基于单片机的电子音乐盒的设计 - 图文(3)

功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

3.2.2 LCD1602简介

LCD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。

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。LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图2所示：

图2 LCD尺寸图

1602LCD主要技术参数： 显示容量：16×2个字符； 芯片工作电压：4.5—5.5V； 工作电流：2.0mA(5.0V)； 模块最佳工作电压：5.0V； 字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm。 引脚功能说明

LCD1602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1所示。 表1 引脚接口说明表 编号 1 2 3 4

符号 VSS VDD VL RS

引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择

编号 9 10 11 12

7

符号 D2 D3 D4 D5

引脚说明 数据 数据 数据 数据

5 6 7 8

R/W E D0 D1

读/写选择 使能信号 数据 数据

13 14 15 16

D6 D7 BLA BLK

数据 数据 背光源正极 背光源负极

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：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7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。

1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2所示：

表2 控制命令表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

指令 清显示 光标返回 置输入模式 显示开/关控制 光标或字符移位 置功能

置字符发生存贮器地址 置数据存贮器地址 读忙标志或地址 写数到DDRAM）

CGRAM

或RS 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

R/W D7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 0 0 0 0 0 1 BF

D6 0 0 0 0 0 0 1

D5 0 0 0 0 0 1

D4 0 0 0 0 1

D3 0 0 0 1

D2 0 0 1 D F

D1 0 1 C *

D0 1 * B * *

I/D S

S/C R/L *

DL N

字符发生存贮器地址

显示数据存贮器地址 计数器地址

要写的数据内容 读出的数据内容

从CGRAM或DDRAM读数 1

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

8

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，如果为低电平表示不忙。

指令10：写数据。 指令11：读数据。

与HD44780相兼容的芯片时序表如下： 表 3 芯片时序图 读状态 写指令 读数据 写数据

输入 输入 输入 输入

RS=L，R/W=H，E=H RS=H，R/W=H，E=H

输出 输出

D0—D7=状态字 无

D0—D7=数据 无

RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲 输出 RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲 输出

3.3 单元电路设计

3.3.1晶振电路

单片机需要一个时间基准来为各种操作提供秩序，此电路叫时钟电路，采用不同的接线方式可以获得不同时钟电路，有内部时钟电路和外部时钟电路，如图4.3所示，外部时钟电路会使电路复杂，故采用的是内部时钟电路。时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30uF。

3.3.2复位电路

复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,如图3所示。RST引脚是复位信号的输入

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端,复位信号是高电平有效.这次采用的是手动复位，复位通过电容C3，C4和电阻R1,R2来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。

图 3 晶振与复位电路

3.3.3 键盘部分

键盘是由一组按压式或触摸式开关构成的阵列，是一种常用的输入设备。键盘可分为编码式键盘和非编码式键盘两种。

1.编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码，这种键盘所需程序简单，但硬件电路复杂、价格昂贵通常不被单片机系统采用。

2.非编码键盘常用一些按键排列成行列矩阵，其硬件逻辑与按键编码不存在严格的对应关系，而要由所用的程序来决定。非编码键盘的硬件接口简单，但是要占用较多的CPU时间，通常采用可编程键盘管理芯片来克服这个缺点。本设计使用两种按键，一种是按键式非编码键盘和轻触式非编码开关。

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图 4 键盘电路

3.3.4 ＬＣＤ显示电路

LCD的8根数据线与P1口相连，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。R/W为读写信号线，RS与P2.0相连，由P2.0控制LCD的写指令或写数据操作。R/W与P2.1相连，由P2.1决定是读操作还是写操作。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。E端与P2.2相连。

图5 LCD显示电路

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