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1、精选优质文档-倾情为你奉上南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 系 部： 通信工程学院 专 业： 电子信息工程 题 目： 智能语音报警数字温度计 指导者： 讲师 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 年 6 月 南 京摘要为在无人值守情况下实现对温度实时监测，并在温度超过设定范围时及时通知相关人员，设计了基于STC89C52单片机的智能语音报警数字温度计系统。本设计课题是采用STC89C52单片机作为控制核心，对数字温度传感器DS18B20控制，读取温度信号并进行计算处理，分析并作出是否进行报警的判断，当测量温度超过设定的温度上下限时，控
2、制语音芯片ISD1820自动报警。整个设计系统分为5部分：单片机控制、温度传感器、液晶显示、语音报警以及键盘控制电路。在此基础上将来可以大量投入实际应用中，当某路温度超限时，报警系统引入电话线路控制，拨打相关人员的电话，同时进行电话信号音检测，判断接听后将语音信号送入电话线路完成报警!该系统设计灵活，使用方便，报警迅速有效且成本较低，具有广泛的适用范围。关键词：温度检测；液晶显示；语音播报；声光报警AbstractTo achieve real-time monitoring on unattended conditions in the temperature, and when the t
3、emperature exceeds the setting range promptly notify the relevant personnel, designed based on STC89C52 of Intelligent voice alarm digital thermometer system. STC89C52 is used in this graduation project as the core controller of digital ,controlling the digital temperature sensor DS18B20, read and c
4、alculate the temperature signal, then deals with it, analysis and determine whether to alarm, when the measured temperature exceeds the set upper and lower limit temperature ,controls the chip ISD1820 to alarm. The designed system is divided into 5 parts: MCU control part, temperature sensor part, L
5、CD display part, voice alarm and keyboard control circuit part.On this basis, this system could be used into many practical application in the future, when a channel temperature exceeds the setting range, the alarm system could be with the telephone line control, a telephone call related personnel,
6、and determine to make the voice signal into the phone and answer the line to complete the alarm! the system is flexible, easy to use, fast and effective to alarm and low cost,with a broad scope of application.Key words：Temperature measurement; liquid crystal display; voice broadcast; sound and light
7、 alarm专心-专注-专业目录第一章 绪论1.1 引言温度是一个重要的物理量，随着现代技术的发展及人们对生活环境和工作环境要求的提高，对温度的测量与控制具有重要的意义。在一些对温度有要求的场所，通常依靠人工对温度进行监测，为避免事故发生，需要人员长时间坚守岗位，这必将耗费相关人员大量的时间和精力。此外，对于一些环境条件比较恶劣、危害人体健康的场所，无法实行人工监测温度。针对以上问题，通过单片机实现温度监控并及时语音报警是目前较多使用的一种方法。大规模语音处理集成电路的发展，使得语音提示在监控系统中的应用越来越广泛。在此基础上，实现自动语音报警功能，若在此基础上加以改装，不仅可以充分利用现代的
8、通信资源，使警情信息迅速传到相关人员，也会使监控系统具有了智能化的特点。单片机具有体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，将单片机应用到工业控制领域，能使产品小型化，智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计5。把单片机应用于温度控制中，采用单片机做主控单元，无触点控制，可完成对温度的采集，控制和实时显示的要求。若采用单片机对整个温度采集电路进行管理和控制，可使得整个系统智能化、体积小、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低，制造、安装、调试及维修方便1.本文将单片机温度监控和语音提示技术相结合，设计开发了温度监测及语音报警系统。本设计课题是采用ST
9、C89C52单片机作为控制核心，对数字温度传感器DS18B20控制，读取温度信号并进行计算处理，分析并作出是否进行报警的判断，当测量温度超过设定的温度上下限时，控制语音芯片ISD1820自动报警。LCD1602 液晶显示器显示当前温度和上下限温度，整个设计系统分为5部分：单片机控制、温度传感器、液晶显示、语音报警以及键盘控制电路。21.2 选题背景与意义近年来随着我国信息化进程的加快，在很多高校、科研院所建设了大量的计算机、服务器机房。因此，在一个不大的空间区域内使用了大量的贵重设备，再加上预知配套的空调、实验平台等附属设备，整个机房就需要几十个电源接茬装置（即电源插座）。某些插座接点中通过的
10、电流可能达到几十安培，甚至会更高。电线接点又是容易出现局部高温的。假如：某设备的功耗为2KW,则电流应为10安培。由于在某种原因，例如接触不良，电源插座簧片的接触电阻增大为1欧姆，则此在此点上消耗的功率为： N=I2R=1021=100W。在一个小小的点上聚集这样大的能量，其危险性可想而知。加之绝缘材料是易老化、易燃烧的材质，谁也无法保证其长期的安全性。另外，随着人们生活水平的提高，各种家用电器大量的进入人们的生活之中，需要考虑的是线路接点有不少是暗藏式的。如果在这些地方出现局部的高温高热，就无法在第一时间里及时发现处理，非常容易发生严重的后果。9那么就需要一种监测系统，在那些平时难以看到、发
11、生危险无法在第一时间察觉的地方，“替”机房的管理人员和家庭监视这些地点，一旦发生危险情况，就可以准确的报告给机房人员和家庭，以保证能准确及时的处理危险状况。我们知道火灾的发生都是易燃物在一定的环境中，温度达到燃点开始燃烧的，系统可以设计成一旦出现火灾隐患，或者说当温度达到设定的数值时，就提醒在场人员采取有效措施的机制，并播报当时的温度，这样可以事先预警。3基于以上的情况，本课题就是基于STC89C52单片机和温度传感器DS18B20以及语音芯片ISD1420而进行研究的智能语音温度采集系统。 1.3 研究现状温度监控、报警系统如今已经广泛应用于人类生产、生活的各个领域。在半导体集成电路芯片和数
12、字技术没有广泛应用的过去，实现对温度的测量监控，只能依赖于对温敏电子元器件的模拟物理量进行测量，进而装换为直观的测量结果。从硬件电路设计方面来说，并发起来很麻烦，费工费时。抗干扰的问题也比较突出。目前，国际上的温度传感器正在从模拟式向数字式。由集成化向智能化的方向飞速发展。如今，随着数字温度传感器的诞生，曾经令人眼花缭乱的电路，密密麻麻焊接在一起的元器件，如今已经被一个小小的、毫不起眼的数字传感器代替了。由于温度传感器逐渐向着数字化、智能化的方向发展，目前基于温度探测的监控或者报警系统也产生了深刻的变化。电路设计的更简单，也部分简化了软件的编写。另外，无论是响应速度、系统运行周期、抗干扰能力、
13、支持总线功能等等指标，都大大由于传统的、基于模拟传感器的测量系统。在人类的生产生活、科学探索、国防军事、防灾抗灾活动中，测温系统广泛应用，其工作环境也就更加复杂多样。为应付各种环境，传感器的设计也呈现多样化。但是有一点是共同的，那就是数字化和智能化的发展趋势。各个国际知名的供货厂商不遗余力的开发出传输距离更长，总线组网能力更强，数据传输更快速、更准确，温度测量范围更大、更精确，测量精度更高，更经久耐用，功能更强，应用开发更便捷，同时也更便宜的传感器。很多厂商还开发出独特的通信协议，使得智能化的传感器能不经过外设的接口电路直接连接在总线或是网络上，又使得很多不同种类的电子器件能以相同的协议进行通
14、讯。总而言之，数字化、智能化传感器的出现和广泛使用，已经成为温度监控、报警系统的一个发展潮流和趋势。随着时间的流逝，这种技术将发展的更加完善，应用前景也回更加广阔。1.4 论文主要研究内容本课题研究的是基于温度传感的报警系统中的温度检测并语音报警6的实现。其中，涉及到了一些总线技术开发应用；单片机技术开发应用；智能传感器应用等。主要工作内容有：（1）介绍STC89C52单片机，DS18B20温度传感器及ISD1820语音芯片的基础知识和基本原理；（2）完成温度采集系统的方案设计及元器件的选取，绘制原理电路；（3）完成语音模块和温度采集系统的制版；（4）完成系统的功能调试。1.5 主要章节安排首
15、先就课题研究的背景和意义做出说明。第一章总体介绍了选题的背景及设计的研究内容。第二章介绍了主要芯片的基础知识和基本原理，包括STC89C52单片机，DS18B20温度传感器及ISD1820语音芯片，第三章主要介绍了温度采集系统的设计，第四章主要介绍了语音报警模块的设计。最后给出结论。附录中列出了仿真图、印制版图、主要使用到的元器件及实物图。第二章 硬件系统的设计2.1 主要芯片的原理及使用2.1.1 STC89C52单片机简介STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory
16、）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。单片机总控制电路如下图2.1：图2.1 单片机总控制电路图一、时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图2.2(a) 所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电
17、容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图2.2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分
18、频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。（a）内部方式时钟电路 （b）外部方式时钟电路图2.2时钟电路二、复位及复位电路（1）复位操作复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表2.1所示。表2.1 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR00
19、00HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXXBSBUF不定IE0XBPCON0XXX0000BTMOD00H（2）复位信号及其产生RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。产生复位信号的电路逻辑如图2.3所示：图2.3 复位信号的电路逻辑图整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电
20、自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图2.4（a）所示。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图2.4（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图2.4（c）所示：（a）上电复位 （b）按键电平复位 （c）按键脉冲复位图2.4复位电路上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。本系统的复
21、位电路采用图2.4（b）上电复位方式。（3）STC89C52具体介绍如下： 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入
22、/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7STC89C52主要功能如表2.2所示。表2.2 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口2
23、56x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能2.1.2 DS18B20简介一、DSl8B20性能特点美国DALLAS 半导体公司的DSl8B20 是世界上第一片支持“单总线”接口的数字式温度传感器，能够直接读取被测物的温度值。它具有TO - 9 2 、TSOC、SOIC 多种封装形式，可以适应不同的环境需求。其测量范围在-55+125、-10+85之内的测量精度可达 0.5，稳定度为1%。通过编程可实现9、10、11、l2 位的分辨率
24、读出温度数据，以上都包括一个符号位，因此对应的温度量化值分别为0.5、0.25、0.125、0.062 5，芯片出厂时默认为12 位的转换精度。读取或写入DS18B20仅需要一根总线，要求外接一个约4. 7k 的上拉电阻，当总线闲置时，其状态为高电平。此外DS18B20是温度- 电流传感器，对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助。二、DSl8B20引脚结构DS18B20采用3脚TO-92封装或8脚的SOIC封装，如图2.5 所示。图2.5 DS18B20引脚各引脚的功能：GND为电压地；DQ为单数据总线；VDD 为电源电压；NC 为空引脚。三、DSl8B20工作原理及应用DS18B20 的温度检测
25、与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解18B20 的内部存储器资源。18B20 共有三种形态的存储器资源，它们分别是：1、ROM 只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8 位是单线系列编码（DS18B20 的编码是19H），后面48 位是芯片唯一的序列号，最后8 位是以上56 位的CRC 码（冗余校验）。数据在出厂时设置不由用户更改。DS18B20 共64 位ROM。2、RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20 共9 个字节RAM，每个字节为8 位
26、。如图2 所示。第1、2 个字节是温度转换后的数据值信息，第3 和第4 字节是高温触发器TH 和低温触发器TL 的易失性拷贝，第5 个字节为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。以上字节内容每次上电复位时被刷新。配置寄存器字节各位的定义如图2.6 所示。图2.6 DS18B20字节定义低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20 出厂时该位被设置为0，用户不要去改动；R1 和R0 用来设置分辨率，决定温度转换的精度位数。如表2.3 所示。表2.3 DS18B20温度
27、转换时间表四、使用DS18B20的注意事项1、较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20 与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20 进行读写编程时，必须严格保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C 等高级语言进行系统程序设计时，对DS18B20 操作部分最好采用汇编语言实现。2、当单总线上所挂DS18B20 超过8h，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。3、连接DS18B20 的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆
28、时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS18B20 进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。4、在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待其返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS18B20 硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽4 芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC 和地线，屏蔽层在源端
29、单点接地。2.1.3 ISD1820简介美国ISD 公司于2001 年最新推出一种单片820 秒单段语音录放电路ISD1810，它的基本结构与ISD1110、1420 完全相同，采用CMOS 技术，内含振荡器，话筒前置放大，自动增益控制，防混淆滤波器，扬声器驱动及FLASH 阵列。一、主要特性图2.7 ISD1820主要特性二、 封装形式（1）、通用的，硬包封双列直插14 脚的DIP14，字符标记为ISD1820P；图2.8 ISD1820封装1（2）、通用的，软包封单列直插12 脚的COB12，字符标记为1810COB；图2.9 ISD1820封装2（3）、录音喊话器及录音门铃专用的，软包封
30、单列直插10 脚的，字符标记为VT8375；图2.10 ISD1820封装3（4）、通用的，软包封双列直插12 脚的组件板M12，字符标记为ISD1810M。该组件只需外加电池、按键、喇叭、话筒即可使用。图2.11 ISD1820封装4三、裸片定义图2.12 ISD1820裸片定义四、标准电路原理图图2.13 ISD1820标准电路原理图2.2 语音模块的硬件设计2.2.1 标准电路接线图及引脚描述标准电路原理图：图2.14 ISD1820标准电路接线图引脚描述：电源(VCC) 芯片内部的模拟和数字电路使用的不同电源总线在此引脚汇合，这样使得噪声最小。去耦电容应尽量靠近芯片。地线(VSSA,
31、VSSD) 芯片内部的模拟和数字电路的不同地线汇合在这个引脚。录音 (REC) 高电平有效。只要REC 变高(不管芯片处在节电状态还是正在放音)，芯片即开始录音。录音期间，REC 必须保持为高。REC 变低或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志(EOM)，使以后的重放操作可以及时停止。然后芯片自动进入节电状态。注：REC 的上升沿有84 毫秒防颤，防止按键误触发。边沿触发放音(PLAYE) 此端出现上升沿时，芯片开始放音。放音持续到EOM 标志或内存结束，之后芯片自动进入节电状态。开始放音后，可以释放PLAYE。电平触发放音(PLAYL) 此端从低变高时，芯片开始放音。放音持
32、续至此端回到低电平，或遇到EOM 标志，或内存结束。放音结束后芯片自动进入节电状态。录音指示(/RECLED) 处于录音状态时，此端为低，可驱动LED。此外，放音遇到EOM标志时，此端输出一个低电平脉冲。此脉冲可用来触发PLAYE，实现循环放音。话筒输入(MIC) 此端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路(AGC)控制前置放大器的增益。外接话筒应通过串联电容耦合到此端。耦合电容值和此端的10K 输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。话筒参考(MIC REF) 此端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。自动增益控制(AGC) AGC 动态调整前置增益以补偿
33、话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量(从耳语到喧嚣声)时失真都能保持最小。通常4.7uF 的电容器在多数场合下可获得满意的效果。喇叭输出(SP+,SP-) 这对输出端可直接驱动8 以上的喇叭。单端使用时必须在输出端和喇叭之间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高至4 倍。SP+和SP-之间通过内部的50K 的电阻连接，不放音时为悬空状态。外部时钟(XCLK) 此端内部有下拉元件，只为测试用，不用接。振荡电阻(ROSC) 此端接振荡电阻至VSS，由振荡电阻的阻值决定录放音的时间。直通模式(FT) 此端允许接在MIC 输入端的外部语音信号经过芯片内部的AGC 电路、滤波器和喇叭驱
34、动器而直接到达喇叭输出端。平时FT 端为低，要实现直通功能，需将FT端接高电平，同时REC、PLAYE 和PLAYL 保持低。使用操作：电源电压3-5V，在录放模式下，按住REC 录音按键不放即录音，RECLED 灯会亮起，录音在松开按键时停止，放音有三种情况：1、边沿触发放音，按PE 键一下即将全段语音放出，除非断电或语音结束不能停止放音；2、电平触发放音，按住PL 键时即放音，松开按键即停止；3、循环放音，置循环放音开关闭合，按动PE 键即开始循环放音，只能断电才能停止。2.2.2实物图本模块可使用电平触发和边沿触发实现语音的录放，语音模块实物图：图2.15 语音模块实物图2.3 温度采集
35、系统的硬件设计智能语音数字温度计采用STC89C52 单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20 控制，读取温度信号并进行计算处理，分析并作出是否进行报警的判断，并送入液晶显示器LCD1602 显示。以STC89C52 单片机为控制核心，DS18B20 为测温传感器组成的温度检测系统，包括传感器电路、显示电路等组成部分。一、 测温部分数字温度传感器DS18B20，能够直接读出被测温度。温度测量范围为 55125,可根据实际要求编程为912位A/D转换精度，分辨率可达0.0625。由于DS18B20集温度测量，A/D转换于一体，具有单总线结构，数字量输出，直接与微机接口等优点，因此系统硬件设计
36、十分简单。DS18B20 与单片机的接口非常简单。DS18B20具有3引脚，当采用外部电源供电时，GND脚接地，VCC脚接电源，DQ脚作为信号线接STC89C52 单片机的I/O口，如与单片机P3.4口相连，电源与DQ脚间需要接一个5K左右的上拉电阻。图2.16 单片机和DS18B20的连接二、 温度显示部分在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、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，
37、软硬件都比较简单，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。 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：1、显示质量高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。2、数字式接口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。3、体积小、重量轻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。4、功耗低相对而言，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。三
38、、液晶显示器简介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。液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。液晶显示器各种图形的显示原理:
39、I、线段的显示点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮
40、线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。II、字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。III、汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉
41、字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。1602字符型LCD简介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2.17：图2.17 LCD1602实物图引脚功能说明1602L
42、CD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2.4所示:表2.4 引脚接口说明表第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
43、：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2.5所示：表2.5 控制命令表1602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。
44、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
45、为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。读写操作时序如图2.18和2.19所示：图2.18读操作时序图2.19 写操作时序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2.20是1602的内部显示地址。图2.20 1602LCD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B（40H）+B(80H)=B(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，如图2.21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B（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”图2