增强型8051单片机应用系统设计.ppt

增强型8051片机应用系统设计,目 录,1 STC11F08XE 单片机常用接口设计2 串行总线接口技术与应用设计3 智能小车的软/硬件设计4 步进电动机应用的软/硬件设计,1 STC11F08XE 单片机常用接口设计,1.1 键盘接口与应用实例1.2 LED数码显示接口与应用实例1.3 LCD显示接口与应用实例,1.1 键盘接口与应用实例,1.键盘工作原理（1）按键的分类按照结构原理，按键可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。按照接口原理，按键可分为编码键盘与非编码键盘两类，这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。,（2）键输入原理在单片机应用系统中，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外，其它按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入是与软件结构密切相关的过程。对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有按键输入，并检查是哪一个键按下，将该键键号送入累加器ACC，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。,（3）按键的抖动处理当按键被按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图11.1所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为510 ms。图10.1 按键触点的机械抖动,在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了保证CPU能够对键闭合地正确判定，必须采取去抖的措施。去抖可以采用硬件和软件两种方法。,硬件方法是：在按键输入通道上加上去抖动电路。如图10.2所示R-S触发器就是一个常用的去抖电路。,图10.2 双稳态去抖电路,软件方法是：在检测到有按键按下时，执行一个10 ms左右的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。由于人的按键速度与单片机的执行速度相比要慢很多，因此，软件延时的方法在技术上完全可行，而且更加经济实惠，所以被越来越多地采用。,（4）按键编码一组按键或键盘都要通过I/O口线查询按键的开关状态。根据键盘结构的不同，采用不同的编码。无论有无编码，以及采用什么编码，最后都要转换成为与累加器中数值相对应的键值，以实现按键功能程序的跳转。,（5）编制键盘程序一个完善的键盘控制程序应具备以下功能：1)检测有无按键按下，并采取硬件或软件措施，消除键盘按键机械触点抖动的影响。2)有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。3)准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令要求。,2.独立式按键单片机控制系统中，如果只有几个功能键，可采用独立式按键结构。（1）独立式键盘结构独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图11.3所示。,独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。,图10.3 独立式按键电路,（2）独立式键盘软件设计如图10.3所示，用51系列单片机的P1口为独立式键盘的接口，8个按键分别为K0K7,对应的处理程序分别为：PRM0PRM7，设计一个应用程序。分析：在程序中读入P1口状态，再分别判断P1口各位状态，如果某位为“1”，说明该位连接的按键没有被按下，继续判断下一位；若该位为“0”，则说明该键被按下，转去执行相应的程序。,程序清单：#define uchar unsigned char#include/*键盘扫描子程序void keys()uchar keyc;P1=0 xff;/置P1口输入状态 keyc=P1;/读入P1口状态,if(keyc=0 xfe)/K0键操作程序 else if(keyc=0 xfd)/K1键操作程序P0=0 xfd;,else if(keyc=0 xfb)/K2键操作程序else if(keyc=0 xf7)/K3键操作程序,else if(keyc=0 xef)/K4键操作程序P0=0 xef;else if(keyc=0 xdf)/K5键操作程序,else if(keyc=0 xbf)/K6键操作程序P0=0 xbf;else if(keyc=0 x7f)/K7键操作程序P0=0 x7f;,void main()keys();,3 矩阵式按键单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用矩阵式（也称行列式）键盘。（1）矩阵式键盘的结构及原理矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图11.4所示。,图10.4 矩阵式键盘结构由图可知，一个44的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。,（2）矩阵式键盘按键的识别识别按键的方法很多，其中，最常见的方法是扫描法。下面以图10.4中8号键的识别为例来说明扫描法识别按键的过程。按键按下时，与此键相连的行线与列线导通，行线在无键按下时处在高电平。显然，如果让所有的列线也处在高电平，那么，按键按下与否不会引起行线电平的变化，因此，必须使所有列线处在低电平。只有这样，当有键按下时，该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行电平的变化，便能判定相应的行有键按下。8号键按下时，第2行一定为低电平,然而，第2行为低电平时，还不能确定是否是8号键按下。因为9、10、11号键按下，同样会使第2行为低电平。为进一步确定具体键，不能使所有列线在同一时刻都处在低电平，可在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，另一时刻，让下一列处在低电平，依此循环，这种依次轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描。采用键盘扫描后，再来观察8号键按下时的工作过程，当第0列处于低电平时，第2行处于低电平，而第1、2、3列处于低电平时，第2行却处在高电平，由此可判定按下的键应是第2行与第0列的交叉点，即8号键。,（3）键盘的编码,对于独立式按键键盘，因按键数量少，可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一确定，因此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。如图11.4中的8号键，它位于第2行，第0列，因此，其键盘编码应为20H。采用上述编码对于不同行的键离散性较大，不利于散转指令对按键进行处理。因此，可采用依次排列键号的方式对按排进行编码。以图11.4中的44键盘为例，可将键号0、2、315分别编码为：00H、01H、02H、03H、0EH、0FH、等16个键号。编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。,（4）键盘的工作方式对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。通常，键盘的工作方式有三种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。1)编程扫描方式。编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余时间，调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。,键盘扫描程序一般应包括以下内容：判别有无键按下。消抖键盘扫描取得闭合键的行、列值。用计算法或查表法得到键值。判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。将闭合键键号保存，同时转去执行该闭合键的功能。,图10.5 矩阵式键盘与单片机接口如图10.5是一个44矩阵键盘电路，键盘采用编程扫描方式工作，其程序流程图如图11.6所示。,图10.6键盘扫描程序流程图,程序清单：#define uchar unsigned char#include uchar col;/定义列号变量uchar scanword;/定义扫描字变量uchar keyvalue;/定义键值变量bit flag1=0 x01;/定义去抖标志位bit flag2=0 x02;/定义按键识别标志位 void delay(int n)/*延时子程序for(;n=0;n-);,void keyon()/*判键闭合子程序P1=0 xF0;/判键闭合子程序keyvalue=P1;keyvalue=keyvalue;keyvalue=keyvalue/设首列号,while(scanword!=0 xef)/判断4行是否都已扫描完swd=scanword;P1=swd;/扫描字从P1口送出swd=P1;swd=swd/第2行首键号送keyvalue,else if(swd=0 x70)/第2行无键闭合，转第3行keyvalue=0 x0c;/第3行首键号送keyvalue else/该列各行都没有按键按下col=col+1;/列号加1scanword=1;/扫描字左移flag2=0;/清按键识别标志位continue;/扫描下一列break;/扫描结束,keyvalue=keyvalue+col;/计算键值flag2=1;/置位按键识别标志位void main()/*主程序keyon();/调用判键闭合子程序if(keyvalue!=0)delay(1000);/调用延时keyon();If(keyvalue!=0)/去抖动,确认有键被按下，开始扫描keyscan();/调用键盘扫描子程序,2)定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同，程序流程图如图11.7所示。,图10.7 定时扫描方式程序流程图,图10.7中，标志1和标志2是在单片机内部RAM的位寻址区设置的两个标志位，标志1为去抖动标志位，标志2为识别完按键的标志位。初始化时将这两个标志位设置为0，执行中断服务程序时，首先判别有无键闭合，若无键闭合，将标志1和标志2置0后返回；若有键闭合，先检查标志1，当标志1为0时，说明还未进行去抖动处理，此时置位标志1，并中断返回。由于中断返回后要经过10 ms后才会再次中断，相当于延时了10 ms，因此，程序无须再延时。下次中断时，因标志1为1，CPU再检查标志2，如标志2为0说明还未进行按键的识别处理，这时，CPU先置位标志2，然后进行按键识别处理，再执行相应的按键功能子程序，最后，中断返回。如标志2已经为1，则说明此次按键已做过识别处理，只是还未释放按键。当按键释放后，在下一次中断服务程序中，标志1和标志2又重新置0，等待下一次按键。,程序清单：#define uchar unsigned char#include uchar col;/定义列号变量uchar scanword;/定义扫描字变量uchar keyvalue;/定义键值变量bit flag1=0 x01;/定义去抖标志位bit flag2=0 x02;/定义按键识别标志位,void time_intt0(void)interrupt 1/*定时器中断服务程序，定时扫描键盘TL0=0 xF0;TH0=0 xD8;keyon();/此子程序参考前例if(keyvalue!=0)if(flag1=1),if(flag2=0)keyscan();/此子程序参考前例elseflag1=1;else flag1=0;flag2=0;,void main()/*主程序TMOD=0 x01;/初始化定时器T0为方式1，定时10msTL0=0 xF0;TH0=0 xD8;IE=0 x82;TR0=1;flag1=0;flag2=0;while(1);/等待定时中断,3)中断扫描方式采用上述两种键盘扫描方式时，无论是否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非经常需要键盘输入，因此，CPU经常处于空扫描状态。为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。,图10.8是一种简易键盘接口电路，该键盘是由STC11F08XE P1口的高、低字节构成的44键盘。键盘的列线与P1口的高4位相连，键盘的行线与P1口的低4位相连，因此，P1.4P1.7是键输出线，P1.0P1.3是扫描输入线。图中的4输入与门用于产生按键中断，其输入端与各列线相连，再通过上拉电阻接至+5 V电源，输出端接至STC11F08XE的外部中断输入端。具体工作如下：当键盘无键按下时，与门各输入端均为高电平，保持输出端为高电平；当有键按下时，端为低电平，向CPU申请中断，若CPU开放外部中断，则会响应中断请求，转去执行键盘扫描子程序。,图10.8 中断扫描键盘电路,1.2 LED数码显示接口与应用实例,常用的LED显示器有LED状态显示器（俗称发光二极管）、LED七段显示器（俗称数码管）和LED十六段显示器。发光二极管可显示两种状态，用于系统状态显示；数码管用于数字显示；LED十六段显示器用于字符显示。本节重点介绍数码管。,1.数码管简介（1）数码管结构 数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0 9、字符A F及小数点“”。数码管的外形结构如图10.9（a）所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图10.9（b）和图10.9（c）所示。,图10.9 数码管结构图,（2）数码管工作原理 共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。,共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。,（3）数码管字形编码 图10.9（a）中的显示器是带有dp显示段，用于显示小数点。7段码的字型码各位定义为：数据线D0与a字段对应，D1与b字段对应，依此类推。如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。如要显示“0”，共阳极数码管的字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管的字型编码应为：00111111B（即3FH）。依此类推，可求得数码管字形编码如表10.1所示。,表10.1 数码管字型编码表,表10.1续表,设计电路时，如果采用了共阳极数码管，就应采用表11.1中的共阳极字型码。如果采用共阴极数码管，就应该采用表11.1中的共阴极字型码。编程的时候，将需要显示的字型码存放在程序存储器的固定区域中，构成显示字型码表。当要显示某字符时，通过查表指令获取该字符所对应的字型码。LED数码管有静态显示和动态显示两种方式，下面分别加以叙述。,2.静态显示接口（1）静态显示概念静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地（共阴极）或接正电源（共阳极）。每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O口地址相连，I/O口只要有段码输出，相应字符即显示出来，并保持不变，直到I/O口输出新的段码。采用静态显示方式，较小的电流即可获得较高的亮度，且占用CPU时间少，编程简单，显示便于监测和控制，但其占用的口线多，硬件电路复杂，成本高，只适合于显示位数较少的场合。,图10.10 4位静态LED显示电路,（2）静态显示原理 单片机系统中，常采用74HC595作为LED的静态显示接口。74HC595管脚如图11.11所示，该芯片内含8 位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。寄存器和锁存器分别有各自的时钟输入(SFTCLK和LCHCLK),都是上升沿有效。当SFTCLK从低到高电平跳变时,串行输入数据(SDI)移入寄存器;当LCHCLK从低到高电平跳变时,寄存器的数据置入锁存器。清除端(RST)的低电平只对寄存器复位(SDO为低电平),而对锁存器无影响。当输出允许控制(OE)为高电平时,并行输出(Q0Q7)为高阻态,而串行输出(SDO)不受影响。,74HC595 最多需要5 根控制线,即SDI、SFTCLK、LCHCLK、RST 和OE。其中RST 可以直接接到高电平,用软件来实现寄存器清零;如果不需要软件改变亮度,OE可以直接接到低电平,而用硬件来改变亮度。把其余三根线和单片机的I/O口相接,即可实现对LED 的控制。数据从SDI 口送入74HC595,在每个SFTCLK的上升沿,SDI 口上的数据移入寄存器,在SFTCLK的第9个上升沿,数据开始从SDO 移出。如果把第一个74HC595 的SDO和第二个74HC595 的SDI 相接,数据即移入第二个74HC595 中,照此一个一个接下去,可接任意多个。数据全部送完后,给LCHCLK 一个上升沿,寄存器中的数据即置入锁存器。此时如果OE为低电平,数据即从并口Q0Q7 输出,把Q0Q7 与LED 的8 段相接,LED 就可以实现显示了。要想软件改变LED 的亮度,只需改变OE的占空比就行了。,采用74HC595芯片与STC10F08X的连接4位数码管显示电路如图10.11所示。其中P1 口的P1.5、P1.6、P1.7 用来控制LED 的显示,分别接到SFTLCK、LCHCLK和SDI 脚。四个个数码管用来显示电压值的大小。,图10.11静态显示的LED接口电路,（3）程序实现,#include sbit sftclk=P16;/移位寄存器时钟sbit lchclk=P15;/锁存器时钟sbit sdi=P17;/输入端口sbit OE=P10;/数据输出允许为标志clrdsp()/*清零子程序unsigned char i;for(i=0;i32;i+)sftclk=0;sdi=0;sftclk=1;,display()/*显示子程序unsigned char code7=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/定义段码unsigned char i,j,duan;for(i=0;i4;i+)duan=code7i;lchclk=0;,for(j=0;j8;j+)sftclk=0;duan=1;sdi=CY;sftclk=1;lchclk=1;void main()/*主程序OE=1;/不允许输出clrdsp();display();OE=0;/允许输出,图10.11中的数码管静态显示的一种典型应用，但只能显示4位，如要用P1口显示更多位，则每位数码管都应有各自的驱动器。显示位数越多，需要的硬件资源也越多。随着显示位数增多，静态显示方式就无法适应。因此在显示位数较多的情况下，一般采用动态显示方式。,3.动态显示接口（1）动态显示概念动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示，必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码。依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符。虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件电路也较静态显示方式简单，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时间。,（2）多位动态显示接口应用在一般较为简单的系统中，为了降低成本，动态显示方案具备一定的实用性，也是目前单片机数码管显示较为常用的一种显示方法。有关动态显示的方法和电路设计是本任务所采用的方法。用一片ULN2803作为6个共阴数码管的位增强驱动器，数码管的段选直接接单片机的P0口。ULN2803是8位反相驱动器，其最大驱动电流为600mA，假如数码管的8个二极管都点亮，则共有80mA电流从阴极流出，ULN2803完全有能力接受80mA的灌入电流。,图10.12 6位共阴数码管扫描显示电路,(3)数码管动态扫描显示程序的实现,#include#define uchar unsigned char#define led_data P0/数码管段选#define led_bit P2/数码管位选uchar code LEDValue=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00;/共阴数码管显示编码09,熄灭 uchar data scan_con6=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x10,0 x20;/列扫描字,delay1ms(int t)/*1ms延时子程序int i,j;for(i=0;it;i+)for(j=0;j120;j+);display()/*数码管显示子程序uchar k;for(k=0;k6;k+)led_data=LEDValuek;/*6位数码管依次显示0、1.5 led_bit=scan_conk;delay1ms(1);led_bit=0 x00;,main()/*功能描述：主程序while(1)display();静态显示时，数码管较亮，且显示程序占用CPU的时间较少，但其硬件电路复杂，占用单片机口线多，成本高；动态显示时，硬件电路相对简单，成本较低，但数码管显示亮度偏低，且采用动态扫描方式，显示程序占用CPU的时间较多。具体应用时，应根据实际情况，选用合适的显示方式。,1.3 LCD显示接口与应用实例,1.LCD显示器的简介LCD显示器由于类型、用途不同，因而其性能、结构也不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异的。,2.LCD显示器的结构不同类型的液晶显示器的组成可能会有所不同，但是所有液晶显示器都可以认为是由两片光刻有透明导电电极的基板夹持一个液晶层，经封装而成的一个偏平盒（有时在外表面还可能贴装有偏振片）。构成液晶显示器的有三大基本部件：,3.LCD显示器的特点液晶显示器有以下几个显著特点：（1）低压微功耗。（2）平板型结构。（3）被动显示。（4）显示信息量大。（5）易于彩色化。（6）没有电磁辐射。（7）寿命长。,4.LCD显示器的分类通常可将LCD分为笔段型、字符型和点阵图形型。（1）笔段型。（2）字符型。（3）点阵图形型。,5.字符型LCD1602（1）LCD1602特性1）+5V供电，亮度可调整。2）内藏振荡电路，系统内含重置电路。3）提供各种控制命令，如复位显示器、字符闪烁、光标闪烁、显示移位多种功能。4）显示用数据RAM共有80个字节。5）字符产生器ROM有160个5*7点矩阵字型。6）字符产生器RAM可由用户自行定义8个5*7的点矩阵字型。,（2）LCD1602的引脚说明,图10.13 LCD1602的引脚图,图10.13为LCD1602的引脚图，其引脚功能说明如下：第714脚D0-D7：数据输入输出引脚。第4脚RS：寄存器选择控制线，当RS=0时，并且做写入的操作时，可以写入命令指令寄存器，当RS=0时，且做读取的动作时，可以读取忙碌标志及地址计数器的内容，如果RS=1则用于读写数据寄存器。第5脚R/W：LCD读写控制线，R/W=0时，LCD执行写入的动作，R/W=1时则做读取的动作。,第6脚E：使能信号控制(enable)端，高电平有效。第2脚Vdd：电源正端。第1脚Vss：电源地端。第3脚V0：LCD驱动电源。V0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15脚LEDA：背光+5V第16脚LEDK：背光地,（3）LCD控制方式以CPU来控制LCD器件，其内部可以看成两组寄存器，一个为指令寄存器，一个为数据寄存器，由RS引脚来控制。所有对命令寄存器或数据寄存器的存取均需要检查LCD内部的忙碌标志（Busy Flag），此标志用来告知LCD内部正在工作，并不允许接收任何的控制指令。而此一位的检查，可以令RS=0时，读取位7来加以判断，当此位为0时，才可以写入命令或数据。,（4）LCD控制指令,1602共有11条控制指令，如表10.2所示：,1）复位显示器指令码位0X01，将LCD DD RAM数据全部填入空白码20H，执行此指令将清楚显示器的内容，同时光标移到左上角。2）光标归位设置指令码为0X02，地址计数器被清为0，DD RAM数据不变，光标移到左上角。3）设置字符进入模式指令格式为：,I/D：地址计数器递增或递减控制，I/D=1时为递增，I/D=0时为递减。每次读写显示RAM中字符码一次则地址计数器会加1或减1.光标所显示的位置也会同时右移1位位置（I/D=1）或向左1位（I/D=0）。S：显示屏移动或不移动控制，当S=1时，写入一个字符到DD RAM时，显示屏向左（I/D=1）或向右（I/D=0）移动一格，而光标位置不变。当S=0时，则显示屏不移动。4）显示器开关 指令格式为：,D：显示屏打开或开关控制位，D=1时，显示屏打开，D=0时，则显示屏关闭。C：光标出现控制位，C=1则光标会出现在地址计数器所指的位置，C=0则光标不出现。B：光标闪烁控制位，B=1光标出现后会闪烁，B=0，光标不闪烁。5）显示光标移位 指令格式为：,6）功能置位 指令格式为：DL：数据长度选择位。DL=1时为8位数据转移，DL=0时则为4位数据转移位，使 用D7-D4个位，分2次送入一个完整的字符数据。N：显示屏为单列或双列选择。N=0为单行显示，N=1则为双行显示。,F：大小字符显示选择。F=1时为5*10点矩阵字会大些，F=0则为5*7点矩阵字型。7）CG RAM地址设置 指令格式为：设置CG RAM地址为6位的地址值，便可对CG RAM读/写数据。,8）DD RAM地址设置 指令格式为：设置DD RAM为7位的地址值，便可对DD RAM读/写数据。9）忙碌标志读取 指令格式为：,10）写数据到CG RAM或DD RAM中，先设置CG RAM或DD RAM地址，再写数据。11）从CG RAM或DD RAM中读取数据，先设置CG RAM或DD RAM地址，再读取数据。(5)LCD的读/写时序图 LCD的读/写时序是有严格要求的，不同的液晶其读/写的时序是有所不同的，但大多数的原理一致，因此实际使用中由单片机控制液晶读/写时序对其进行相应的显示操作。LCD1602与STC11F08XE接口的读/写操作时序图，如图11.14所示。,图10.14 LCD1602与STC11F08XEMCU的读/写时序,6、LCD1602与STC11F08XE的接口 单片机与字符型LCD显示模块的连接方法分为直接访问和间接访问两种，数据传输的方式分为8位和4位两种。直接访问方式下，计算机把字符型液晶显示模块作为终端与计算机的并行接口连接，计算机通过对该并行接口的操作间接地实现对字符型液晶显示模块的控制。图11.15图11STC11F08XE的P0和P3接口作为并行接口与字符型液晶显示模块连接的使用接口电路。图中电位器为V0口提供可调的驱动电压，用以实现对比度的调节。,在写操作时，使能信号E的下降沿有效，在软件设置顺序上，先设置RS、R/W状态，再设置数据，然后产生E信号的脉冲，最后复位RS和R/W状态。在读操作时，使能信号E的高电平有效，所以在软件设置顺序上，先设置RS和R/W状态，再设置E信号为高，这时从数据口读取数据，然后将E信号置低，然后复位RS和R/W状态。直接控制方式通过软件执行产生操作时序，所以在时间上时足够满足要求的。因此间接控制方式能够实现高速计算机与字符型液晶显示模块的连接。,图10.15 间接控制方式下STC11F08XE与LCD1602显示模块的接口,7、1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 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，图11.16是1602的内部显示地址。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)。,图11.161602LCD内部显示地址,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，如表11.3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”,表10.3 CGROM 中的字符代码与图形对应关系,8.LCD1602与单片机接口电路的实现LCD1602模块的8位数据线与STC11F08XE单片机的P0口相接，P2.0、P2.1、P2.2作为时序控制信号线，接到E、R/W、RS端口。模块的V0端所接的电位器是作为液晶驱动电源的调节器，调节显示的对比度。LCD1602与STC11F08XE的电路图如图11.17所示：,9LCD1602程序的实现（1）程序流程图主程序流程如图10.18示。（2）源程序参考课本,10.带中文字库的 LCD12864显示模块控制,（1）模块接口说明,*注释1：如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。,（2）模块主要硬件构成说明1）控制器接口信号说明：RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式如表11.6所示表11.6 RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：,E信号如下所示,忙标志:BFBF标志提供内部工作情况。BF=1表示模块在进行内部操作,此时模块不接受外部指令和数据.BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据。利用STATUS RD 指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态。,字型产生ROM（CGROM）字型产生ROM（CGROM）提供8192个字型，此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1为开显示（DISPLAY ON),DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAY OFF)。DFF 的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。,显示数据RAM（DDRAM）模块内部显示数据RAM提供642个位元组的空间，最多可控制4行16字（64个字）的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示三种字型，分别是半角英数字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在0000H0006H的编码中（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）将选择CGRAM的自定义字型，02H7FH的编码中将选择半角英数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成中文字型的编码BIG5（A140D75F），GB（A1A0-F7FFH）。,字型产生RAM(CGRAM)字型产生RAM提供图象定义(造字)功能,可以提供四组1616点的自定义图象空间，使用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一样地通过DDRAM显示在屏幕中。地址计数器AC 地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6DB0中。光标/闪烁控制电路此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。,（3）指令说明模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令如表10.8和扩充指令如表10.9如下：,表10.8 续表：,（4）应用举例：1）使用前的准备先给模块加上工作电压，再按照图10.19连接方法调节LCD的对比度，使其显示出黑色的底影。此过程亦可以初步检测LCD有无缺段现象。,2）字符显示,3）图形显示坐标,图10.20 GDRAM的坐标地址与资料排列顺序,4）应用说明,用带中文字库的128X64显示模块时应注意以下几点：欲在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。显示ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。,模块在接收指令前，向处理器必须先确认模块内部处于非忙状态，即读取BF标志时BF需为“0”，方可接受新的指令。如果在送出一个指令前不检查BF标志，则在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即等待前一个指令确定执行完成。指令执行的时间请参考指令表中的指令执行时间说明。“RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位。当变更“RE”后，以后的指令集将维持在最后的状态，除非再次变更“RE”位，否则使用相同指令集时，无需每次均重设“RE”位。,5）指令描述,显示开/关设置1/0功能：设置屏幕显示开/关。DB0=1，开显示；DB0=0，关显示。不影响显示RAM(DD RAM)中的内容。,设置显示起始行 DB5DB000行地址（063）功能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是由Z地址计数器控制的，该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。,设置页地址 功能：执行本指令后，下面的读写操作将在指定页内，直到重新设置。页地址就是DDRAM的X地址，页地址存储在X地址计数器中，DB2-DB0可表示8页，读写数据对页地址没有影响，除本指令可改变页地址外，复位信号(RST)可把页地址计数器内容清零。其中DDRAM地址映像表如表10.11所示。,设置列地址 功能：DDR