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1、题 目：基于AT89C51的智能测频仪设计 57内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学
2、校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位
3、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对
4、论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺
5、序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它基于AT89C51的智能测频仪的设计摘要目前，在电子技术领域内，频率是一个最基本的参数，频率与其他电参量的测量方案以及测量后的结果都有密切关系，因此频率的测量就显得更为重要。由于频率信号抗干扰性强, 易于传输, 可以获得较高的测量精度, 因此在现代测量仪器中, 将待测信号转化为频率信号是低成本实现高精度、高分辨率测量和高抗干扰的经典做法。 此设计基于AT89C51的智能测频仪的设计，主要应用Protel99进行系统图设计，用C语言编程以达到实现测频率的过程通过对软硬件的编程和设计使的整个系统具有结构紧
6、凑、体积小，可靠性高，测量频率范围宽、精度高等优点。整个设计包括硬件设计和软件设计。在硬件设计部分，具体介绍了系统硬件设计方案以及显示板设计，而软件设计包括固件程序设计、驱动程序设计和应用程序设计三大部分，其最终目标是实现对频率的测量显示。关键词 ：测量频率，单片机AT89C51，Protel99内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）Based on AT89C51 Frequency of Intelligent DesignAbstractAt present, in the field of electronic technology, frequency is the fundame
7、ntal parameters, frequency and other electrical parameters of the measurement program, as well as the result of measurement are closely related to the frequency of measurement, therefore it is even more important. Frequency signals as a result of strong anti-jamming, easy to transport, access to hig
8、h precision, so in modern measuring instruments, the test signal will be converted to the frequency signal is low-cost, high precision, high-resolution measurements and high anti-interference classical approach.This design is based on AT89C51 Frequency of Intelligent Design, Protel99 major applicati
9、on system design, made with C language programming in order to achieve the realization of the process of measuring the frequency of hardware and software programming and design of the entire system with compact structure, small size, high reliability, measurement frequency range and high precision.T
10、he whole design, including hardware design and software design. In the hardware design of the details of the system hardware design and display design. And software design including the design of firmware, drivers, application design and the design of three large groups, their ultimate goal is to ac
11、hieve the frequency measurements show .Key words: Measure frequency; the one-chip computer AT89C51; Protel99 目录摘要IAbstractII目录III第一章 引 言11.1 研究背景和意义11.2 基于单片机测量频率的发展状况21.3 论文所做的工作2第二章 硬件组成42.1 AT89C51单片机简介42.1.1 AT89C51单片机主要特性42.1.2 管脚说明52.1.3 振荡器特性72.1.4 芯片擦除72.2 三运放高共模抑制比放大电路72.2.1 三运放高共模抑制比放大电路的介
12、绍82.2.2 三运放高共模抑制比放大电路的优点112.2.3 双端差分输入，单端输出112.3 施密特触发器112.3.1 由555定时器构成施密特触发器的介绍112.3.2 施密特触发器的特点142.3.3 施密特触发器的应用142.4 12位二进制分频计数器4040162.5 液晶显示模块LCD160218第三章 智能测频仪的硬件设计243.1 频率信号的测量243.1.1 多周期同步测频原理及误差分析263.1.2 多周期完全同步测频原理283.2 波形整形293.3 按键调试及分频303.4 显示电路313.5 输入频率的测量范围323. 5. 1 频率测量范围323. 5. 2 标
13、准频率的选取32第四章 智能测频仪的软件设计344.1 系统软件设计344.2 测试程序344.3 系统软件设计主程序流程图354.4 软件流程图364.5 LCD显示处理程序流程图374.6 测量结果的误差分析38第五章 结 论39参考文献40附录A 硬件原理图43附录B 软件源程序44致谢60内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 引 言1.1 研究背景和意义数字化、智能化是当今电子设计的趋势。伴随着信息化的快速发展，各种仪器仪表也在不断的升级换代，其中以电子产品的发展最为突出，电子产品的高效节能已成为当代社会的宠儿。电子产品经历了模拟式、数字式和智能化三个发展阶段。通常把模拟式仪
14、器称为第一代，大量指针式电压表、电流表、功率表及一些通用的测试仪器均是典型的模拟式仪器。模拟式仪器功能简单、精度低、响应速度慢。第二代是数字式仪器，它的基本特点是将待测的模拟信号转换成数字信号进行测量，测量结果以数字形式输出显示并向外传送。数字万用表、数字式频率计等均是典型的数字式仪器。其精度高、响应快、读数清晰、直观，容易与计算机技术相结合。因数字信号便于远距离传输，所以数字式仪器适用于遥测、遥控。智能仪器属于第三代，它是在数字化的基础上发展起来的，是计算机技术与仪器仪表相结合的产物， 因具有数字存储、运算、逻辑判断能力，可根据被测参数的变化自动选择量程，具有自动校正、自动补偿等功能，可以完
15、成需要人类智慧才能胜任的工作，具备了一定的“智能”，故称之为智能仪表（intelligent instrumen）。通过单片机以实现智能仪表的设计要求，是现在厂家和工程设计师的最佳选择。它是整个智能仪表的核心，具有基本的算术运算、逻辑分析能力。通常，微处理器需要时钟电路和复位电路，能支持存储器I/O口的扩展和外部中断，有些单片机还带有片内存储器、定时/计数器、串行通信口以及A/D转换器等。它的时钟频率、字节长度、指令功能与执行速度、外部扩展能力等对整个仪表的性能有直接的影响。从80年代单片机引入我国，单片机已大量应用于电子设计中，单片机的应用迅速发展，以其性价比高，大量的外围接口电路，使基于单
16、片机的电子系统设计相当方便，周期缩短，而且还在不断的发展。随着单片机技术的不断发展，单片机能实现更加灵活的逻辑控制功能，具有很强的数据处理能力，可以用单片机通过软件设计直接用十进制数字显示被测信号频率。单片机因自身的结构优势，在科研、民用、航空航天以及军事领域都被广泛应用。运用MCS51系列单片机和中规模的数字电路组合设计测量频率，并采用适当的算法取代传统电路设计，不仅能克服传统测频计数结构复杂、稳定性差、精度不高的弊端，而且频率计性能也将大幅提高，可实现精度较高、测量宽范围频率的要求。1.2 基于单片机测量频率的发展状况在电子信息领域中频率作为电子电工学中的一个重要参数, 对其的测量工具频率
17、计提出了相当高的要求, 测量频率是数字电路中的一个典型应用，传统的频率计测量可以通过普通的硬件电路组合来实现，但是由分离元件搭接而成，其开发过程、调试过程十分繁琐，而且由于电子器件之间的互相干扰，影响频率测量的精度，体积较大，已经大大阻碍了电子设计的发展方向。MCS-51系列单片机具有体积小、功能强、性能价格比高等特点，备受青睐，以MCS-51系列单片机为核心的测量频率的设计，较分离元件搭接而成的频率计改善了性能、提高了可靠性，并可以采用软件实现各种频率的测量。1.3 论文所做的工作本论文主要是运用AT89C51进行测频率计数，该设计利用分频测频的设计方法。在信号放大整形后，用过分频器分频。通
18、过单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和数据输出，并由液晶显示模块LCD1602来实现对频率的计数。以AT89C51机为控制器件的频率测量方法，并用C语言进行设计，采用单片机控制，结合外围电子电路，得到高低频率的精度测量，最终实现多功能数字频率计的设计方案。 在这次设计中，运用Protel99设计硬件，并通过keil编写频率测量程序来支撑，使得大大缩短了硬件电路板的设计和调试周期，提高了设计的效率。此设计主要叙述了硬件电路的组成和单片机的软件控制流程。其中硬件电路包括信号输入、输入信号整形、单片机和频率显示模块。设计器件采用单片机AT89C51、施密特触发器、4040分频器、LCD160
19、2以及其他相关器件。被测信号由施密特触发器整形后，经过12级二进制分频计数器4040分频之后，由单片机进行数据处理和数据输出，最后在液晶显示模块LCD1602上显示信号频率。第二章 硬件组成2.1 AT89C51单片机简介 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL公司的高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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，
20、ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。如图2.1所示：图2.1 AT89C51单片机2.1.1 AT89C51单片机主要特性(1) 与MCS-51 兼容； (2) 4K字节可编程闪烁存储器 ；(3) 寿命：1000写/擦循环；(4) 数据保留时间：10年；(5) 全静态工作：0Hz24MHz；(6) 三级程序存储器锁定；(7) 128*8位内部RAM；(8) 32可编程I/O端口；(9) 两个16位定时器/计数器；(10) 5个中断源； (11) 可编程串行通道；(12) 低功耗的闲置和掉电模式；(13) 片内振荡器和时钟电路。2.1.2 管脚说明VCC：电源端。GND：接地。 P
21、0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每管脚可吸收8个TTL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。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O
22、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
23、外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：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F
24、LASH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
25、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。2.1.3 振荡器特性 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，
26、但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 2.1.4 芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁存定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦除操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.2 三运放高共模抑制比放大电路被测的非电量经传感器得到的电信号幅度很
27、小，无法进行A/D转换，必须对这些模拟电信号进行放大处理。为使电路简单便于调试，一般都采用集成放大电路，简称运放，运放是一种输入阻抗高，输出阻抗低，放大倍数高且便于调试的优质放大器。而本次设计采用的是三运放高共模抑制比的放大电路。2.2.1 三运放高共模抑制比放大电路的介绍图2.2 三运放高共模抑制比放大电路图由输入级电路可写出流过、和的电流为 （2-1）由此求得 （2-2） （2-3）于是，输入级的输出电压，即运算放大器与输出之差为 （2-4）其共模增益为 （2-5）由上面公式可知，当、性能一致时，输入级的差动输出及其差模增益只与差模输入电压有关，而其共模输出、失调及漂移均在两端相互抵消，因
28、此电路具有良好的共模抑制能力，同时不需要外部电阻匹配。但为了消除、偏置电流等的影响，通常取。另外，这种电路还具有增益调节能力，调节 可以改变增益而不影响电路的对称性。根据共模抑制比定义，可以求得输入级的共模抑制比为 （2-6）式中 、分别为、的共模抑制比。由上式可见，如果、的共模抑制比不相等，将会引入附加的共模误差，使电路共模抑制比能力下降。但、的共模抑制比相差不大时，输入电路的共模抑制比仍是很高。 输入级的电阻不匹配，也会引起共模误差。设电阻、的偏差均为，考虑最严重情况，即、 、且=、=，这里、分别表示电阻、的名义，可得输出级的共模增益 （2-7）对应的共模抑制比则为 （2-8）式中的运算放
29、大器的差模增益， ； 运算放大器的共模抑制比；外接不对称电阻而限制的共模抑制比，可见，外接电阻不匹配将使输出级的共模抑制比由下降为。由此，电路的共模抑制比为 （2-9）当 时，上式可简化为= 。因此为了获得高的共模抑制比，必须选取具有高共模抑制比的集成运算放大器，同时精选外接电阻，尽量使=、=。而且通常将输入级的增益设计得大一些，输出级的增益 设计得小一些。这种电路由于、的隔离作用，输出级的外部电阻可以取得较小，有利于提高电阻的匹配精度，提高整个电阻的共模抑制比。通过对上述三运放高共模抑制比放大电路的系统讲解，可以很清楚的了解三运放高共模抑制比的放大过程。而信号输出的电压值则由下面式子得到：
30、（2-10）其中， 上面的三运放高共模抑制比放大电路若接入信号时，实验室的那种信号发生器在小信号输出时噪声很大，应该先输出大一点的信号，用电阻分压降低电压在接入到放大器。2.2.2 三运放高共模抑制比放大电路的优点1高共模抑制比；2三运放结构；3双端差分输入，单端输出；4通常改变电阻R1，可改变增益。另外这里的R7、R8、Rp1起到保护电路的作用，我们在实际应用时可以省略这一部分。2.2.3 双端差分输入，单端输出信号的输入端输入的信号不能为相同电信号，否则输出的信号为直线，不能显示出对应的信号，也就不能读出相应的频率读数。有下面两个式子可以得到： （2-11） （2-12）2.3 施密特触发
31、器2.3.1 由555定时器构成施密特触发器的介绍施密特触发器可用以将模拟信号波形转换成矩形波。施密特触发器有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压，电路组成及工作原理。将TH端和TR端并联作输入端，接输入电压，如图2.3所示：图2.3 555定时器构成的施密特触发器门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值
32、电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。它是一种阈值开关电路，具有突变输入输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。由555定时器构成的施密特触发器为反向传输的施密特触发器，如图2.4所示: 图2.4 施密特触发器工作波形正向阀值电压和负向阀值电压分别为： =2/3Vcc ，=1/3Vcc（1） =0V时，输出高电平；（2）当上升到时，输出为低电平。
33、当由继续上升，保持不变；（3）当下降到时，电路输出跳变为高电平。而且在继续下降到0V时，电路的这种状态不变。利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。输入的信号只要幅度大于Vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的。 从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏；当传输线较长，而
34、且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。无论出现上述的那一种情况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。只要施密特触发器的Vt+和Vt-设置得合适，均能受到满意的整形效果。2.3.2 施密特触发器的特点利用施密特触发器不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效的消除,其特点为：1输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入电平不同。2
35、在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿很陡。2.3.3 施密特触发器的应用1. 波形变换。可将三角波、正弦波等变换成矩形波，如图2.5所示：图2.5波形变换2. 脉冲波的整形。数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，获得较理想的矩形脉冲，如图2.6所示：图2.6脉冲波的整形3. 脉冲鉴幅。幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出，如图2.7所示图2.7脉冲鉴幅2.4 12位二进制分频计数器40404040是12位二进制串行计数器/分频器，该分频计数器在实际
36、当中的运用有以下几点：分频电路、时间延迟电路和控制柜。其提供了引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。12位分频计数计数器4040有位输出端，其分频值分别为，。输出端、，在计数脉冲的控制下，可实现二进制递加数从0000000000000000000001000000000101111111111100000000000的循环。分频器4040管脚图如图2.8所示： 图2.8 分频器4040管脚图其引出端符号如图表2.9所示：表2.9 引出端符号引脚引脚说明/CP时钟输入端CR清除端计数器脉冲输出端VDD正电源Vss地功能表如图表2.
37、10所示:表2.10 功能表输入输出状态/CPCRL保持L计数H所有输出均为L在设计分频计数的时候，要注意到的输入信号的波形变换过程，由二进制递加数可知高位是，低位是，而且通过对波形的理解，可以很直观的看出来，如图2.11所示：图2.11 引脚波形图2.5 液晶显示模块LCD1602该显示模块由字符型液晶显示屏（LCD），控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，少量阻、容元件，结构件等装配在PCB板上而成。液晶显示屏是以若干个58或511点阵块组成的显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。该字符型LCD具有字符发生器ROM可显示192种字符（16
38、0个57点阵字符和32个510点阵字符）具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个58点阵字符或四个511点阵字符。且具有80个字节的RAM。可以分两行、每一行显示16个ASCII字符，足以应付简单用户界面（主要由数字和英文字母组成）的开发和系统参数的显示。LCD1602为数据显示模块，其功能和LED显示模块相似，都具有数据显示功能。只是LED的显示仅仅为“8”字结构形显示数值，并分为共阴极和共阳极，在显示时要通过74系列等模块进行驱动显示。另外LED引脚比较多，而且在连接线路前，要对引脚进行测试，确认其对应的引脚端，以免在连接时出现共阴极或是共阳极的交叉错误，连接线路也比较繁琐，容易出错
39、。而LCD1602不仅能显示测量数据的数值，还能设置相应的测量名称，如汉语或是英语等。同时，一块LCD1602显示模块能同时显示8位数字的测量数值，连接线路也比较简单，具有LED无法比拟的优越性。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）那样需要不断刷新亮点。因此，液晶显示器画面品质高且不会闪烁。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、质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
40、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。另外，LCD1602还能显示线段、字符、汉字等。其示意图如图2.12所示：图2.12 LCD1602示意图LCD1602引脚功能如下表2.13所示：表2.13 引脚功能表编号符号引脚说明1VSS电源地（GND）2VDD电源正极（+5V）3VL对比度调节4RS数据/命令选择（寄存器选择输入端），输入MCU选择模块内部寄存器类型信号；RS=0，当单片机进行写模块操作，指向指令寄存器；当MCU进行读模块操作，指向地址计数器；RS=1，无论单片机读操作还是写操作，均指向数
41、据寄存器5R/W读/写选择，输入单片机读/写模块操作使能信号；，R/W=0,读操作时；R/W=1,写操作时6E模块使能端，输入单片机读/写模块操作使能信号；读操作时，高电平有效；写操作时，下降沿有效7D0双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道8D1双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道9D2双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道10D3双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道11D4双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道12D5双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道13D6双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道14D7双向数据口，单片机与模块之间的数据传送通道15BL
42、K背光源地（0V）16BLA背光源正极（+5V）注意事项:VDD：电源正极，4.55.5V，通常使用5V电压；VL：LCD对比度调节端，电压调节范围为05V。接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“影子”，因此通常使用一个10K的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地；RS：MCU写入数据或者指令选择端。MCU要写入指令时，使RS为低电平；MCU要写入数据时，使RS为高电平；D0D7：8位数据总线，三态双向。若MCU的I/O口资源紧张的话，该模块也可以只使用4位数据线D4D7接口传送数据。本充电器就是采用4位数据传送方式；BLA：LED背光正极。需要背光时，BL
43、A串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50mA左右；BLK：LED背光地端。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表2.14所示：表2.14 控制指令表序号指令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）1
44、0要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容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。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57的点阵字符，高电平时显示510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