多功能家庭信息牌 毕业论文.doc

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1、顺德职业技术学院 毕 业 设 计 题 目 多功能家庭信息牌多功能家庭信息牌 系 别 电子与信息工程系 年级专业 10 级电子信息工程技术（智能家电） 学生姓名 指导教师 教研室负责人 答辩日期 2013 年 6 月 2 日 顺德职业技术学院毕业论文任务书顺德职业技术学院毕业论文任务书 电子与信息工程系 电子信息工程技术（智能家电）专业 10 家电 2 班 指导教师： 系主任： 一、毕业论文课题 多功能家庭信息牌 二、毕业论文内容和目标 本设计是利用 DXP 技术，进行画图、封装、布线、印制、腐蚀、打孔、焊接。家 庭信息牌的硬件部分采用 STC12C5A60S2 单片机为主控制芯片， DS18B

2、20、DS1302、LCD12864 等组成外围电路。软件部分主要是基于 51 单片机的 C 语 言程序，编程环境是 keil。使至最后实现对时间、温度、家庭用电功率的显示，并能 自动对液晶屏进行亮度调节，使其更加节能。 三、参考资料 1黄明强. DS1302 在单片机系统中的应用J. 保定师范专科学校学报 ,2004,(2). 2广州周立功单片机发展有限公司.DS1302 涓流充电时钟保持芯片的原理与应用. Http:/. 3孙育才.MCS-51 系列单片微型计算机及其应用M.南京:东南大学出版社，2004.6. 4杨爱鹤:液晶显示模块驱动调试技术J:电子产品世界:2006 年 17 期 5

3、陈彩蓉,胡飞:基于 DS18B20 的温室温度控制系统设计J:安徽农业科学:2009 年 36 期 6光电耦合器 pc817 中文资料:http:/ 四、毕业论文课题时间： 2013 年 01 月 21 日至 2013 年 06 月 2 日 五、进度安排： 周 次工作内容预定目标及检查方式 12对电路进行完善，修改绘制出完整电路图 34完成 PCB 板的绘制、完成初步论文绘制出最终图，完成论文初稿 56腐蚀 PCB 板，装配元器件做出产品雏形 78编写程序分步实现单个功能 910调试产品功能实现全部功能 1112调整论文格式完成论文 1314系统检测作品与论文提交作品与论文 六、备注： 1、

4、本任务书一式三份，系、指导教师和学生各执一份； 2、 学生须将此任务书按装订要求进行装订。 目录目录 第一章 绪论 .1 11 课题的背景和意义1 12 家庭信息牌的现状和发展1 第二章 家庭信息牌的方案设计 .3 21 家庭信息牌的简单模拟方案3 22 家庭信息牌的各模块功能概述3 第三章 硬件电路模块各关键元件介绍 .4 31 电源模块4 32 主控制模块4 33 时钟模块6 34 电流电压取样模块7 35 自动调节亮度模块7 36 温度检测模块8 37 显示模块9 3.7.1 液晶模块接口功能9 3.7.2 RS,R/W 配合功能.10 3.7.3 控制指令11 3.7.4 液晶显示器介

5、绍与用法13 第四章 作品制作与安装调试 .14 41 作品的制作过程15 4.1.1 PCB 板的制作：.15 4.1.2 PCB 板的焊接.15 42 电路测试15 4.2.1 自动调节亮度模块15 4.2.2 电压电流采样模块16 4.2.3 时钟模块16 4.2.4 其它模块16 43 测试总结的产品性能16 总结 .18 附录 1 电子元器件清单 20 附录 2 电流电压检测电路 21 附录 3 主控及其它功能模块电路 22 致谢 .23 摘 要 该多功能家庭信息牌，主要是对时间、温度、家庭用电功率的显示，并能自 动对液晶屏进行亮度调节，使其更加节能。该家庭信息牌的硬件部分采用 ST

6、C12C5A60S2 单片机为主控制芯片，DS18B20、DS1302、LCD12864 等组成外围电 路。本设计将制作一种基于单片机控制的带实时温度显示、具有定时功能的家庭 信息牌。传统的家庭信息牌大都体积大，功耗大，显示不准确等特点。为了缩小 体积，减小功耗，使其变得小巧灵敏，本设计加入了时钟芯片 DS1302，可对时间 进行准确记时。另外本设计具有显示实时温度的功能。传统的温度传感器系统大 都采用放大、调理、A/D 转换，转换后的数字信号送入计算机处理，处理电路复 杂、可靠性相对较差，占用计算机的资源比较多。本设计将采用 DS18B20 一线制 数字温度传感器，可将温度信号直接转换成数字

7、信号送给微处理器，电路简单， 成本低，实现了时间温度同时显示的效果。而本设计最大的亮点是家庭用电功率 的检测，通过对电流电压的同步检测以及单片机的计算，得出家庭的总用电功率， 这样可以让用户清晰地看到自家的用电量。最后，温度、时间和用电功率都将通 过 12864 液晶显示器进行显示。本设计还利用光敏电阻对液晶屏进行亮度调节， 有效地实现了节能。软件部分主要是基于 51 单片机的 C 语言程序，编程环境是 keil。 关键词：多功能家庭信息牌 单片机 LCD12864 DS18B20 DS1302 第 1 页 共 23 页 第一章 绪论 11 课题的背景和意义 随着电子技术的迅速发展，特别是大规

8、模集成电路出现，给人类生活带来了根本 性的改变，尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。近年来，我国科技的 不断发展，我国经济发展的支柱产业电子产业获得长足发展，各种电子产品琳琅 满目，随处可见，随着电子产品的更新速度的加快，各种功能强大，款式新颖的电子 产品不断问世。 家庭信息牌便是这一发展趋势中的代表，家庭信息牌顺应了人们对时间方面的要 求。它的出现给人们的生活带来诸多方便，在时间极显宝贵的现代生活中，其作用更 是不言而喻。它在学校、车站、码头、剧院、医院、办公室等公共场所的应用非常广 泛。但传统的家庭信息牌除显示时间之外，功能较为单一，逐渐失去了市场。顺应技 术发展和人们生产、生活

9、需求，各种功能的家庭信息牌不断涌现，且功能不断更新。 家庭信息牌作为电子类的小产品以其方便，实用等优势成为市场上的宠儿，同时 也成为单片机设计培训中一个很实用的课题。因为这个课题有很好的开发性和可发挥 性，因此对设计者的要求比较高，不仅考察了对单片机的掌握能力更加强调了对单片 机扩展的应用。而且要求设计的家庭信息牌在操作上力求简洁，功能上尽量齐全，显 示界面也要出色。所以家庭信息牌无论从实用的角度和培养能力的角度都很有价值。 12 家庭信息牌的现状和发展 当前，家庭信息牌技术已经进入了优化人-家庭-环境的整体关系的阶段，它向着 超微型、超高效以及集成电路的微型化方向发展。目前，市场上出售的家庭

10、信息牌品 种很多，其中大部分是基于单片机技术设计的电子系统。它们一般由输入脉冲电路、 单片机、晶振和复位电路、外路存储器电路和 LED 显示电路组成。当今，家庭信息牌 主要还是用于计时、自动报时，定时，日期查询以及自动控制等方面。由于单片机技 术以及数字集成电路技术的发展，如今的家庭信息牌系统具有体积小、耗电省、计时 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 2 页 共 23 页 准确、性能稳定、维护方便、走时准确、携带方便等优点， ，此外，现在市场上已有 现成的家庭信息牌集成电路芯片出售，而且价格便宜、使用也很方便。 信息牌的发展经历了数千年的历史。现代信息牌随着使用范围的不断扩大，功能 日益增加

11、，种类也越来越多。从 70 年代以来，随着单片机和超大规模集成电路的发 展，为家庭信息牌的飞速发展奠定了物质基础。近几年来，家庭信息牌的发展方向是 朝着走时精度高、稳定性好、使用方便、耗电量小、走时延续时间长、体积小、功能 多、制造成本低等方向发展。最新的家庭信息牌，它除了具有常见信息牌功能外，而 且还具有倒计时、多点定时、语音报时、实时温度测量等功能。在硬件方面它并没有 太大的变化，主要是通过增加软件部分来实现倒计时、多点定时的功能。 不难想像，随着电子技术的迅速发展，特别是随大规模集成电路出现，给人类生 活带来了根本性的改变。尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。家庭信 息牌的出现

12、给人们的生活带来的诸多方便。 家庭信息牌中使用的 LCD 的应用很广泛，如手表上的液晶显示屏，仪表仪器上的 液晶显示器或者是电脑笔记本上的液晶显示器，都使用了 LCD。在一般的办公设备上 也很常见，如传真机，复印机，以及一些娱乐器材玩具等也常常见到 LCD 的足迹。字 符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母，数字，符号等的点阵式液晶显示模块。 在显示器件上的设计，它是由若干个 57 或 511 等点阵符位组成。每一个点阵字 符位都可以显示一个字符。点阵字符位之间有一空点距的间隔起到了字符间距和行距 的作用。目前市面上常用的有 16 字1 行，16 字2 行，20 字2 行和 40 字2 行 等

13、的字符模块组。这些 LCD 虽然显示字数各不相同，但是都具有相同的输入输出界面。 市场上有许多家庭信息牌的专用芯片，如：LM8363、LM8365 等，但它们功能单一， 电路连接复杂，不便于调试制作。因此本系统采用了以 STC12C5A60S2 单片机技术为 核心，配合 DS18B20 温度测量模块，DS1302 时钟模块，人体感应模块，LCD 显示模块， 键盘模块使该设计具有现实功能齐全，人机交互，节能的特点。 随着单片机的发展，家庭信息牌呈现了微型化 ，功能丰富化的趋势，而且价格 在不断下降，考虑到资源问题，现在的设计设计的家庭信息牌都采用了节能设计方案， 信息牌对人们的生活有着十分重要的

14、作用，所以家庭信息牌还是有很大的发展前景的。 第 3 页 共 23 页 第二章 家庭信息牌的方案设计 21 家庭信息牌的简单模拟方案 本设计实现的功能是在 LCD12864 液晶屏上显示出日期、时间、温度等常见信息， 另外我们还加入了几个新功能作为我们设计的亮点，包括显示家庭用电功率、液晶屏 自动调节亮度、断电保护等功能。本家庭信息牌硬件包括电源模块，主控制模块,时 钟模块，温度检测模块，显示模块，电流电压取样模块。图 2.1 为这个硬件电路的概 图。 22 家庭信息牌的各模块功能概述 主控模块采用性价比较高的 STC12C5A60S2 单片机芯片，在其内部烧写好程序，可 通过程序的运行控制测

15、温模块进行测温；测温模块主要是由 DS18B20 构成，将其与所 测对象进行接触即可获取被测对象的温度数据，而所测得的温度和时钟芯片测得的实 时各项信息将通过显示模块的液晶显示器以数字形式显示；电流电压取样模块对用户 的用电电压电流分别进行取样，然后通过单片机计算处理，得出用电功率，通过液晶 主主 控控 模模 块块 电源模块电源模块 温度检测模块温度检测模块 时钟模块时钟模块 电流电压取样模块电流电压取样模块 显示模块显示模块 自动调节亮度自动调节亮度 图 2.1 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 4 页 共 23 页 屏显示给用户看；自动调节亮度模块是针对液晶屏节能设计的调节电路，采用了光

16、敏 电阻对环境亮度进行采样。 第三章 硬件电路模块各关键元件介绍 31 电源模块 电源模块比较简单,我们直接采用手机充电器输出的 5V 电源。 32 主控制模块 主控制模块采用 STC12C5A60S2 芯片，芯片主要控制其余各个模块，通过对温度 模块的控制采集温度数据，对时钟模块的控制读取时间数据，对电流电压取样模块取 样，并将数据送出到液晶屏显示出来，此外，主控模块还通过光敏传感器对液晶屏的 亮度进行调节。 STC12C5A60S2 单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速 /低功耗/超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051,但速度快 8-

17、 12 倍。内部集成 MAX810 专用复位电路,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 转换,针对电机 控制，强干扰场。STC12C5A60S2 单片机内部有 60KB 的程序 Flash 存储器，1KB 的 数据 Flash 存储器，具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的 错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对 芯片造成损坏。由于我们设计的信息牌烧写文件大概在 40KB 左右 ，而 STC12C5A60S2 单片机的程序 Flash 为 60KB，我们就不用在外接程序存储器了。信 息牌的程序复杂 ，采用 1T 单片机有利于提高运算

18、速度，使信息牌显示更快捷。 STC12C5A60S2 芯片主要特性如下： 增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统 8051 工作电压： 5.5V- 3.3V 工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通 8051 的 0420MHz 用户应用程序空间 60K 字节 第 5 页 共 23 页 片上集成 1280 字节 RAM 通用 I/O 口（36/40/44 个） ，复位后为：准双向口/弱上拉（普通 8051 传统 I/O 口） ，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏， 每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA，但整个芯片最大

19、不要超过 55mA ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器，无需专用仿真 器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片 有 EEPROM 功能(STC12C5A62S2/AD/PWM 无内部 EEPROM) 看门狗 内部集成 MAX810 专用复位电路（外部晶体 12M 以下时，复位脚可直接 1K 电阻到地） 外部掉电检测电路:在 P4.6 口有一个低压门槛比较器，5V 单片机为 1.32V，误 差为+/-5%,3.3V 单片机为 1.30V，误差为+/-3% 时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部 R/C 振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%

20、以内) 用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 R/C 振荡器还是外部晶体/时钟，常温下 内部 R/C 振荡器频率为：11MHz15.5MHz。精度要求不高时，可选择使用内部时钟， 但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准 共 4 个 16 位定时器：两个与传统 8051 兼容的定时器/计数器，16 位定时器 T0 和 T1，没有定时器 2，但有独立波特率发生器，做串行通讯的波特率发生器，加上 2 路 PCA 模块可再实现 2 个 16 位定时器 2 个时钟输出口，可由 T0 的溢出在 P3.4/T0 输出时钟，可由 T1 的溢出在 P3.5/T1 输出时钟 外部中断 I/O 口 7 路,传统的

21、下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿 中断的 PCA 模块，Power Down 模式可由外部中断唤，INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到 P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存 器设置到 P4.3) PWM(2 路）/PCA（可编程计数器阵列,2 路） ，也可用来当 2 路 D/A 使用，也 可用来再实现 2 个定时器，也可用来再实现 2 个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均 可分别或同时支持) A/D 转换, 10 位精度 ADC，共 8 路，转换速度可达 250K/S

22、(每秒钟 25 万次) 通用全双工异步串行口(UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定时 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 6 页 共 23 页 器或 PCA 软件实现多串口 STC12C5A60S2 系列有双串口，后缀有 S2 标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可 通过寄存器设置到 P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到 P4.3) 工作温度范围：-40 - +85(工业级) / 0 - 75(商业级)21.封装：PDIP-40,LQFP- 44,LQFP-48 I/O 口不够时，可用 2 到 3 根普通 I/O 口线外接 74HC164/165/59

23、5（均 可级联）来扩展 I/O 口, 还可用 A/D 做按键扫描来节省 I/O 口，或用双 CPU,三线通 信，还多了串口。 33 时钟模块 时钟模块采用达拉斯公司生产的 DS1302 时钟芯片，以下是对此芯片进行的介绍： DS13022,3是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时 时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能， 工作电压宽达 2.55.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一 次传送多个字节的时钟信号或 RAM 数据。DS-1302 内部有一个 31的用于临时性 存放数据的 RAM 寄存器。DS

24、1302 是 DS1202 的升级产品，与 DS1202 兼容，但增加 了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 下图 3.3-1 是其封装及其引脚功能： 图 3.3-1 DS1302 外部引脚 第 7 页 共 23 页 表 3.3-2 为 DS1302 引脚功能此模块的主要功能是提供实时时钟。 34 电流电压取样模块 电流电压取样模块分为电流取样和电压取样两部分，其中电流取样是采用电流互 感器对电流进行取样，而电压取样是利用线性光耦 PC817 对电压取样。电流电压取样 后通过 AD 转换，然后送给单片机处理，再计算出负载功率，并输出到液晶屏上显示 出来。

25、我们采用的电流互感器是我们常见的电磁炉所用的电流互感器，图 3.4-1 是其实 物图： PC817 是常用的线性光藕，在各种要求比较精密的功能电路中常常被当作耦合器 件，具有上下级电路完全隔离的作用，相互不产生影响。在光电耦合器内部，包含一 只发光二极管和一只光敏三极管。图 3.4-2 是它的封装： 35 自动调节亮度模块 此模块采用光敏电阻采集周围的亮度数据，再把数据送到单片机分析处理，然后 引脚号引脚名称功能 1VCC1主电源 2、3X2、X3振荡源，外接 32768KHz 晶振 4GND地线 5RST复位、片选线 6I/O串行数据输入输出端 7SCLK串行数据时钟 8VCC2后备电源 表

26、 3.3-2 图 3.4-1 图 3.4-2 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 8 页 共 23 页 输出控制信号，对液晶屏的亮度进行调节，从而实现节能功能。光敏电阻内部的光电 效应和电极无关（光电二极管才有关） ，即可以使用直流电源，灵敏度和半导体材料、 以及入射光的波长有关。它采用环氧树脂胶封装，具有可靠性好、体积小、灵敏度高、 反应速度、快光谱特性好等优点。图 3.5 是我们用的光敏电阻实物图： 36 温度检测模块 采用 DS18B20 温度传感器。在应用与高精度、高可靠性的场合时 DALLAS（达 拉斯）公司生产的 DS18B20 温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消， 抗

27、干扰能力强，精度高，附加功能强，使得 DS18B20 更受欢迎。对于我们普通的电 子爱好者来说，DS18B20 的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的 不二选择。这是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。DS18B20 数字温 度计提供 9 位(二进制)温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入 DS18B20 或从 DS18B20 送出，因此从单片机到 DS18B20 仅需一条线连接即可。它可在 1 秒钟 (典型值)内把温度变换成数字。而如果使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个 相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个 电阻变化

28、的分压值，并进行 A/D 转换。此设计方案需用 A/D 转换电路，增加硬件成 本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。 图 3.6 为温度传感器的实物图： DS18B20 的主要特征： 全数字温度转换及输出； 先进的单总线数据通信； 最高 12 位分辨率，精度可达土 0.5； 图 3.5 第 9 页 共 23 页 12 位分辨率时的最大工作周期为 750 毫秒； 图 3.6 DS18B20 可选择寄生工作方式； 检测温度范围为55+125； 内置 EEPROM，限温报警功能； 64 位光刻 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接； 多样封装形式，适应不同硬件系统。 3

29、7 显示模块 显示模块采用 LCD12864 液晶，其主要实现的功能是显示时间和温度。以下是对 此模块的介绍： 带中文字库的 LCD12864 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方 式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块其显示分辨率为 12864, 内置 8192 个 16*16 点汉字和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集。利用该模块灵活 的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示 84 行 1616 点阵的汉字,也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该 模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点

30、阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构 或显示程序都要简得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。其基本 特性如下： 低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V） 1 显示分辨率：12864 点 2 内置汉字字库，提供 8192 个 1616 点阵汉字（简繁体可选） 3 内置 128 个 168 点阵字符 4 2MHZ 时钟频率 5 显示方式：SIN、半透、正显 6 背光方式：侧部高亮白色 LED,功耗仅为普通 LED 的 1/51/10 7 通讯方式：串行、并行可选 8 内置 DC-DC 转换电路，无需外加负压 9 无需片选信号，简化软件设计 10 工作温度：0-+55，存储温度：-2

31、0+60 11 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 10 页 共 23 页 3.7.1 液晶模块接口功能 模块管脚是连接外部电路的纽带 ，在此模块中管脚主要由控制管脚和数据管脚等 构成，现将其组成情况及相关功能介绍如下： 表 3.7.1 12864 液晶模块接口说明 管脚号管脚名称电平管脚功能描述 1VSS0V电源地 2VCC3.0V/5V电源正 3V0 -对比度（亮度）调整 4RS(CS)H/L RS=“H”,表示 DB7DB0 为显示数据 RS=“L”,表示 DB7DB0 为显示指令数据 5R/WH/L R/W=“H”,E=“H”,数据被读到 DB7DB0 R/W=“L”,E=“HL”,

32、DB7DB0 的数据被写到 IR 或 DR 6E(SCLK)H/L使能信号 714DB0DB7H/L 三态数据线 15PSBH/LH:8 位或 4 位并口方式，L:串口方式 16NC - 空脚 17RESETH/L复位端，低电平有效 18VOUT - LCD 驱动电压输出端 19AVDD背光源正端 20KVSS背光源负端 3.7.2 RS,R/W 配合功能 控制器控制着模块内部指令的发出与否，存储器则对指令和数据进行存储与更换， 现将分别介绍控制器各接口及各存储器的功能。RS,R/W 的配合选择决定控制界面的 4 种模式 表 3.7.2-1 RS,R/W 配合功能说明 RSR/W功能说明 LL

33、MPU 写指令到指令暂存器（IR） LH 读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的 状态 HLMPU 写入数据到数据暂存器（DR） HHMPU 从数据暂存器（DR）中读出数据 表 3.7.2-2 E 信号功能说明 第 11 页 共 23 页 E 状态执行动作结果 高低I/O 缓冲DR 配合/W 进行写数据或指 令 高DRI/O 缓冲 配合 R 进行读数据或指 令 低/低高无动作 忙标志 BF: BF 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

34、DB7 总线，从而检验模块工作状态。 字型产生 ROM（CGROM）: 字型产生 ROM（CGROM）是用于模块屏幕显示开和关 的控制。DFF=1 为开显示,DDRAM 的内容就显示在屏幕上，DFF=0 为关显示。DFF 的状态是指令 DISPLAY ON/OFF 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 行各 16 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

35、型的选择，由在 DDRAM 中写入的编 码选择，在 0000H0006H 的编码中将选择 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 成两个位元组编码形成中文字型的编码。 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,可由设定指令

36、暂存器来改变,之后只要读取或写入 DDRAM/CGRAM 的值时，地址计数器的值就会 自动加一。当 RS =0 且 R/W=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。 3.7.3 控制指令 模块控制芯片提供两套控制指令：基本指令和扩充指令，这些由各控制端口和寄 存器组合而成的指令可对液晶显示器自身模式、状态、功能等进行设置，也可控制与 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 12 页 共 23 页 其他芯片进行数据和指令的通信。其指令分别如下： 表 3.7.3-1 基本指令集（

37、RE=0） 指 令 码指 令RSR/WD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功 能 清除 显示 0000000001 将 DDRAM 填满“20H“,并且设定 DDRAM 的 地址计数器(AC)到“00H“ 地址 归位 000000001X 设定 DDRAM 的地址计数器(AC)到“00H“,并 且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变 DDRAM 的内容 显示状 态开/关 0000001DCB D=1: 整体显示 ON C=1: 游标 ON B=1:游标位置反白允许 进入点 设定 00000001I/DS 指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动 方向及指定显示的移位 游标或 显示

38、移 位控制 000001S/C R/LXX 设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指 令不改变 DDRAM 的内容 功能 设定 00001DLXREXX DL=0/1：4/8 位数据 RE=1: 扩充指令操作 RE=0: 基本指令操作 设定 CGRAM 地址 0001 AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定 CGRAM 地址 设定 DDRAM 地址 0010 AC5AC4AC3AC2AC1AC0 设定 DDRAM 地址（显示位址） 第一行：80H87H 第二行：90H97H 读取忙 标志和 地址 01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0 读取忙标志(BF)可以确认内部动作是否完成,

39、 同时可以读出地址计数器(AC)的值 写数据 到 RAM 10数据 将数据 D7D0 写入到内部的 RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 读出 RAM 的 值 11数据 从内部 RAM 读取数据 D7D0 (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM 表 3.7.3-2 扩展指令集（RE=1） 指指 令令 码码指指 令令RSR/WD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功功 能能 待 命 模 式 0000000001 进入待命模式,执行其他指令都棵终止 待命模式 卷 动 地 址 开 关 000000001SR SR=1：允许输入垂直卷动地址 SR=0：允许输入 IRA

40、M 和 CGRAM 地址 第 13 页 共 23 页 开 启 反 白 选 择 00000001R1R0 选择 2 行中的任一行作反白显示，并可决定反 白与否。初始值 R1R000，第一次设定为反白 显示，再次设定变回正常 睡 眠 模 式 0000001SLXX SL=0：进入睡眠模式 SL=1：脱离睡眠模式 扩 充 功 能 设 定 00001CLXREG0 CL=0/1：4/8 位数据 RE=1: 扩充指令操作 RE=0: 基本指令操作 G=1/0：绘图开关 设 定 绘 图 RA M 地 址 001 0 AC6 0 AC5 0 AC4 AC3 AC3 AC2 AC2 AC1 AC1 AC0 A

41、C0 设定绘图 RAM 先设定垂直(列)地址 AC6AC5AC0 再设定水平(行)地址 AC3AC2AC1AC0 将以上 16 位地址连续写入即可 当 IC1 在接受指令前,微处理器先确认其内部处于非忙碌状态,即读取 BF 标志时, BF 需为零方可接受新的指令;如果在送出一个指令前不检查 BF 标志，那么在前一个 指令和这个指令中间必须延长一段较长的时间,即等待前一个指令确实执行完成。 3.7.4 液晶显示器介绍与用法 12864 液晶显示器不仅可以显示字符同时也可以图形，因此可以满足不同使用者 更多的要求，如显示一幅图画或者一个曲线图等。使用者在使用时便可根据自身需求 进行不同的显示。 1

42、）字符显示:带中文字库的 128X64-0402B 每屏可显示 4 行 8 列共 32 个 1616 点 阵的汉字，每个显示 RAM 可显示 1 个中文字符或 2 个 168 点阵全高 ASCII 码字符， 即每屏最多可实现 32 个中文字符或 64 个 ASCII 码字符的显示。带中文字库的 128X64-0402B 内部提供 1282 字节的字符显示 RAM 缓冲区（DDRAM） 。字符显示 是通过将字符显示编码写入该字符显示 RAM 实现的。根据写入内容的不同，可分别 在液晶屏上显示 CGROM（中文字库） 、HCGROM（ASCII 码字库）及 CGRAM（自 定义字形）的内容。三种不

43、同字符/字型的选择编码范围为：00000006H （其代码 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 14 页 共 23 页 分别是 0000、0002、0004、0006 共 4 个）显示自定义字型，02H7FH 显示半宽 ASCII 码字符，A1A0HF7FFH 显示 8192 种 GB2312 中文字库字形。字符显示 RAM 在液晶模块中的地址 80H9FH。字符显示的 RAM 的地址与 32 个字符显示区 域有着一一对应的关系，其对应关系如下表所示： 表 3.7.4-1 字符 RAM 与显示区域对应关系 80H81H82H83H84H85H86H87H 90H91H92H93H94H95H9

44、6H97H 88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH 98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH 2）图形显示：先设垂直地址再设水平地址(连续写入两个字节的资料来完成垂直 与水平的坐标地址)。垂直地址范围 AC5.AC0，水平地址范围 AC3.AC0。绘图 RAM 的地址计数器（AC）只会对水平地址(X 轴) 自动加一,当水平地址=0FH 时会重 新设为 00H 但并不会对垂直地址做进位自动加一，故当连续写入多笔资料时，程序需 自行判断垂直地址是否需要重新设定。GDRAM 的坐标地址与资料排列顺序如下图： 图 3.7.4-2 GDRAM 的坐标地址与资料排列顺序 第四章 作品制作

45、与安装调试 在开始做作品之前，我们组进过组内讨论，对设计工作进行了详细的计划以及分 工，力求把作品做到完美。 我们计划是第一步是确定我们毕业设计的作品，这样就确定了我们奋斗的目标了； 第二步是了解市场，收集资料，以及向指导老师请教；第三步是设计出电路图，通过 第 15 页 共 23 页 仿真软件模拟效果；第四步是用普通的万能板，装配初步电路以及调试；第五步是确 定电路，画出 PCB 图；第六步是制作 PCB 板并按照调试好的电路装配好最终作品； 最后是调试好作品后，交给指导老师检查。 41 作品的制作过程 4.1.1 PCB 板的制作： 在这部分工作里，我们采用传统的腐蚀方法。因为我们都是第一

46、次做，所以我们 走了很多的弯路。在此过程里，我总结出几个腐蚀过程比较容易出错的地方： 1)特别要注意的是 PCB 图打印时，要把打印比例调到 1：1，否则打印出来的 图就要作废了，因为与元器件的实际规格肯定是对不上号的； 2)正确打印出来的 PCB 图，一定要反面压在未曝光过的板上，否则做出来的 PCB 板就作废了，因为上面的元件管脚全是反的； 3)腐蚀剂和显影剂的浓度要适当，否则会出现腐蚀不良的情况； 4)腐蚀的时间非常重要，我们应该在一边看着，防止腐蚀过度了； 5)显影的光照强度和光照时间都要把握好，最好是用太阳光照； 4.1.2 PCB 板的焊接 由于选取的电路板比较小，焊接 时就得更加

47、的小心，防止虚焊、短路 等，整个 电路连接完成以后，对照电 路图检查有无连线错误，用万用表检 测有无虚焊。 42 电路测试 整个作品的测试，我采用的方法是分模块测试，主要是测试一些关键点的电压。 例如，IC 的电源脚是否得到了应有的+5V 电压，光耦输入端是否有正常电压输入等。 下面是我对某几个模块的具体测试情况。 智能家庭信息牌设计（硬件设计） 第 16 页 共 23 页 4.2.1 自动调节亮度模块 这个模块最关键的元器件就是光敏电阻，要想知道该模块是否给了单片机一段变 化的信号。开始的时候，我用我们平时用的万用表去测光敏电阻输出到单片机管脚的 电压，结果发现，无论光照强度怎样变化，光敏电

48、阻的电压信号都不强，我们以为是 万用表坏了，但经过反复验证，还是如此。我们讨论后，认为可能是万用表的精度不 够造成的，所以我们改用示波器观察，得到的现象非常明显，这就是我们想要的结果。 4.2.2 电压电流采样模块 因为这个模块涉及到强电部分，所以，我们采用了降压的手法来模拟我们的测试 环境。考虑到成本问题，我们用了成本较低的阻容降压方式对市电进行降压处理，得 到 30V 左右的安全电压来模拟市电。这样做成本虽低，但存在一定的安全性，因为我 们的电源与市电是属于非隔离的，所以需要加倍注意才行。 4.2.3 时钟模块 在测试这个模块的时候遇到 12864 显示出 时间和日期为乱码，通过仔细检查， 发现 DS1302 的 SCLK 和 I/O 线接反 了，修改之后可以显示时间，但秒针 走的很慢， 大概十秒钟走慢一下，检查 整个电路，没发现问题，最后给 DS1302 换了一个晶振， 终于可以正 确运行了，原来错把 32.768KHZ 的晶振用成了 12KHZ 的。 4.2.4 其它模块 其它模块就不细说了，我的经验就是化整为零，这样