單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于51單片機(jī)的數(shù)碼日歷鐘的設(shè)計(jì)與制作

1、<p>　　專 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）</p><p>　　題目 基于51單片機(jī)的數(shù)碼日歷鐘的設(shè)計(jì)與制作 </p><p>　　院（系部） 電子與信息工程系 </p><p>　　專業(yè)名稱 電子信息技術(shù) </p><p><b>　　摘 要</b><

2、/p><p>　　單片機(jī)以其體積小、編程靈活、控制功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉等特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用在各種電子電器產(chǎn)品中。單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展帶來了電子技術(shù)和控制領(lǐng)域的一場革命。</p><p>　　單片機(jī)課程作為職業(yè)院校電子信息類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，它既是一門很有實(shí)用價(jià)值、實(shí)踐性很強(qiáng)且很有趣味性的一門課程，同時(shí)它又是一門集硬件電路設(shè)計(jì)與軟件編程于一體的學(xué)科，既要求我們有較好的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，又

3、要求有一定的邏輯思維和軟件開發(fā)（編程）能力。通過近幾年對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，我已掌握單片機(jī)的基本知識(shí)，并具備了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的初步開發(fā)能力。即將畢業(yè)之際，我運(yùn)用我所掌握的單片機(jī)知識(shí)設(shè)計(jì)和制作了一個(gè)基于51單片機(jī)的數(shù)碼日歷鐘，這既是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的總結(jié)與高度概括，同時(shí)也將自己所掌握的知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，進(jìn)一步提高工程實(shí)踐能力。</p><p>　　數(shù)碼日歷鐘是實(shí)際生活中應(yīng)用較多的一個(gè)電子計(jì)時(shí)裝置，可供人們查詢?nèi)掌凇⑿瞧?/p>

4、及掌握時(shí)間。本文首先從數(shù)碼日歷鐘的功能要求入手，對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了分析，并將任務(wù)分解為若干個(gè)模塊，提出在設(shè)計(jì)與制作過程中要用到的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，給出了本設(shè)計(jì)的硬件電路及軟件流程，還給出了部分模塊的源程序代碼。本設(shè)計(jì)經(jīng)過多次調(diào)試運(yùn)行無誤，最終提交出一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的數(shù)碼日歷鐘能在1602液晶屏上顯示出年月日時(shí)分秒以及星期幾，還能顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度，并且能通過按鍵調(diào)整日期和時(shí)間，在

5、調(diào)整日期的同時(shí)通過相應(yīng)算法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)星期幾的調(diào)整，而且無論是否閏年、任何月份，當(dāng)日期調(diào)整時(shí)都保證不會(huì)出現(xiàn)非法的日期。數(shù)碼日歷鐘是一個(gè)非常實(shí)用的設(shè)計(jì)與制作，成本低廉，如能進(jìn)一步完善，具有一定的推廣使用價(jià)值。</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)比較復(fù)雜，要考慮的問題很多，C語言的模塊化程序設(shè)計(jì)思想較好地解決了這個(gè)問題，故本設(shè)計(jì)任務(wù)采用C語言編程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：51單片機(jī)，C語言，數(shù)碼

6、日歷鐘，畢業(yè)設(shè)計(jì)，制作</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p><b>　　1概述1</b></p><p>　　1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題背景及制作意義1</p><p>　　1.1

7、.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題背景1</p><p>　　1.1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作意義1</p><p>　　1.2 數(shù)碼日歷鐘的功能要求1</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)制作的主要內(nèi)容2</p><p>　　2數(shù)碼日歷鐘的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)分析3</p><p>　　2.1數(shù)碼日歷鐘的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)分析與分解3<

8、;/p><p>　　2.2設(shè)計(jì)方案的論證及選擇3</p><p>　　3 相關(guān)知識(shí)鏈接6</p><p>　　3.1 51單片機(jī)簡介6</p><p>　　3.1.1 51單片機(jī)簡介6</p><p>　　3.1.2 51單片機(jī)引腳功能介紹8</p><p>　　3.2由已知日期推算星期幾

9、11</p><p>　　3.2.1如何判斷一個(gè)年份是否閏年11</p><p>　　3.2.2由已知日期如何推算星期幾11</p><p>　　3.3 1602字符液晶的使用13</p><p>　　3.3.1 液晶概述13</p><p>　　3.3.2 LCM引腳功能介紹14</p>&

10、lt;p>　　3.3.3 LCD1602字符液晶顯示模塊指令集15</p><p>　　3.3.4 LCD1602字符液晶顯示模塊與單片機(jī)的接口17</p><p>　　3.3.5 LCD1602字符液晶顯示模塊的基礎(chǔ)函數(shù)17</p><p>　　3.4 51單片機(jī)中的中斷與定時(shí)19</p><p>　　3.4.1 51單片機(jī)中

11、的中斷19</p><p>　　3.4.2 51單片機(jī)中的定時(shí)/計(jì)數(shù)器22</p><p>　　3.5數(shù)字溫度傳感器DS18B20的使用28</p><p>　　3.5.1 DS18B20概述28</p><p>　　3.5.2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)29</p><p>　　3.5.3 DS18B20與單

12、片機(jī)的接口電路32</p><p>　　3.5.4 DS18B20的操作命令32</p><p>　　3.5.5 DS18B20的時(shí)序33</p><p>　　3.6 矩陣式按鍵的檢測36</p><p>　　4系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試44</p><p>　　4.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試44</p>&

13、lt;p>　　4.1.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖44</p><p>　　4.1.2硬件系統(tǒng)元器件清單44</p><p>　　4.1.3硬件系統(tǒng)組裝與調(diào)試45</p><p>　　4.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試45</p><p>　　4.2.1軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)45</p><p>　　4.2.2軟件系統(tǒng)調(diào)試與仿真

14、47</p><p><b>　　5問題與展望49</b></p><p>　　5.1本設(shè)計(jì)制作存在的問題49</p><p><b>　　5.2 展望49</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p><b&

15、gt;　　致 謝51</b></p><p><b>　　1、 概述</b></p><p>　　1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題背景及制作意義</p><p>　　1.1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題背景</p><p>　　單片機(jī)以其體積小、編程靈活、控制功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉等特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用在各種電子電器產(chǎn)品中。單片機(jī)

16、技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展帶來了電子技術(shù)和控制領(lǐng)域的一場革命。</p><p>　　單片機(jī)課程作為職業(yè)院校電子信息類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，它既是一門很有實(shí)用價(jià)值、實(shí)踐性很強(qiáng)且很有趣味性的一門課程，同時(shí)它又是一門集硬件電路設(shè)計(jì)與軟件編程于一體的學(xué)科，既要求我們有較好的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，又要求有一定的邏輯思維和軟件開發(fā)（編程）能力。通過近幾年對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，我已掌握單片機(jī)的基本知識(shí)，并具備了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的初步開發(fā)能力。

17、即將畢業(yè)之際，為了將自己所掌握的知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，進(jìn)一步提高工程實(shí)踐能力，同時(shí)也對(duì)自己所學(xué)知識(shí)作以總結(jié)及高度概括向老師匯報(bào)，我決定將我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題選作基于51單片機(jī)的數(shù)碼日歷鐘的設(shè)計(jì)與制作，并以此向老師作畢業(yè)匯報(bào)。</p><p>　　1.1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作意義</p><p>　　數(shù)碼日歷鐘是實(shí)際生活中應(yīng)用較多的一個(gè)電子計(jì)時(shí)產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在酒店、賓館、車站、家庭及辦公室中，可

18、供人們查詢?nèi)掌?、星期，掌握?dāng)前時(shí)間及環(huán)境溫度。</p><p>　　在上述背景下，需要我運(yùn)用近幾年在學(xué)校學(xué)到的單片機(jī)知識(shí)及開發(fā)技巧設(shè)計(jì)和制作出一個(gè)功能完善的數(shù)碼日歷鐘。通過這個(gè)設(shè)計(jì)的制作，必將進(jìn)一步提高我的工程實(shí)踐能力和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力，將我所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)也能對(duì)我高職階段所學(xué)知識(shí)作以梳理和總結(jié)。這是一個(gè)非常實(shí)用的設(shè)計(jì)與制作，成本低廉，若把此數(shù)碼日歷鐘裝在鏡框或

19、其它工藝品中，則更加實(shí)用。如能進(jìn)一步完善其功能，具有一定的實(shí)際推廣使用價(jià)值。</p><p>　　1.2數(shù)碼日歷鐘的功能要求 </p><p>　　本設(shè)計(jì)制作出來的數(shù)碼日歷鐘要求能在1602液晶顯示屏上顯示出年月日及對(duì)應(yīng)的星期幾，當(dāng)前時(shí)間及環(huán)境。而且要求日期和時(shí)間可通過按鍵調(diào)整，當(dāng)日期調(diào)整時(shí)，通過相應(yīng)算法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)星期幾的調(diào)整，無論是否閏年、任何月份，當(dāng)日期調(diào)整時(shí)都保證不會(huì)出現(xiàn)非法的日期。

20、本設(shè)計(jì)制作出來的數(shù)碼日歷鐘顯示如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品——數(shù)碼日歷鐘的顯示效果圖</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)制作的主要內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)制作需要完成的主要內(nèi)容有：</p><p>　　(1)對(duì)設(shè)計(jì)與制作任務(wù)進(jìn)行分析、分解；</p><p>　　(2)對(duì)設(shè)計(jì)與制

21、作方案進(jìn)行可行性論證，選擇一種較為現(xiàn)實(shí)可行的方案；</p><p>　　(3)根據(jù)所選方案列出所需硬件元器件、制作與調(diào)試工具（軟硬件）清單；</p><p>　　(4)準(zhǔn)備制作與調(diào)試工具（軟硬件），照單購買所需元器件并進(jìn)行逐一測試，保證完好；</p><p>　　(5)根據(jù)所選方案，畫出硬件電路原理圖；</p><p>　　(6)逐一完成每

22、個(gè)軟件模塊的編寫與調(diào)試，最終編譯生成目標(biāo)程序；</p><p>　　(7)整機(jī)聯(lián)調(diào)。在Proteus中進(jìn)行軟件仿真，直至實(shí)現(xiàn)所有預(yù)先設(shè)定的功能要求。</p><p>　　(8)根據(jù)硬件電路原理圖搭建電路，并進(jìn)行電路焊接；</p><p>　　(9)對(duì)硬件電路進(jìn)行測試與調(diào)試，保證無虛焊、短路等故障，將目標(biāo)程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)，再次整機(jī)聯(lián)調(diào)（實(shí)物）；</p>&

23、lt;p>　　(10)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫，提交完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品，由指導(dǎo)老師審閱，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯。</p><p>　　2、 數(shù)碼日歷鐘的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)分析</p><p>　　2.1 數(shù)碼日歷鐘的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)的分析與分解</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)比較復(fù)雜，要考慮的問題很多，故需對(duì)設(shè)計(jì)與制作任務(wù)進(jìn)行分析和分解，使分解后的每一個(gè)子任務(wù)都在能夠容

24、易解決的范圍之內(nèi)。為此，通過對(duì)本設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，將其按硬件和軟件兩個(gè)方面各分解為幾個(gè)模塊。它們分別是：</p><p><b>　　(1) 硬件</b></p><p>　?、俑鶕?jù)所選方案畫出硬件電路原理圖；</p><p>　　②根據(jù)所選方案，列出所需硬件元器件、制作與調(diào)試工具清單（軟硬件）；</p><p>　?、蹨?zhǔn)

25、備制作與調(diào)試工具（軟硬件）；</p><p>　　④照單購買所需元器件并進(jìn)行逐一測試，保證完好；</p><p>　?、莞鶕?jù)硬件電路原理圖搭建電路，并進(jìn)行電路焊接；</p><p>　?、迣?duì)硬件電路進(jìn)行測試與調(diào)試，保證無虛焊、短路等故障；</p><p><b>　　(2) 軟件</b></p><p

26、>　?、?602液晶的顯示，編寫1602液晶的基礎(chǔ)顯示函數(shù)；</p><p>　?、诟鶕?jù)已知日期推算出相應(yīng)的星期幾；</p><p>　?、圻\(yùn)用單片機(jī)的定時(shí)中斷功能實(shí)現(xiàn)電子鐘功能；</p><p>　?、芫帉懓存I掃描程序，能夠識(shí)別按鍵，并通過相應(yīng)的按鍵調(diào)整年份、月份、日期、時(shí)、分；</p><p>　?、輸?shù)字溫度傳感器18b20的使用；

27、</p><p>　　⑥所測溫度結(jié)果數(shù)據(jù)的處理及顯示。</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)方案的論證及選擇</p><p><b>　　(1) 硬件方面：</b></p><p><b>　　主控模塊：</b></p><p>　　單片機(jī)芯片的選擇：考慮到本程序較為復(fù)雜，目標(biāo)程序

28、可能占用存儲(chǔ)空間較大，故應(yīng)選擇程序存儲(chǔ)器容量稍大一些的單片機(jī)芯片較好，但又要顧及盡量降低成本，程序開發(fā)、調(diào)試、載入方便。綜合考慮，決定選用目前占有較大市場份額、技術(shù)成熟、資料豐富的Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)。</p><p>　　晶振的選擇：由于本設(shè)計(jì)決定采用單片機(jī)本身自帶的定時(shí)/計(jì)數(shù)器通過定時(shí)中斷提供秒信號(hào)，這樣可以降低硬件成本，不再采用專用的時(shí)鐘芯片，為了便于計(jì)算定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值和定時(shí)時(shí)長，故

29、采用穩(wěn)定性較高的、固有振蕩頻率為12MHz的石英晶體振蕩器。</p><p><b>　　顯示模塊：</b></p><p>　　顯示模塊既可采用數(shù)碼管顯示，也可采用液晶顯示。數(shù)碼管的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，顯示亮度高，但它也有不少不足之處：當(dāng)顯示的信息量較大時(shí)，所用數(shù)碼管較多，接口電路復(fù)雜，編程麻煩；而且其體積較大，不宜用于便攜式產(chǎn)品，顯示也不夠美觀；當(dāng)其中某一段出現(xiàn)劣化而

30、不能正常顯示時(shí)，需整體更換。字符液晶顯示模塊的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格適中，與單片機(jī)的接口電路簡單，便于編程控制其顯示，體積小、質(zhì)量輕、功耗低（功率為10mW，5V電源供電、工作電流只有2mA）、壽命長、可靠性高、顯示操作簡單，顯示美觀，且顯示的信息量大，特別適合用于便攜式電子產(chǎn)品中作顯示器件。故本設(shè)計(jì)中的顯示模塊決定采用1602圖形液晶顯示器。</p><p><b>　　溫度測量模塊：</b><

31、/p><p>　　溫度測量模塊當(dāng)然可以采用較為簡單的熱敏電阻，其阻值會(huì)隨著周圍環(huán)境溫度的變化而變化。熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是電路及其工作原理都較為簡單，但其測量結(jié)果為模擬量，要讓單片機(jī)去處理其測量結(jié)果，需通過ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）電路，這樣又增加了不少成本，且需熟悉ADC與單片機(jī)的接口電路及其編程，這就增加了開發(fā)的難度和時(shí)間，比較麻煩。當(dāng)然也可采用模擬溫度傳感器，如LM35，它測得的結(jié)果同樣是模擬量，也需通過A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)

32、才能處理，既提高了開發(fā)成本，又增加了開發(fā)難度，故本設(shè)計(jì)放棄采用以上這兩種方案，決定采用美國DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的采用“一線式”接口的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20。相比熱敏電阻，該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是可謂是多多：首先，它的硬件電路非常簡單，與單片機(jī)的接口也很簡單，和單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸只用了一條線。測溫范圍為－55℃～＋125℃，固有測溫分辨率0.5℃。具有耐磨耐碰，體積小，工作電源: 3~5V/DC。非常適合要求。</p>

33、;<p><b>　　按鍵調(diào)整控制模塊：</b></p><p>　　由于筆者對(duì)矩陣式按矩的檢測方法已十分熟悉，故本設(shè)計(jì)中的按鍵調(diào)整模塊決定采用12只彈性小按鍵構(gòu)成矩陣式按鍵檢測方法采用行列反轉(zhuǎn)法。</p><p>　　硬件系統(tǒng)的組成框圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 數(shù)碼日歷鐘硬件系統(tǒng)組成框圖</p>

34、<p><b>　　(2) 軟件方面：</b></p><p><b>　　編程語言選擇：</b></p><p>　　考慮到本設(shè)計(jì)任務(wù)較為復(fù)雜，C語言的模塊化程序設(shè)計(jì)思想能夠較好地解決這個(gè)問題，且用C語言編寫程序，開發(fā)效率高，生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量也較高，執(zhí)行效率高，綜上所述，故本設(shè)計(jì)任務(wù)采用C語言編程。</p><

35、;p><b>　　編譯環(huán)境軟件選擇：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)選用目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)使用最泛的集成開發(fā)編譯軟件——Keil公司的Keil C，它既可用于匯編程言源程序的編輯、編譯，生成目標(biāo)程序，也可用于C語言源程序的編輯、編譯、連接并生成目標(biāo)代碼。</p><p><b>　　仿真軟件選擇：</b></p>&l

36、t;p>　　在焊接硬件電路之前，為避免不必要的麻煩，要對(duì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件仿真，直到仿真運(yùn)行無誤后，再焊接元器件，搭建本設(shè)計(jì)硬件電路。本設(shè)計(jì)選用目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)仿真中最受歡迎的一款軟件——英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的電子電路設(shè)計(jì)與仿真軟件——Proteus。它包括ISIS\ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計(jì)，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的制圖與仿真。Proteus 的軟件

37、仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片以及單片機(jī)外圍電路，例如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用，我們能夠輕易地獲得一個(gè)功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。</p><p>　　Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了具有和其它EDA工具一樣的原理圖制圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能在于其電路仿真是互動(dòng)的，針

38、對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)別的實(shí)時(shí)調(diào)試，如果顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，此外系統(tǒng)還配置有豐富的虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀等。</p><p><b>　　3、 相關(guān)知識(shí)鏈接</b></p><p>　　3.1 51單片機(jī)簡介</p><p>　　3.1.1 51單片機(jī)簡介<

39、/p><p>　　單片機(jī)就是將中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（包括程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM）、I/O接口電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和時(shí)鐘電路等計(jì)算機(jī)基本部件集成在一塊芯片上，具有獨(dú)特功能的單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer，簡寫為SCM）。由于其體積小，主要應(yīng)用在控制領(lǐng)域，所以又被稱為微控制器（Micro Controller Unit，簡寫為MCU）。</p>

40、<p>　　單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，其前身起源于上世紀(jì)70年代研制成功的微處理器（利用大規(guī)模集成電路制造技術(shù)將計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器和控制器集成為一體）。作為一門非常有前途的計(jì)算機(jī)技術(shù)，單片機(jī)一經(jīng)出現(xiàn)就迅速發(fā)展起來。一路走來，單片機(jī)的性能在不斷提高，存儲(chǔ)容量也在不斷增大，而體積、價(jià)格、功耗卻在不斷降低。由于其體積小、控制功能強(qiáng)大、編程靈活、價(jià)格低廉，所以在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?？梢哉f，凡是與控制或簡單計(jì)算有關(guān)的場合，都可以用單片

41、機(jī)來實(shí)現(xiàn)。目前，單片機(jī)已得到了大力推廣和廣泛應(yīng)用，從工業(yè)控制系統(tǒng)到日常工作和生活的方方面面，單片機(jī)的應(yīng)用幾乎無處不在。從形形色色的家用電器、電子玩具、數(shù)碼產(chǎn)品，到各種醫(yī)療器械、智能儀器儀表、通信設(shè)備，大到航空航天、雷達(dá)、導(dǎo)彈等現(xiàn)代化武器裝備，單片機(jī)的身影無處不在。復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中甚至有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作。</p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，可以說，單片機(jī)技術(shù)

42、的出現(xiàn)和發(fā)展給現(xiàn)代電子技術(shù)和控制領(lǐng)域帶來了一場新的革命。以往由硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能現(xiàn)在都能夠使用單片機(jī)通過軟件方式來實(shí)現(xiàn)，這種以軟件取代硬件并能夠提高系統(tǒng)性能的微控制技術(shù)，隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，不斷發(fā)展，日益完善。因此，學(xué)習(xí)單片機(jī)，掌握其應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)，也成為當(dāng)今職業(yè)院校電子信息專業(yè)的學(xué)生必須具備的一項(xiàng)基本技能。</p><p>　　下面談?wù)剢纹瑱C(jī)的發(fā)展情況及其常用系列。</p><

43、;p>　　雖然單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，至今也不到四十年的時(shí)間，但其發(fā)展卻十分迅猛。</p><p>　　1976年，美國的Intel公司在8位微處理器的基礎(chǔ)上首先研制成功了最早的單片機(jī)產(chǎn)品——MCS-48系列單片機(jī)，這是一種低檔的8位單片機(jī)，但它以其體積小、功能全、價(jià)格低、容易嵌入到其他控制產(chǎn)品中等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在MCS-48系列單片機(jī)已經(jīng)完全退出了歷史舞臺(tái)。20世紀(jì)80年代，Intel公司在總結(jié)

44、MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上推出了8位單片機(jī)的第二代產(chǎn)品——MCS-51系列單片機(jī)。雖然它仍然是8位單片機(jī)，但其功能有了很大的增強(qiáng)。其系列產(chǎn)品包括基本型8031/8051/8751/8951、80C31/80C51，增強(qiáng)型8032/8052，改進(jìn)型8044/8344/8744等，其中80C31/80C51采用CHMOS工藝制造，功耗更低。上述單片機(jī)產(chǎn)品的內(nèi)核均是8051內(nèi)核，它們是高檔的8位單片機(jī)。</p><p&

45、gt;　　由于Intel公司主要致力于計(jì)算機(jī)的CPU的研究和開發(fā)，所以該公司在推出MCS-51體系結(jié)構(gòu)后不久，開放了8051內(nèi)核技術(shù)，授權(quán)一些廠商以MCS-51系列單片機(jī)為核心生產(chǎn)各自的單片機(jī)，為單片機(jī)的發(fā)展起了很大作用。隨后世界各大半導(dǎo)體公司依靠自己的優(yōu)勢(shì)，爭相研究和開發(fā)單片機(jī)，發(fā)展了MCS-51單片機(jī)，創(chuàng)造了許多各具特色的單片機(jī)產(chǎn)品，成為事實(shí)上的8位單片機(jī)主流和經(jīng)典。這些單片機(jī)統(tǒng)稱MCS-51系列單片機(jī)，它們與MCS-51單片機(jī)兼容

46、，又各具特點(diǎn)。</p><p>　　目前，全世界生產(chǎn)單片機(jī)的廠家不計(jì)其數(shù)，單片機(jī)的型號(hào)也五花八門。值得一提的是，本設(shè)計(jì)中所采用的AT89S52單片機(jī)是Atmel公司的產(chǎn)品，它擁有與MCS-51單片機(jī)同樣的內(nèi)核和引腳排列，它除了具有和MCS-51單片機(jī)的全部功能外，還內(nèi)置了一些非常實(shí)用的功能。例如，它采用Flash ROM、支持ISP（在系統(tǒng)可編程）功能，可以反復(fù)快速擦寫，因此程序?qū)懭牒驼{(diào)試非常方便，使得我們?cè)趯懭?/p>

47、程序時(shí)不需再依靠傳統(tǒng)的編程器，只需使用它所支持的專用ISP軟件就可輕易將程序?qū)懭?，它改變了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式和開發(fā)運(yùn)行條件，此外它還增加了一些外部接口功能，內(nèi)置有看門狗。AT89S52是目前占有較大市場份額、性能卓越的典型的51系列單片機(jī)。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)的主要參數(shù)如下：</p><p>　　8KB在系統(tǒng)可編程Flash ROM存儲(chǔ)器。</p>

48、<p>　　片內(nèi)256B RAM存儲(chǔ)器。</p><p>　　工作電源電壓：4.0V~5.5V。</p><p>　　可重復(fù)擦寫1000次。</p><p>　　時(shí)鐘頻率0Hz~33MHz。</p><p><b>　　加密結(jié)構(gòu)：三級(jí)。</b></p><p>　　可編程并行I/O口：

49、4×8位。</p><p>　　定時(shí)/計(jì)數(shù)器：3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器。</p><p>　　中斷源：8個(gè)可編程中斷源。</p><p>　　全雙工UART串行通道。</p><p>　　具有低功耗空閑工作模式和掉電保持模式。</p><p>　　內(nèi)置看門狗定時(shí)器和復(fù)位電路。</p><

50、;p><b>　　雙數(shù)據(jù)指針。</b></p><p>　　3.1.2 51單片機(jī)引腳功能介紹</p><p>　　單片機(jī)就是一塊集成電路，在使用其之前，必須先了解其外部引腳功能。51單片機(jī)有多種封裝方式，下面以DIP-40封裝為例介紹其引腳功能。DIP-40封裝的AT89S52單片機(jī)實(shí)物圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1

51、 DIP-40封裝的AT89S52單片機(jī)實(shí)物圖</p><p>　　由于受到集成電路芯片引腳數(shù)目的限制，許多引腳具有雙重功能。AT89S52單片機(jī)的引腳排列如圖3-2所示。按其功能類別來劃分，這40個(gè)引腳可分為以下四類：電源引腳、時(shí)鐘引腳、I/O接口引腳、編程控制引腳。各引腳功能介紹如下。</p><p>　　(1) 電源引腳Vcc和GND</p><p>　　集成

52、電路都需要電源供電才能正常工作，單片機(jī)也不例外。采用DIP-40封裝的AT89S52單片機(jī)的第40腳Vcc為電源正極輸入端，一般接+5V，第20腳GND為電源負(fù)極輸入端，接電源負(fù)極，也作為電路中的公共接地端。</p><p>　　圖3-2 DIP-40封裝的AT89S52單片機(jī)外部引腳圖</p><p>　　(2) 時(shí)鐘引腳XTAL1和XTAL2</p><p>

53、　　第19腳XTAL1為片內(nèi)振蕩電路輸入端，第18腳XTAL2為片內(nèi)振蕩電路輸出端。在使用片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生電路時(shí)，這兩個(gè)引腳用于外接石英晶體和振蕩電容（取值一般為10p~30p），此時(shí)晶振頻率即為時(shí)鐘振蕩頻率；在使用片外時(shí)鐘電路時(shí)，這兩個(gè)引腳用于外接外部時(shí)鐘源。需要說明的是：本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩電路，所以這兩個(gè)引腳外接石英晶體和振蕩電容。為便于計(jì)算定時(shí)器的初始值及定時(shí)時(shí)間，晶振頻率為12MHz。</p><p&g

54、t;　　(3) 并行I/O接口引腳</p><p>　　AT89S52單片機(jī)共有4個(gè)8位并行I/O口，分別為P0、P1、P2、P3(字母P為英文單詞Port(意為“端口”)的第一個(gè)字母)，每個(gè)I/O口均有8位，分別表示成Pm.n的形式（m=0,1,2,3；n=0,1,2,3,4,5,6,7）,在用C語言寫程序時(shí)則應(yīng)寫成Pm^n的形式。</p><p>　　P0口（第39~30腳，其中第39

55、腳為P0.0，即最低位，第32腳為P0.7，即最高位，其余依此遞推）為8位雙向三態(tài)I/O口。值得注意的是，P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能正常輸出高電平，因此P0口在作為通用I/O口作基本輸入輸出使用時(shí)必須外接上拉電阻，否則應(yīng)輸出高電平時(shí)為高阻態(tài)，無法正常輸出高電平。上拉電阻阻值一般取10K。P0口除了作為I/O口使用外，在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)還作為低8位地址總線和數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用。本設(shè)計(jì)中的1602液晶顯示器的數(shù)據(jù)總線就是與P0口連接的，已外接上拉

56、電阻。</p><p>　　P1口（第1~8腳，其中第1腳為P1.0，即最低位，第8腳為P1.7，即最高位，其余遞推）為8位準(zhǔn)雙向并行I/O口。P1口內(nèi)部已接有上拉電阻，故在使用時(shí)無需再接上拉電阻。P1口功能較為簡單，僅作基本I/O口使用，沒有第二功能。本設(shè)計(jì)中用P1口作為矩陣式按鍵接口使用。</p><p>　　P2口（第21~28腳，其中第21腳為P2.0，即最低位，第28腳為P2.7

57、，即最高位，其余遞推）為8位準(zhǔn)雙向并行I/O口。P2口內(nèi)部也已接有上拉電阻，故在使用時(shí)無需再接上拉電阻。P2口除了作為I/O口使用外，在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)還作為高8位地址總線使用。</p><p>　　P3口（第10~17腳，其中第10腳為P3.0，即最低位，第17腳為P3.7，即最高位，其余遞推）作為第一功能使用時(shí)為普通的8位并行I/O口，在使用時(shí)也無需再接上拉電阻。需要強(qiáng)調(diào)的是：P3口的每個(gè)引腳又各自具有非常重要的第

58、二功能。P3口的每個(gè)引腳的第二功能如表3-1所示。</p><p>　　注意：P3口每個(gè)引腳各自具有的第二功能都是比較重要的控制信號(hào)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)優(yōu)先滿足第二功能使用需要，然后再用剩余的口線作為數(shù)據(jù)的輸入和輸出使用。由于本設(shè)計(jì)中不涉及到P3口第二功能的使用，故不再對(duì)P3口的第二功能作詳細(xì)介紹。</p><p>　　以上四個(gè)I/O口既可字節(jié)操作（8位同時(shí)并行輸入輸出），亦可位操作（即每根口

59、線均可獨(dú)立控制）</p><p>　　表3-1 AT89S52單片機(jī)P3口的第二功能</p><p>　　(4) 編程控制引腳</p><p>　　第9腳RST/Vpd為復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)RST端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)即可使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，完成一系列初始化操作。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，使片內(nèi)各特殊功能寄存器的內(nèi)容復(fù)位到初始狀態(tài)，程序計(jì)數(shù)器PC的值歸零，即指向R

60、OM的第一個(gè)單元。復(fù)位操作還使4個(gè)并行I/O口的每根口線都置為高電平狀態(tài)。除作為復(fù)位信號(hào)輸入外，該引腳也具有不太常用的第二功能，即作為片內(nèi)RAM的備用電源輸入端。一旦電源斷電或者電壓降到一定值時(shí)，可通過該引腳為片內(nèi)RAM供電，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失，且上電后能夠繼續(xù)工作。</p><p>　　第29腳為外部ROM的讀選通信號(hào)，當(dāng)訪問片外擴(kuò)展ROM時(shí)，只有該引腳為低電平有效信號(hào)，才能選通片外程序存儲(chǔ)器對(duì)其進(jìn)

61、行讀操作。本設(shè)計(jì)中無外接擴(kuò)展ROM，不涉及對(duì)該引腳的使用，故懸空。</p><p>　　第30腳ALE/為地址鎖存使能/片內(nèi)ROM編程脈沖信號(hào)輸入端。在單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳作第一功能使用，用于控制把P0口提供的低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的隔離。在沒有訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳以時(shí)鐘周期頻率的6分頻固定頻率輸出，因此可作為外部時(shí)鐘，或可作為外部定時(shí)脈沖使用。該引腳的第二功能為片內(nèi)RO

62、M的編程脈沖輸入端。這是為兼容以往的低版本單片機(jī)而設(shè)置的。以往低版本單片機(jī)的片內(nèi)ROM要靠編程脈沖才能將程序?qū)懭?，而AT89S52支持ISP功能，無需編程脈沖輸入。本設(shè)計(jì)中既沒有擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，往片內(nèi)ROM寫入程序時(shí)也無需編程脈沖輸入，故不涉及該引腳的使用，故閑置。</p><p>　　第31腳/Vpp具有雙重功能。其第一功能為訪問片內(nèi)、片外ROM的控制信號(hào)，當(dāng)該引腳接低電平時(shí)，CPU對(duì)ROM的訪問限定在片外RO

63、M（對(duì)于片內(nèi)沒有ROM的單片機(jī)，如8031，CPU只能訪問片外ROM，則該引腳一直是接低電平的）；當(dāng)該引腳接高電平時(shí)，CPU對(duì)ROM的訪問方式為，如果地址不超過片內(nèi)ROM的存儲(chǔ)單元范圍，則訪問片內(nèi)ROM（低端地址），當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)所標(biāo)志的存儲(chǔ)單元超出片內(nèi)ROM范圍時(shí)（高端地址），則自動(dòng)延伸至片外ROM（即只能訪問片外ROM的高端存儲(chǔ)單元）。該引腳的第二功能Vpp用于對(duì)片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)（如8751），對(duì)其內(nèi)部EPROM寫入程序時(shí)作編

64、程電壓輸入端。本設(shè)計(jì)中采用的AT89S52單片機(jī)片內(nèi)含有8KB Flash ROM，其存儲(chǔ)容量已能滿足需求，無需擴(kuò)展片外ROM，且AT89S52單片機(jī)支持ISP（在系統(tǒng)可編程）功能，無需編程電壓輸入，故此引腳直接接高電平（與第40腳電源正極相連），僅限于對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的訪問。</p><p>　　3.2 由已知日期推算星期幾</p><p>　　3.2.1如何判斷一個(gè)年份是否是閏年<

65、;/p><p>　　數(shù)碼日歷鐘顯示的年份如果是閏年，則2月為29天，否則為28天。在本設(shè)計(jì)任務(wù)中，無論是日期的調(diào)整，還是星期幾的推算，都涉及到閏年的判斷。查閱相關(guān)資料可知，如果一個(gè)年份是閏年，則該年份必然滿足以下兩個(gè)條件其中之一：</p><p>　　(1) 年份是4的整數(shù)倍但不是100的整數(shù)倍；</p><p>　　(2) 年份是400的整數(shù)倍。</p>

66、<p>　　只要年份能滿足以上兩個(gè)條件其中之一，便可判定是閏年，否則不是閏年。于是，不難寫出判斷一個(gè)年份是否閏年的函數(shù)如下：</p><p>　　bit leap(int year) //判斷是否閏年函數(shù)</p><p>　　{ return(year%4==0&&year%100!=0||year%400==0); }//閏年的條件</p>

67、<p>　　該函數(shù)的類型為C51中擴(kuò)展的bit型（即位類型），這種類型的函數(shù)的返回值只能是0或1，不能為其它值。具體到本函數(shù)，若年份能滿足閏年的條件則返回1，否則返回0。</p><p>　　3.2.2由已知日期如何推算星期幾</p><p>　　我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常會(huì)遇到這樣的問題，忘記了某年某月某日是星期幾，特別是一些重大節(jié)日或是一些值得紀(jì)念的日子，這就是星期幾的推算問題

68、。那么，如何由一個(gè)已知日期推算出是星期幾呢？</p><p>　　人們一般會(huì)采用這樣的方法：從一個(gè)已知星期幾的某天開始推算，先計(jì)算已知星期幾的這一天距要推算的那天共相差幾天，由于星期是7天一輪回的，故可以將相差的天數(shù)除以7取余數(shù)，再用已知的那天星期幾加上余數(shù)，就可以推算出要計(jì)算的這天是星期幾了。在此，我們也采用類似的方法進(jìn)行推算。已知公元元年1月1日正好是星期一，那么，只需計(jì)算出從公元元年1月1日到要推算的這一天

69、總共多少天（s），再用天數(shù)s除以7取余數(shù)，余0則說明正好夠整數(shù)個(gè)星期，則要推算的這一天正好就是一個(gè)星期的最后一天，也就是星期日；余1則說明整數(shù)個(gè)星期還多一天，那么要推算的這一天就是星期一了；依次類推，余2就是星期二，余3就是星期三.……。但是我們?cè)谟?jì)算天數(shù)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)由于中間會(huì)經(jīng)歷平年（365天）、閏年（366天），每年的不同月份天數(shù)也不相同，這樣算來，計(jì)算量是很大的，計(jì)算也十分不便。有沒有改進(jìn)的方法呢？我們不妨這樣來考慮：如果一個(gè)年份是平

70、年，則該年有365天，也就是52個(gè)星期多一天；如果一個(gè)年份是閏年，則該年有366天，也就是52個(gè)星期多兩天；于是，對(duì)于以前的年份，如果是平年，則只計(jì)為一天（扣除其中的整數(shù)個(gè)星期），同理，如果是閏年，則計(jì)為兩天。</p><p>　　再進(jìn)一步，把要推算的這一年之前的所有年份都先按平年計(jì)算，則之前有多少年，就有多少天（一個(gè)平年只計(jì)一天，其中的整數(shù)個(gè)星期已扣除）。設(shè)要推算的年份為y，則之前有y-1個(gè)年份，就計(jì)為y-1天

71、。其中y-1個(gè)年份中有若干個(gè)年份是閏年，由于閏年比平年多一天（平年2月28天，閏年2月29天，閏年和平年的其它相應(yīng)月份的天數(shù)是一樣的，只有2月份不同），則需再加上閏年的個(gè)數(shù)，于是可以算出y年之前有(y-1) +(y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400天。注意：先把之前y-1年中凡是4的整數(shù)倍的年份都暫按閏年計(jì)算，然后再去掉是100的整數(shù)倍的年份，再加上是400的整數(shù)倍的年份，即可算出y年之前有之少天了（整數(shù)個(gè)星期已扣除）。

72、</p><p>　　然后再計(jì)算要推算的這一天是當(dāng)年的第多少天，這個(gè)不難計(jì)算。如果要推算的日子在該年的前兩個(gè)月，則與該年是否閏年無關(guān)；如果是2月份以后的月份，可以先按平年計(jì)算，如果是閏年，則再加上一天（因?yàn)殚c年的2月份比平年的2月份多一天）。這樣，就可以對(duì)要推算的日子所在的月份進(jìn)行測試，并按各種情況計(jì)算出要推算的這一天所在的月份之前當(dāng)年已過了多少天，再加上要推算的這一天是當(dāng)月的第幾天，就可以算出要推算的這一天是當(dāng)

73、年的第多少天了。用之前所算出的當(dāng)年之前的總天數(shù)加上要推算的這一天是當(dāng)年的多少天，如此計(jì)算出總天數(shù)，再用這個(gè)總天數(shù)除以7取余數(shù)，余0則是星期日，余1則是星期一，余2則是星期二，……如此等等。</p><p>　　由已知日期推算星期幾的函數(shù)的參考源代碼如下：</p><p>　　char tuisuan(int y, char m, char d) //根據(jù)已知日期推算星期幾</p&g

74、t;<p>　　{ int s; //變量s用于存放總天數(shù)</p><p>　　switch (m)</p><p>　　{ case 1: s=0; break; </p><p>　　//如果欲推算的這一天在1月份，則當(dāng)月之前經(jīng)歷了0天</p><p>　　case 2: s=31;break;</p>

75、<p>　　case 3: s=59; break;</p><p>　　case 4: s=90;break;</p><p>　　case 5: s=120; break;</p><p>　　case 6: s=151;break;</p><p>　　case 7: s=181; break;</p>&l

76、t;p>　　case 8: s=212;break;</p><p>　　case 9: s=243; break;</p><p>　　case 10: s=273;break;</p><p>　　case 11: s=304; break;</p><p>　　case 12: s=334;break;</p>&l

77、t;p><b>　　}</b></p><p>　　if(m>2&&leap(y)) s=s+1;</p><p><b>　　s=s+d;</b></p><p>　　s=s+(y-1)+(y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400;</p><p>　　re

78、turn (s%7);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　程序運(yùn)行期間，通過按鍵調(diào)整日期，運(yùn)行結(jié)果測試如表3-2所示：</p><p>　　表3-2 星期計(jì)算問題測試數(shù)據(jù)表</p><p>　　3.3 1602字符液晶的使用</p><p><b>　　3.

79、3.1液晶概述</b></p><p>　　液晶(Liquid Crystal)是一種高分子材料，由于它具有特殊的物理、化學(xué)、光學(xué)特性，被廣泛地應(yīng)用在各種輕薄型顯示器上，如手機(jī)屏幕、筆記本電腦顯示屏及各種便攜式電子信息產(chǎn)品中。</p><p>　　液晶顯示器(Liquid Crystal Display,簡寫為LCD)的主要顯示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

80、管構(gòu)成畫面。為敘述方便，通常把各種液晶顯示器都直接叫做液晶。</p><p>　　液晶顯示器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低（功率為10mW，5V電源供電、工作電流只有2mA）、可靠性高、顯示操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在各種便攜式電子信息產(chǎn)品中作顯示器件。特別是電池供電的單片機(jī)產(chǎn)品中，液晶顯示器幾乎是必選的顯示器件。但是，液晶也有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，那就是其使用的溫度范圍很窄，通用型液晶正常工作溫度范圍為0℃~+55 ℃

81、，存儲(chǔ)溫度范圍為-20℃~+60 ℃。即使是寬溫級(jí)液晶，其正常工作溫度范圍也僅為-20℃~+70 ℃，存儲(chǔ)溫度范圍為-30℃~+80 ℃。（高寒地區(qū)難以正常工作）。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。</p><p>　　按照能夠顯示的字符個(gè)數(shù)和行數(shù)，液晶有多種型號(hào)（如1602、0801等，它們屬于字符液晶，只能用于顯示英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及其他一些ASCII字符，不可用來顯示漢字。字符液晶顯示的

82、是點(diǎn)陣字符，有5×7、5×10兩種點(diǎn)陣字型可編程選擇，每一個(gè)字符位可顯示一個(gè)ASCII碼字符。1602意即每行可顯示16個(gè)字符，一共可以顯示兩行）。也有的液晶型號(hào)是按照液晶顯示點(diǎn)陣的行、列數(shù)來命名的，如：12232、12864、320240，這些都是圖形液晶，可用于顯示圖形與漢字。12864意即橫向有128列、豎向有64行的點(diǎn)陣，通過編程控制讓其中哪些點(diǎn)亮、哪些點(diǎn)不亮，就可以顯示一個(gè)特定的畫面。</p>

83、<p>　　根據(jù)顯示的色彩，液晶還可分為單（色）顯液晶和彩（色）顯液晶。</p><p>　　根據(jù)操作的方式不同，液晶還可分為串行操作方式與并行操作方式。目前，市場上的1602液晶以并行操作方式居多。</p><p>　　3.3.2 LCM引腳功能介紹</p><p>　　通常將LCD控制器、顯示器及RAM（用于存儲(chǔ)顯示的數(shù)據(jù)）、ROM（用于存放指令）連

84、接在一塊印刷電路板上，稱為液晶顯示控制模塊（LCM）。1602液晶顯示模塊有16個(gè)引腳，其引腳功能介紹如表3-3所示：</p><p>　　表3-3 1602液晶顯示模塊引腳功能表</p><p><b>　　引腳功能說明：</b></p><p>　　第1腳、第2腳為整個(gè)LCM模塊的電源端，第15腳、第16腳為背部光源的電源正、負(fù)極。引腳如此

85、設(shè)置，第1腳和第16腳均是接地，第2腳和第15腳均是電源正極，即使插錯(cuò)，最多導(dǎo)致液晶不能正常工作顯示，但不至于燒壞液晶。</p><p>　　RS為存儲(chǔ)器選擇位，RS=1，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫，RS=0，對(duì)指令存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫。</p><p>　　為讀寫控制信號(hào)，=1，對(duì)模塊進(jìn)行讀操作；=0，對(duì)模塊進(jìn)行寫操作。</p><p>　　EN為LCM模塊的使能控制端，正脈

86、沖有效。</p><p>　　~為LCM的數(shù)據(jù)/指令總線。</p><p>　　、控制讀、寫存儲(chǔ)器操作格式如表3-4所示：</p><p>　　表3-4 RS、的功能描述</p><p>　　3.3.3 LCD1602字符液晶顯示模塊指令集</p><p>　　LCD1602字符液晶顯示模塊指令集如表3-6所示。&l

87、t;/p><p><b>　　必要說明：</b></p><p>　　(1) BF為LCD控制模塊的“忙”標(biāo)志位。BF=1，LCD控制模塊忙，不能接收任何指令或數(shù)據(jù)；BF=0，LCD控制模塊不忙，可以接收指令或數(shù)據(jù)。向LCD控制模塊發(fā)送指令或數(shù)據(jù)前應(yīng)先查詢BF狀態(tài)。</p><p>　　(2) DDRAM為LCD顯示控制模塊的顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它共有

88、80個(gè)單元，分為兩行，其中每行的前16個(gè)單元可顯示。每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)獨(dú)立的編號(hào)即地址。當(dāng)前活動(dòng)單元的地址存放在地址計(jì)數(shù)器AC中。</p><p>　　CGRAM為LCD顯示控制模塊的字符發(fā)生存儲(chǔ)器，共64個(gè)單元，用于存放自定義字符。</p><p>　　S/和R/的功能如表3-5所示，LCM的常用指令匯總?cè)绫?-7所示。</p><p>　　表3-5 S/和R

89、/的功能說明表</p><p>　　表3-6 LCD1602字符液晶顯示模塊指令集</p><p>　　表3-7 LCM的常用指令匯總表</p><p>　　3.3.4 LCD1602字符液晶顯示模塊與單片機(jī)的接口</p><p>　　LCD1602字符液晶顯示模塊與單片機(jī)的硬件連接如圖3-3所示。</p><p&g

90、t;　　圖3-3 LCD1602字符液晶顯示模塊與單片機(jī)的硬件連接圖</p><p>　　3.3.5 LCD1602字符液晶顯示模塊的基礎(chǔ)函數(shù)</p><p><b>　　(1) 引腳定義：</b></p><p>　　sbit RS=P2^4; //*定義液晶模塊的數(shù)據(jù)/指令存儲(chǔ)器選擇位*/</p><p>

91、　　sbit RW=P2^5; //定義液晶模塊的讀/寫控制選擇位*/</p><p>　　sbit EN=P2^6; /定義液晶模塊的使能端</p><p>　　(2) 向1602液晶顯示模塊寫指令函數(shù)：</p><p>　　void write_cmd(unsigned char cmd) //形式參數(shù)cmd為要寫入的指令</p>

92、<p>　　{ RS=0; //對(duì)指令存儲(chǔ)器進(jìn)行寫操作，初始化時(shí)已定義為寫操作</p><p>　　P0=cmd; //將要寫入的指令送到指令總線上以便寫入液晶模塊</p><p>　　delay(10); //稍作延時(shí)，以待指令數(shù)據(jù)穩(wěn)定</p><p>　　EN=1; //將使能端置高電平，使其有效，以便向液晶模塊寫入指令</p&

93、gt;<p>　　delay(10); //加以延時(shí)，以便將指令寫入到液晶模塊</p><p>　　EN=0; //將使能端復(fù)位至低電平狀態(tài)，為下次操作做準(zhǔn)備 }</p><p>　　(3) 向1602液晶顯示模塊寫數(shù)據(jù)函數(shù)：</p><p>　　void write_dat(unsigned char dat) //形式參數(shù)dat為要寫入的

94、數(shù)據(jù)</p><p>　　{ RS=1; //對(duì)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(DDRAM)進(jìn)行寫操作</p><p>　　P0=dat; //將要寫入的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上以便寫入液晶模塊</p><p>　　delay(10); //稍作延時(shí)，以便使數(shù)據(jù)穩(wěn)定</p><p>　　EN=1; //將使能端置高電平使其有效，以便向液晶模塊寫入數(shù)據(jù)&

95、lt;/p><p>　　delay(10); //加以延時(shí)，以便將數(shù)據(jù)寫入到DDRAM</p><p>　　EN=0; //將使能端復(fù)位至低電平狀態(tài)，為下次操作做準(zhǔn)備 }</p><p>　　(4) 1602液晶顯示模塊的初始化函數(shù)：</p><p>　　void LCD_init( ) //1602液晶顯示模塊的初始化函數(shù)</p

96、><p>　　{ EN=0; //將使能端復(fù)位至低電平狀態(tài)，為對(duì)液晶模塊操作做準(zhǔn)備</p><p><b>　　RW=0; </b></p><p>　　//由于現(xiàn)只對(duì)液晶模塊進(jìn)行寫操作，故將LCD模塊的讀寫控制端置低電平</p><p>　　write_cmd(0x38); //設(shè)置為8位數(shù)據(jù)總線，雙行顯示，采用5

97、×7點(diǎn)陣</p><p>　　write_cmd(0x0c); //開顯示關(guān)光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍</p><p>　　write_cmd(0x06); /*設(shè)置地址計(jì)數(shù)器AC為加法計(jì)數(shù)方式，即自動(dòng)加1計(jì)數(shù)，光標(biāo)右移，顯示畫面不移動(dòng) */</p><p>　　write_cmd(0x01); </p><p>　　// 清屏，清除D

98、DRAM中原有內(nèi)容，AC復(fù)位至第一行首地址。}</p><p>　　(5) 1602液晶顯示模塊的顯示函數(shù)定義如下：</p><p>　　void display( )</p><p>　　{ unsigned char i;</p><p>　　write_cmd(0x80); //設(shè)定第一行的首地址</p><p

99、>　　for(i=0;i<16;i++) //逐個(gè)寫入第一行的各個(gè)字符</p><p>　　write_dat(first[i]);</p><p>　　write_cmd(0xc0); //設(shè)定第二行的首地址</p><p>　　for(i=0;i<16;i++) //逐個(gè)寫入第二行的各個(gè)字符</p><p>

100、;　　write_dat(second[i]); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　說明：在源程序預(yù)包含的頭文件head.h中已定義兩個(gè)數(shù)組first[16]和second[16]，分別用于存放液晶的兩行要顯示的內(nèi)容。</p><p>　　3.4 51單片機(jī)中的中斷與定時(shí)</p><p>　　

101、3.4.1 51單片機(jī)中的中斷</p><p>　　中斷功能是單片機(jī)的一個(gè)非常重要的功能，中斷系統(tǒng)也是單片機(jī)中非常重要的組成部分，它是為了使單片機(jī)能夠?qū)ν獠炕騼?nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件實(shí)時(shí)處理而設(shè)置的。中斷功能的存在，在很大程度上提高了單片機(jī)的實(shí)時(shí)處理能力，是單片機(jī)學(xué)習(xí)者必須掌握的重要內(nèi)容。我們不但要了解單片機(jī)中斷系統(tǒng)的資源配置情況，還要掌握通過相關(guān)的特殊功能寄存器打開和關(guān)閉中斷源、設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)，掌握中斷服務(wù)程序的編寫

102、方法。</p><p><b>　　(1) 中斷的概念</b></p><p>　　對(duì)于單片機(jī)來講，中斷是指CPU正在執(zhí)行主程序的過程中，由于CPU之外的某種原因，有必要暫停主程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行相應(yīng)的處理（中斷服務(wù)）程序。待處理程序結(jié)束之后，再返回原程序斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行，這一過程稱為中斷。</p><p>　　引起中斷的事件稱為中斷源。51單

103、片機(jī)中共有5種中斷源：兩個(gè)外部中斷（、）、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷（T0、T1）和一個(gè)串行口通信中斷。</p><p>　　(2) 51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)</p><p>　　51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　由圖3-4可知，51單片機(jī)系統(tǒng)中用于

104、定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷控制的寄存器為TCON，中斷允許寄存器IE來控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止及中斷的開關(guān)。</p><p>　　51單片機(jī)內(nèi)部有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，分別是T0和T1。52單片機(jī)則比51單片機(jī)擴(kuò)展了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)就會(huì)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。關(guān)于51單片機(jī)的定時(shí)器中斷，后面將有詳細(xì)介紹。</p><p><b>　　(3) 中斷標(biāo)志</

105、b></p><p>　　TCON即定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器，這是一個(gè)可位尋址的8位特殊功能寄存器，即可以對(duì)其每一位單獨(dú)進(jìn)行操作。它不僅與兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的中斷有關(guān)，也與兩個(gè)外部中斷源有關(guān)。它可以用來控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止，標(biāo)志定時(shí)/計(jì)數(shù)器是否計(jì)滿溢出和中斷情況，還可以設(shè)定兩個(gè)外部中斷的觸發(fā)方式、標(biāo)志外部中斷請(qǐng)求是否觸發(fā)。因此，它又被稱為中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，TCON的全部位均被清0。其各位

106、名稱如表3-8所示。</p><p>　　表3-8 定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON的各位功能說明</p><p>　　TCON寄存器中和定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷有關(guān)的位的功能介紹如下：</p><p>　　TR0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0（T0）的啟動(dòng)控制位。當(dāng)TR0=1時(shí)，T0啟動(dòng)計(jì)數(shù)；當(dāng)TR0=0時(shí)，T0停止計(jì)數(shù)；</p><p>　　TF0：定時(shí)/計(jì)

107、數(shù)器0（T0）的溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0計(jì)滿溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)將TF0置1，并向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)將該位清0，不需用專門的語句將該位清0。需要說明的是：如果使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器的中斷功能，則該位完全不用人為操作，硬件電路會(huì)自動(dòng)將該位置1、清0，但是如果中斷被屏蔽，使用軟件查詢方式去處理該位時(shí)，則需用專門語句將該位清0。</p><p>　　TR1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器

108、1（T1）的啟動(dòng)控制位。其功能及使用方法同TR0。</p><p>　　TF1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（T1）的溢出中斷標(biāo)志位。其功能及使用方法同TF0。</p><p>　　其余四位與外部中斷相關(guān)，是兩個(gè)外部中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位和觸發(fā)方式控制位，本設(shè)計(jì)不涉及，故不再贅述。</p><p>　　(4) 中斷允計(jì)寄存器IE</p><p>　　在MCS

109、-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或禁止是在中斷允許寄存器IE中設(shè)置的。IE也是一個(gè)可位尋址的8位特殊功能寄存器，即可以對(duì)其每一位單獨(dú)進(jìn)行操作，當(dāng)然也可以進(jìn)行整體字節(jié)操作。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，IE全部被清0。其各位定義如表3-9所示。</p><p>　　表3-9 中斷允許寄存器IE的各位功能定義</p><p>　　中斷允許寄存器IE中和定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷有關(guān)的位的功能定義說明如下：<

110、/p><p>　　EA：即Enable All的縮寫，全局中斷允許控制位。當(dāng)EA=0時(shí)，則所有中斷均被禁止；當(dāng)EA=1時(shí)，全局中斷允許打開，在此條件下，由各個(gè)中斷源的中斷控制位確定相應(yīng)的中斷允許或禁止。換言之，EA就是各種中斷源的總開關(guān)。</p><p>　　ET0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的中斷允許位。如果ET0置1，則允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷，否則禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷。</p>&l

111、t;p>　　ET1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的中斷允許位。如果ET1置1，則允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷，否則禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷。</p><p>　　例如：如果我們要設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許，其他中斷不允許，則IE寄存器各位取值如表3-10所示。</p><p>　　表3-10 IE寄存器的各位取值</p><p>　　即IE=0x82。當(dāng)然，我們也可以用位操作

112、指令來實(shí)現(xiàn)：EA=1，ET0=1。</p><p>　　(5) 中斷初始化及中斷服務(wù)程序結(jié)構(gòu)</p><p>　　中斷初始化實(shí)質(zhì)上就是對(duì)與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器TCON、IE進(jìn)行管理和控制，具體實(shí)施如下：</p><p>　　① CPU的開、關(guān)中斷（即全局中斷允許控制位的打開與關(guān)閉，EA=1或EA=0）；</p><p>　?、?具體中斷源