基于STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用

（1）液晶屏顯示姓名、學(xué)號(hào)；

（2）液晶屏顯示矩陣鍵盤鍵值；

（3）數(shù)碼管顯示矩陣鍵盤鍵值；

（4）液晶屏顯示紅外遙控器鍵值；

（5）遙控器控制電機(jī)開關(guān)；

（6）蜂鳴器播放音樂；

（7）單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間串口通信；

（8）液晶屏顯示DS18B20溫度。

a.LCD1602模塊

圖3.1.1  LCD1602模塊

圖3.1.2  操作時(shí)序

液晶顯示器（Liquid Crystal Display,LCD）的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。各種型號(hào)的液晶通常是按照顯示字符的行數(shù)和液晶點(diǎn)陣的行、列數(shù)來命名的。比如：1602的意思是每行顯示16個(gè)字符，一共可以顯示兩行。

液晶體積小、功耗低、顯示操作簡(jiǎn)單，但它有個(gè)致命的弱點(diǎn)，其使用的溫度范圍很窄，因此在設(shè)計(jì)相應(yīng)產(chǎn)品時(shí)，務(wù)必要考慮周全，選取合適的液晶。

LCDEN為使能端，RS為數(shù)據(jù)/命令選擇口，RW為讀/寫選擇口，D0—D9為數(shù)據(jù)線。先給使能端一個(gè)高電平使LCD1602進(jìn)行工作，需要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)置RS=1，RW=0；需要讀數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)置RS=0，RW=1，通過數(shù)據(jù)線給1602輸送數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)1602顯示不同字符。

而液晶顯示屏顯示的字符已經(jīng)存儲(chǔ)在液晶屏內(nèi)部存儲(chǔ)器中，以ASCII碼形式存放在相應(yīng)地址單元中，可以通過編程選擇相應(yīng)的地址單元從而顯示所需要的字符。也可以通過相關(guān)軟件，如漢字取模軟件等自行編輯字符。

a.LCD1602模塊

b.矩陣鍵盤模塊

圖3.2  矩陣鍵盤模塊

為了減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用I/O線的數(shù)目，在鍵數(shù)較多時(shí)，通常都將鍵盤排列成行列矩陣形式。每一水平線（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個(gè)按鍵來連通。利用這種行列矩陣結(jié)構(gòu)只需N條行線和M條列線，即可組成具有NM個(gè)按鍵的鍵盤。

掃描顯示鍵值是通過行列反轉(zhuǎn)法讀入矩陣鍵值，然后返回給LCD1602屏顯示。行列反轉(zhuǎn)法工作原理如下：

如圖，選擇P3口與矩陣鍵盤的行線和列線相連,P30-P33接行線,P34-P37接列線。按鍵識(shí)別時(shí)，首先判斷是否有鍵按下，并進(jìn)行消抖確定鍵按下；首先將行作為輸出，列作為輸入，給P3口一個(gè)0FH信號(hào)，使行線輸出全為0，從而讀入列線值；再將行列進(jìn)行反轉(zhuǎn)，行作為輸入，列作為輸出，給一個(gè)F0H信號(hào)，將上一步讀取到的列線輸入值從列線輸出，讀取行線值，根據(jù)輸出的列線值和讀取到的行線值就可以確定按下鍵所在的位置，從而查表確定鍵值。然后將掃描所得的鍵值返回給key_value，從而在LCD1602的函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用。

圖3.3.1  數(shù)碼管鎖存器模塊              圖3.3.2  8位共陰極數(shù)碼管

實(shí)習(xí)所用單片機(jī)開發(fā)板使用的是八位共陰極數(shù)碼管，其內(nèi)部為八個(gè)陰極相連的二極管，當(dāng)給一個(gè)高電平時(shí)，二極管導(dǎo)通，從而二極管發(fā)光，數(shù)碼管相應(yīng)的段點(diǎn)亮。

數(shù)碼管和數(shù)碼管鎖存器相連，打開鎖存器時(shí)，數(shù)據(jù)可以流通，從而數(shù)碼管可以顯示相應(yīng)的數(shù)值。通過編程進(jìn)行位選，選擇哪一位數(shù)碼管點(diǎn)亮，在通過段選信號(hào)選擇數(shù)碼管哪一段點(diǎn)亮，數(shù)碼管八段分別為a～g和dp，對(duì)應(yīng)八位二進(jìn)制碼的低位到高位，通過掃描按鍵值，發(fā)送相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)值，可以給數(shù)碼管不同的段賦高電平和低電平，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示按鍵數(shù)值。

數(shù)碼管顯示和按鍵值對(duì)應(yīng)表：

                              圖3.4  紅外接收模塊

實(shí)現(xiàn)紅外遙控需要信號(hào)的發(fā)送和接收，發(fā)送數(shù)據(jù)的一方將紅外信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后發(fā)送給接收數(shù)據(jù)的一方，接收方收到調(diào)制后的信號(hào)后需要進(jìn)行解調(diào)才能讀取信息的內(nèi)容。

遙控器內(nèi)部電路將遙控器的按鍵信息進(jìn)行編碼、調(diào)制后，發(fā)送紅外信號(hào)；紅外接收頭收到遙控器發(fā)送的信號(hào)后，通過1引腳給P32口輸出信號(hào)，然后我們通過編寫程序，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，讀取原有信息。

通常為了使信號(hào)能更好的被傳輸，發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為脈沖串信號(hào)，通過紅外發(fā)射管發(fā)射。

遙控器使用的是NEC協(xié)議，NEC標(biāo)準(zhǔn)下的編碼：引導(dǎo)碼高電平約9000us左右，低電平約4500us左右；用戶碼16位，數(shù)據(jù)碼16位，共32位；數(shù)據(jù)0是用“高電平約560us加上低電平約560us”表示；數(shù)據(jù)1可用“高電平約560us加低電平約1680us”表示。

          圖3.5  電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊上有4個(gè)端口：1IN到4IN，分別控制電機(jī)的接入端口ABCD,將P10引腳與4IN引腳相連，電機(jī)(不區(qū)分正負(fù)端)接在驅(qū)動(dòng)輸出接口的“D”和“+”，然后通過P10引腳輸出高低電平控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止。

通過紅外接收裝置，對(duì)遙控器發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行接收，在通過變成解調(diào)，讀取其中信息，然后通過P10輸出。按“+”鍵，P10=1，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；按“-”鍵，P10=0時(shí)，電機(jī)停止工作。

             圖3.6  蜂鳴器模塊

音樂的產(chǎn)生主要是通過單片機(jī)的I/O口輸出高低不同的脈沖信號(hào)來控制蜂鳴器發(fā)音，要想產(chǎn)生音頻脈沖信號(hào)，需要算出某音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用單片機(jī)定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期的時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就輸出脈沖的I/O口反相，這樣就在此I/O口上得到此脈沖的頻率。

本實(shí)驗(yàn)中，蜂鳴器與P23相連，輸入低電平時(shí)，蜂鳴器工作。使用定時(shí)器1，工作在方式1，改變計(jì)數(shù)初始值TH0和TL0來產(chǎn)生不同的頻率。

首先定義音符數(shù)組和音調(diào)數(shù)組，再通過編寫代碼來確定歌曲的歌譜，三個(gè)數(shù)為一組，第一個(gè)數(shù)表示音符，數(shù)值表示定義音符數(shù)組的第幾個(gè)十六進(jìn)制數(shù)；第二個(gè)數(shù)表示音調(diào)，數(shù)值對(duì)應(yīng)音調(diào)數(shù)組的相應(yīng)值；第三個(gè)數(shù)表示延時(shí)時(shí)間（節(jié)拍）。然后通過P23口輸出高低電平使蜂鳴器進(jìn)行工作，播放已經(jīng)編寫好的音樂代碼。

通過掃描按鍵值，進(jìn)行歌曲間的切換。

                 圖3.7  串口通信模塊

在串行通信中，數(shù)據(jù)是在兩個(gè)站之間傳送的。傳送數(shù)據(jù)還需要一個(gè)中間媒介，將傳輸?shù)奈募�段存�?chǔ)，即SBUF。SUBF分為兩個(gè)寄存器，一個(gè)是發(fā)送緩沖寄存器SBUF，另一個(gè)是接收緩沖寄存器SBUF。如果CPU寫SBUF，數(shù)據(jù)就會(huì)被送入發(fā)送寄存器準(zhǔn)備發(fā)送；如果CPU讀SBUF，則讀入的數(shù)據(jù)一定來自接收緩沖器。即CPU對(duì)SBUF的讀寫，實(shí)際上是分別訪問上述兩個(gè)不同的寄存器。

串行控制寄存器SCON用于設(shè)置串行口的工作方式、監(jiān)視串行口的工作狀態(tài)、控制發(fā)送與接收的狀態(tài)等。它是一個(gè)既可以字節(jié)尋址又可以位尋址的8位特殊功能寄存器。其中，SM0、SM1為串行口工作方式選擇位，實(shí)習(xí)中我們選擇工作方式1；REN為允許接受控制位，在進(jìn)行串口通訊時(shí)設(shè)置REN=1；TI和RI分別為發(fā)送中斷標(biāo)志和接收中斷標(biāo)志。

在串行通信中，收發(fā)雙方對(duì)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。波特率表示每秒鐘傳輸二進(jìn)制代碼的位數(shù)，單位是：位／秒（bps）。本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置波特率為9600bps。

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行串口通信時(shí)，設(shè)置定時(shí)器T1工作在模式2，打開串行口中斷，當(dāng)中斷觸發(fā)，檢測(cè)到接受完成，即RI=1時(shí)，讀取接收緩存器的數(shù)值，然后通過對(duì)此數(shù)值進(jìn)行處理，在液晶顯示屏上顯示相應(yīng)的字符，從而實(shí)現(xiàn)串口通信。

                               圖3.8  溫度傳感器接口

DS18B20具有如下特點(diǎn)：通信采用1-Wire接口，有唯一的64位序列碼儲(chǔ)存在板載ROM中，可測(cè)量的溫度范圍在-55℃ ～ +125℃，溫度計(jì)分辨率可設(shè)置為9～12位，12位時(shí)分辨率對(duì)應(yīng)為0.0625℃。

單總線訪問DS18B20時(shí)，首先初始化，再執(zhí)行ROM操作指令，再執(zhí)行功能指令，對(duì)溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換和讀取暫存器內(nèi)容，再通過函數(shù)在LCD1602顯示屏上進(jìn)行顯示。

首先將單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線與電腦相連，按下電源開關(guān)，電源指示燈亮，同時(shí)LED1亮，單片機(jī)正常啟動(dòng)。LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“MENU”，第二行顯示“AnJ：0→7；Retn：15”。效果：

圖4.1  菜單頁面

（1）液晶屏顯示姓名、學(xué)號(hào)：

按矩陣鍵盤的鍵S6（KEY0），進(jìn)入功能1，LCD1602液晶顯示屏第一行顯示姓名“name:Zhong Ye”，第二行顯示學(xué)號(hào)“num:20161001271”。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：

圖4.2.1  液晶屏顯示姓名學(xué)號(hào)效果圖

按矩陣鍵盤的鍵S7（KEY1），進(jìn)入功能2，此時(shí)LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Anjianzhi：    9”。按矩陣鍵盤S6—S20，液晶屏第一行的數(shù)值將從0變化至14。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：

圖4.2.2  液晶屏顯示按鍵值效果圖

按矩陣鍵盤的鍵S8（KEY2），進(jìn)入功能3，此時(shí)LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Shumaguan Anjian”，數(shù)碼管左邊第一位顯示，按矩陣鍵盤S6—S15，數(shù)碼管第一位從0變換至9，按S16—S20，數(shù)碼管第一位從a顯示至e，此時(shí)數(shù)碼管顯示的實(shí)際上是十六進(jìn)制的0到15。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：

圖4.2.3  8位共陰極數(shù)碼管顯示按鍵值效果圖

按矩陣鍵盤的鍵S9（KEY3），進(jìn)入功能4，此時(shí)LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“HW_Anjianzhi：”，使用遙控器對(duì)準(zhǔn)紅外接收裝置，按按鍵值0-9，液晶顯示屏第一行末尾將顯示相應(yīng)的數(shù)值。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：

圖4.2.4 液晶屏顯示紅外遙控器按鍵值

將電機(jī)的兩個(gè)接口與左下角電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的“+”、“D”相連，無線序要求。用一根杜邦線將單片機(jī)P10引腳與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊“4IN”相連。

按矩陣鍵盤的鍵S10（KEY4），進(jìn)入功能5，此時(shí)LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Dianjikongzhi：”，第二行顯示“Zhuangtai：”。使用遙控器，按遙控器“+”鍵，液晶屏第二行顯示狀態(tài)“ ON”，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；按遙控器“-”鍵，液晶屏第二行顯示狀態(tài)“OFF”，電機(jī)停止工作。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：

圖4.2.5  電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)效果圖

圖4.2.6  電機(jī)停止效果圖

按矩陣鍵盤的鍵S11（KEY5），進(jìn)入功能6，此時(shí)LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“MUSIC:”，蜂鳴器工作，播放編寫好的歌曲。

按鍵S19和鍵S20進(jìn)行歌曲之間的切換。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：

圖4.2.7  音樂播放器液晶屏效果圖

打開燒錄軟件，點(diǎn)擊右上角模塊的“串口助手”，選擇串口為單片機(jī)驅(qū)動(dòng)端口，調(diào)節(jié)波特率為9600，點(diǎn)擊下方“打開串口”按鈕，按矩陣鍵盤的鍵S12（KEY6），進(jìn)入串口通信功能，此時(shí)LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Chuankou:”，液晶顯示屏第二行顯示“C:  H:   Num： ”，分別表示接受到的文本模式、HEX模式、接收到的數(shù)據(jù)總數(shù)。

在“串口助手”的發(fā)送緩沖區(qū)輸入一個(gè)數(shù)據(jù)（數(shù)字或字母），選擇文本模式，點(diǎn)擊下方“發(fā)送數(shù)據(jù)”，接收緩沖區(qū)方框內(nèi)將顯示相應(yīng)模式下的數(shù)值，同時(shí)液晶顯示屏第二行分別顯示發(fā)送數(shù)據(jù)的文本形式、HEX形式和接收到的數(shù)據(jù)總數(shù)。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。

效果：比如顯示#。如表，#對(duì)應(yīng)的ASCII值為35（十進(jìn)制），這里將它轉(zhuǎn)換成23（十六進(jìn)制），

圖4.2.8  液晶屏顯示ASCII碼表效果圖

將DS18B20原件插到單片機(jī)預(yù)留的位置，注意絲印面向外。

按矩陣鍵盤的鍵S13（KEY7），進(jìn)入溫度計(jì)功能，此時(shí)LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Dangqianwendu：”，液晶顯示屏第二行顯示當(dāng)前溫度值。由于當(dāng)前溫度會(huì)有微小的改變，會(huì)發(fā)現(xiàn)顯示的溫度值在不停地跳變。

按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：

圖4.2.9  液晶屏顯示DS18B20溫度效果圖

按矩陣鍵盤最后一個(gè)鍵S21（KEY15），系統(tǒng)將返回主菜單，LCD1602顯示菜單界面。需注意，每次進(jìn)行功能選擇后，不能直接按KEY0—KEY7進(jìn)行功能切換，必須按鍵返回主菜單才可繼續(xù)進(jìn)行其他功能的選擇。

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2019-6-26 21:57 上傳

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