引脚结构AT89S52的引脚功能说明：AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。将其通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。P0口：P0口是一组8 位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），Flash 编程和程序校验期间，P1接收低8 位地址。P2口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。特殊功能寄存器：在AT89C52片内存储器中，80H-FFH共128个单元为特殊功能寄存器（SFE）。3.2霍尔传感器简介霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件 。前者输出模拟量，后者输出数字量。 霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达µm级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达55150。 按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场作为被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、应力以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。霍尔传感器A44E工作原理，A44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)B、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E 五个基本部分组成。在输入端输入电压，经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端，根据霍耳效应原理，当霍耳片处在磁场中时，在垂直于磁场的方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差HV输出，该HV信号经放大器放大后送至施密特触发器整形，使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点时，触发器输出高电压(相对于地电位)使三极管导通，此时OC门输出端输出低电压，通常称这种状态为“开”。当施加的磁场达到释放点时，触发器输出低电压，三极管截止，使OC门输出高电压，这种状态为“关”。这样两次电压变换，使霍耳开关完成了一次开关动作。集成开关型霍尔传感器原理如图4所示。图4 集成开关型霍耳传感器原理图其集成霍耳开关外形及接线如图5所示。图5 集成霍耳开关外形及接线3.3 里程计算、计价单元设计 里程计算是通过安装在车轮上的霍尔传感器A44E检测到的信号，送到单片机，经处理计算,送给显示单元的。其原理如图6所示(见下页)。霍尔传感器AT89SC52单片机小铁圈图6 传感器测距示意图由于A44E 属于开关型的霍尔器件，其工作电压范围比较宽（4.518V），其输出的信号符合TTL电平标准，可以直接接到单片机的I/O 端口上，而且其最高检测频率可达到1MHZ。我们选择了P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们设车轮的周长是1 米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉冲计数，当计数达到500次时，也就是1 公里，单片机就控制将金额自动的增加。计算公式如下：3公里以内，金额=起步价；3公里以外，金额=起步价+（公里数-3）*单价。例如：设行驶里程为5里，起步价为6元，超出3公里后按每公里一元收费，则金额=6+（5-3）*1=8（元）3.4 间接测速单元设计 霍尔传感器A44E在本次设计的主要作用是对车轮转动时产生出的脉冲信号采集。车轮每转一周，磁铁经过传感器两次。霍尔传感器A44E的第3脚就输出一个脉冲信号作为单片机AT89S52的外中断信号，从P3.2口输入。 P3.2 口作为信号的输入端，内部采用外部中断0（这样可以减少程序设计的麻烦），车轮每转一圈（我们假设车轮的周长是1 米），霍尔开关就检测并输出信号，引起单片机的中断，对脉计数，当计数达到500 次时，也就是1 公里。单片机处理计算的接收到的脉冲信号，在显示屏上显示出总里程和这段路程花费的总时间，根据脉冲信号的周期,显示出的里程数和这段路程花费的时间间接可得计算出车速。3.5 时钟单元设计DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。DS1302的外接晶振采用普通32.768kHz晶振。3.5.1 DS1302引脚说明DS1302封装和引脚参照图如图7。图7 DS1302封装和引脚图DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。具体的引脚说明如表1。表1 DS1302引脚功能说明引脚号名称功能1VCC1备份电源输入2X132.768KHZ输入3X232.768KHZ输出4GND地5RST控制移位寄存器/复位6I/O数据输入/输出7SCLK串行时钟8VCC2主电源输入3.5.2 DS1302控制字和读写时序说明 在编程过程中要注意DS1302的读写时序，DS1302是SPI总线驱动方式，它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。要想与DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如表2：表2 DS1302的控制字节1RAMCKA4A3A2A1A0RDWR第7位第6位第5位第4位第3位第2位第1位第0位控制字的作用是设定DS1302的工作方式，传送字节数等。每次数据的传输都是由控制字开始9。1. 第7 位：最高有效位，如果它为0,则不能把数据写入到DS1302中。2. 第6位：如果为0,则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据。3第5位：（A4A0）用A4A0表示，定义片内寄存器和RAM的地址。其定义如下：当第6位为0时，定义时钟和其他寄存器的地址。A4A006,顺序为秒、分、时、日、月、星期、年的寄存器。当A4A07,为芯片写保护寄存器地址。当A4A08,为慢速充电参数选择寄存器。当A4A031,为时钟字节方式选择寄存器。当第6位为1时，定义RAM的地址，A4A0030,对应各子地址的RAM，地址31对应的是RAM多字节方式选择寄存器。4. 第0位：如果为0,表示进行写操作，为1表示进行读操作。控制字总是从最低位开始输出。在控制字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302.数据输入从最低位（0位）开始。同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个SCLK脉冲的下降沿，读出DS1302的数据，读出的数据也是从最低位到最高位。DS1302的数据读写方式有两种，一种是单字节操作方式，一种是多字节操作方式。每次仅写入一个字节数据称为单字节操作，每次对时钟/日历的8字节或31字节RAM进行全体写入或读出的操作称为多字节操作方式。当以多字节方式写时钟寄存器时，必须按数据传送的顺序依次写入8个寄存器。但是，当以多字节方式写RAM时，不必写所有31字节，不管是否写了全部31字节，所写的第一个字节都将传送到RAM。为了启动数据的传输，CE引脚信号应由低变高，当把CE驱动到逻辑1的状态时，SCLK必须为逻辑0,数据在SCLK的上升沿串行输入，无论是读同期还是写周期，也无论传送方式是单字节还是多字节，都要通过控制字指定40字节的哪个将被访问，在开始8个时钟同期把命令字（具有地址和控制信息的8位数据）装入移位寄存器之后，另外的时钟在读操作时输出 数据，在写操作时输入数据，所有的数据在时钟的下降沿变化。所有写入或读出操作都是向芯片发送一个命令字节。对于单字节操作，包括命令字节在内，每次为2个字节，需要16个时钟，对于时钟/日历多字节模式操作，每次为7个字节，需要72个时钟，而对于RAM多字节模式操作，每次则为32字节，需要多达256个时钟，这里仅给出单字节读写时序，如图,多字节操作方式与其类似，只是且而跟的字不止一个。图8 DS1302 单字节读写时序3.5.3 DS1302片内寄存器说明通过控制字对DS1302片内的寄存器进行寻址之后，即可就所选中寄存器的各位进行操作。片内各寄存器用各位的功能定义如表3（见下页）表3 片内各寄存器各位的功能定义表读寄存器写寄存器BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0范围81H80HCH10秒秒005983H82H10分分005985H84H12/24010时时112AM/PM02387H86H0010日日13189H88H0010月月1128BH8AH00000周日178DH8CH10年年00998FFH8EHWP0000000_DS1302有关日历、时间的寄存器共有10个，时钟/日历包含在其中的7个写/读寄存器内，这个寄存器分别是秒、分、小时、日、月、星期和年。小时寄存器（85H、84H）的位7用于定义DS1302是运行于12小时模式还是24小时模式。当为12小时制式时，位5为“0”表示AM，为“1”表示PM。在24小时制式下，位5是第二个10小时位（2023时）。该硬件电路设计简单，抗干扰能力强。AT89C52单片机P2.2接DS1302的RST端，上电后，AT89C52的P2.2脚自动输出高电平。P2.0作为串行时钟接口，P2.1作为时钟数据的I/O。DS1302采用双电源供电，平时由+5V电源供电，当+5V电源之后，由图中+3V备用电源供电。特别需要注意X1和X2两端连接的晶振，该晶振频率为32.768KHz。如图9所示（见下页）图9 单片机与时钟芯片DS1302连接图3.6按键单元设计按键部分采用6个独立按键，如图所示。(见下页)图10 键盘调整按键电路K1：在显示时间的情况下，可以对时间进行修改，按一次可以调节秒，按下两次可以调节分，依次可以调节时，日，月，年。K3：可以对年月日 时分秒进行增大调整。K4：可以对年月日 时分秒进行减小调整。K5：页面切换显示键，在显示计费的情况下 ，按下可以显示时间，在显示时间的情况下，按下可以显示计费情况。K6：白天 夜晚计费模式切换键。K7：中途等待按键，按键按下后，进入等待模式，再按下，可以解除等待.3.7显示模块设计显示部分要求显示单价、里程、总金额等各种信息。在应用系统中，使用的显示器主要是LCD（液晶显示器）。这种显示器成本低廉，配置灵活。LCD显示器的工作原理就是利用液晶的物理特性：通电时排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。液晶屏功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图像，还可以自定义显示内容，显示内容也较丰富；方便操作者读取信息及一些扩展功能的实现。占用系统I/O口较少，有效地节约系统资源，使整个系统更加人性化。3.7.1液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域.其中的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，两者尺寸差别如图11所示：图11 1602LCD尺寸图其中1602LCD的主要技术参数是：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表4所示:表4 各引脚接口说明如表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第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的指令说明及时序：1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表5所示(见下页)：表5 控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容1602LCD液晶模块的读写操作、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。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。HD44780相兼容的芯片时序表如下表6基本操作时序表表6基本操作时序表读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无读写操作时序如图12和13所示：图12 读操作时序图13 写操作时序显示电路总连接图如图14所示：图14 显示电路总电路连接图3.7.2 LCD液晶显示器的优点在应用系统中，使用的显示器主要是LCD（液晶显示器）。这种显示器成本低廉，配置灵活。LCD显示器的工作原理就是利用液晶的物理特性：通电时排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。液晶屏功能强大，可显示各种字体的数字、汉字、图像，还可以自定义显示内容，显示内容也较丰富；方便操作者读取信息及一些扩展功能的实现。占用系统I/O口较少，有效地节约系统资源，使整个系统更加人性化。3.8 555电机调速单元设计555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。两个比较器 C1和 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管。输出级的驱动电流可达200mA。比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB，根据C1和C2的另一个输入端触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平。3.8.1 555定时器的应用（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙地结合在同一硅