畢業(yè)論文-基于單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p><p>

2、　　AbstractIV</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的背景及其意義1</p><p>　　1.2 系統(tǒng)整體方案設想1</p><p>　　1.2.1 系統(tǒng)硬件方案設想1</p><p>　　1.2.2 系統(tǒng)軟件方案設想

3、2</p><p>　　1.3 本設計要完成的任務2</p><p>　　第二章 方案的分析與論證4</p><p>　　2.1 主控系統(tǒng)分析與論證4</p><p>　　2.2 顯示器件的選擇6</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件結構設計8</p><p>　　3.1

4、 外圍輸入電路8</p><p>　　3.1.1 音頻輸入電路8</p><p>　　3.1.2 光電池輸入電路9</p><p>　　3.1.3 磁場輸入電路9</p><p>　　3.1.4 電壓輸入電路10</p><p>　　3.2 串口電平轉換電路11</p><p&

5、gt;　　3.3 鍵路盤電11</p><p>　　3.4 顯示電路12</p><p>　　3.5 主控器ATMEGA16電路14</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件結構設計17</p><p>　　4.1 系統(tǒng)主程序流程圖14</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)采集中斷服務子程序流程圖18&

6、lt;/p><p>　　4.3 數(shù)據(jù)采集與顯示程序流程圖20</p><p>　　總結．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21</p><p><b&g

7、t;　　參考文獻22</b></p><p><b>　　附錄23</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p>　　基于單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨

8、著計算機技術的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也迅速地得到應用。在生產過程中，應用這一系統(tǒng)可對生產現(xiàn)場的工藝參數(shù)進行采集，監(jiān)視和記錄，為提高產品質量，降低成本提供信息和手段。在科學研究中，應用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學奧秘的重要手段之一。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從嚴格的意義上來說，應該是用計算機控制的多路數(shù)據(jù)自動檢測或巡回檢測，并且能夠對數(shù)據(jù)實行存儲、處理

9、、分析計算以及檢測的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、記錄、打印或描繪的系統(tǒng)。本文采用ATMEGA16單片機作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集模塊、A/D轉換模塊、系統(tǒng)控制模塊、鍵盤模塊、顯示模塊等幾部分。系統(tǒng)通過ATMEGA16對多通道的數(shù)據(jù)流進行控制，經過處理后在LCD12864上進行顯示。</p><p>　　關鍵詞：ATMEGA16；數(shù)據(jù)采集；A/D轉換；LCD12864</p>&l

10、t;p>　　The design of data collection system base on singlechip</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of computer technology and penetration, rapid data acqui

11、sition system has been applied. In the production process, the system can be applied to the production process parameters for site acquisition, monitoring and recording, To improve product quality, reduce costs and provi

12、de information means. In scientific research, application of dynamic data acquisition system can obtain a lot of information is a powerful tool to study physical processes instant. one of the impor</p><p>　　

13、Data acquisition system, from the strict sense, is to be used computer control of multi-channel data automatic detection or circuit testing, and can be implemented for data storage, processing, analysis and calculation,

14、and testing data, extracting usable information for display, records, print or portray system. The design of the data acquisition system used as a control ATMEGA16 MCU core D conversion system is divided into modules, th

15、e system control module, keyboard module, module and other p</p><p>　　Keywords：ATMEGA16，The data collect，A/Dtransform，LCD12864</p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　課題的背

16、景及其意義</b></p><p>　　隨著計算機技術的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也迅速地得到應用。在生產過程中，應用這一系統(tǒng)可對生產現(xiàn)場的工藝參數(shù)進行采集，監(jiān)視和記錄，為提高產品質量，降低成本提供信息和手段。在科學研究中，應用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學奧秘的重要手段之一?？傊?，不論在哪個應用領域中，數(shù)據(jù)采集與處理越及時，工作效率就越高，取得的經濟效

17、益也越高。 電子計算機的發(fā)展對通信起了巨大的推動作用。計算機和通信緊密結合可以構成靈活多樣的通信控制系統(tǒng)也可以構成強有力的信息處理系統(tǒng)，這樣對社會的發(fā)展產生深刻的影響。數(shù)據(jù)通信是電子計算機廣泛應用的必然產物。計算機與它的終端之間需要數(shù)據(jù)通信，計算機與計算機之間更需要數(shù)據(jù)通信。此處在遙測、遙感、雷達、自動控制等系統(tǒng)中都要用到計算機，因而都需要數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從嚴格的意義上來說，

18、應該是用計算機控制的多路數(shù)據(jù)自動檢測或巡回檢測，并且能夠對數(shù)據(jù)實行存儲、處理、分析計算以及檢測的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、記錄、打印或描繪的系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲與管理，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)輸出及顯示這四個部分組成。輸入通道要實現(xiàn)對被測對象的檢測，采樣和信號轉換工作。數(shù)據(jù)存儲與管理要用存儲器把采集到的數(shù)據(jù)存儲起來，建立相應的數(shù)據(jù)庫，并進行管理和調用。數(shù)據(jù)處理就是從采集到的原始數(shù)據(jù)中，刪除有關干擾噪聲，無關

19、信息和必要的信息，提取出反映被測對象特征的重要信息。另外，就是對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以便于檢索；或者把數(shù)據(jù)恢復成原來的物理量形式，以可輸出的形態(tài)在輸出設備上輸出，例如打印，顯示，繪圖等。數(shù)據(jù)輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當?shù)男问竭M行輸出和顯示。</p><p><b>　　系統(tǒng)整體方案設想</b></p><p>　　1.2.1 系統(tǒng)硬件方案設想</p>&l

20、t;p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲與管理，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)輸出及顯示這四個部分組成。輸入通道要實現(xiàn)對被測對象的檢測，采樣和信號轉換工作。數(shù)據(jù)存儲與管理要用存儲器把采集到的數(shù)據(jù)存儲起來，建立相應的數(shù)據(jù)庫，并進行管理和調用。數(shù)據(jù)處理就是從采集到的原始數(shù)據(jù)中，刪除有關干擾噪聲，無關信息和必要的信息，提取出反映被測對象特征的重要信息。另外，就是對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以便于檢索；或者把數(shù)據(jù)恢復成原來的物理量形式，以可輸出的形態(tài)

21、在輸出設備上輸出，例如打印，顯示，繪圖等。數(shù)據(jù)輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當?shù)男问竭M行輸出和顯示。</p><p>　　本系統(tǒng)的硬件的組成部分分為數(shù)據(jù)采集模塊、處理與控制模塊、鍵盤模塊、顯示模塊四部分，采用ATMEGA16微處理器作為本設計的核心，對各個模塊的信號進行處理分析。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過對多路數(shù)據(jù)進行采集，并通過ATMEGA16單片機進行處理和分析，最后將數(shù)據(jù)顯示在LCD顯示器上。本設計正是通過這個方案對數(shù)據(jù)進

22、行采集、處理、顯示，以達到數(shù)據(jù)采集的目的。</p><p>　　1.2.2 系統(tǒng)軟件方案設想</p><p>　　對于軟件這個部分，關鍵是怎樣通過軟件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各種功能。因此，從軟件的角度來講，需要找到一種算法，以便于能利用該算法實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)流的采集、處理與傳輸，從而能使該系統(tǒng)能兼容所有的數(shù)據(jù)采集流。</p><p>　　1.3 本設計要完成的任務&

23、lt;/p><p>　　以單片機ATMEGA16為核心，結合其它器件一起設計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要功能是實現(xiàn)一個多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)的原理框圖如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　根據(jù)本設計的要求和方案的設想，總結一下本設計要做的具體的工作主要有以下幾個方面:</p><p>　　1、 分析與論證本設

24、計所采用的方案，包括主控系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等的分析、以及這些模塊的功能等。在對設計要求充分分析的基礎上，劃分功能模塊，選擇需要的硬件設備。</p><p>　　2、 收集大量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方面的資料— 包括文字資料和試驗數(shù)據(jù)，總結規(guī)律，找到能夠統(tǒng)一對數(shù)據(jù)進行處理和識別的方法，這是設計中最關鍵的一步。對設想的方案仔細論證，確定下來以后，根據(jù)選擇的硬件設備完成原理圖的設計。</p><p>　　3、

25、 根據(jù)劃分的功能模塊，編寫操作程序。這也是本設計中很重要的一個工作，確定編程時要盡量做到界面美觀，操作簡便。</p><p>　　第二章 方案的分析與論證</p><p>　　2.1 主控系統(tǒng)分析與論證</p><p>　　選用ATMEGA16芯片為主控器，系統(tǒng)的原理框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)原理框圖<

26、;/p><p>　　ATMEGA16芯片管腳圖，如圖2.2所示：</p><p>　　圖 2.2 ATMEGA16芯片管腳圖</p><p>　　ATMEGA16芯片功能介紹：</p><p>　　ATmega16 是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的

27、數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。AVR 內核具有豐富的指令集和32 個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元（ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。</p><p>　　ATmega16 有如下特點：</p><p

28、>　　16K字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內調試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C),片內/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC ，具有片內振蕩器的可編程看

29、門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式。 工作于空閑模式時CPU 停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止CPU 和除了異步定時器與ADC 以外所有I/O

30、模塊的工作，以降低ADC 轉換時的開關噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消</p><p>　　本芯片是以Atmel 高密度非易失性存儲器技術生產的。片內ISP Flash 允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于AVR 內核之中的引導程序進行編程。引導程序可以使用任意接口將應用程序下載到應用Flash存儲區(qū)(Appli

31、cationFlash Memory)。在更新應用Flash存儲區(qū)時引Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了RWW 操作。 通過將8 位RISC CPU 與系統(tǒng)內可編程的Flash 集成在一個芯片內， ATmega16 成為一個功能強大的單片機，為許多嵌入式控制應用提供了靈活而低成本的解決方案。ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C 語言編譯器、宏匯編、 程序調試器/ 軟件仿真器、仿

32、真器及評估板。[1]</p><p><b>　　引腳說明：</b></p><p>　　VCC 數(shù)字電路的電源</p><p><b>　　GND 地</b></p><p>　　端口A(PA7..PA0) 端口A 做為A/D 轉換器的模擬輸入端。端口A 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上

33、拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口A 處于高阻狀態(tài)。</p><p>　　端口B(PB7..PB0) 端口B 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流

34、。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B 處于高阻狀態(tài)。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能。</p><p>　　端口C(PC7..PC0) 端口C 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態(tài)。如果JTAG接口使能，即使復位

35、出現(xiàn)引腳PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能。</p><p>　　端口D(PD7..PD0) 端口D 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D 處于高阻狀態(tài)。端口D

36、 也可以用做其他不同的特殊功能。</p><p>　　RESET 復位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復位。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復位。</p><p>　　XTAL1 反向振蕩放大器與片內時鐘操作電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。</p><p>　　AVCC AVCC

37、是端口A與A/D轉換器的電源。不使用ADC時，該引腳應直接與VCC連接。使用ADC時應通過一個低通濾波器與VCC 連接。</p><p>　　AREF A/D 的模擬基準輸入引腳。[2]</p><p>　　2.2 顯示器件的選擇</p><p>　　液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點。近幾年來被廣泛用于單片機控制的

38、智能儀器、儀表和低功耗電子產品中。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫功能、分區(qū)開窗口、反轉、閃爍等功能，用途十分廣泛。本文介紹了點陣式液晶顯示器MGLS12864與單片機的接口及編程的方法，同時介紹了創(chuàng)建8×1

39、6字符和16×16點陣漢字的方法，及常用的字符顯示和漢字顯示程序。</p><p>　　考慮到此系統(tǒng)的實用性,選擇LCD作為顯示器件。</p><p>　　綜上論證，選擇ATMEGA16單片機為核心，選擇LCD12864做為顯示器件來設計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。基于此思想，對系統(tǒng)的硬件，軟件的設計以及電路原理圖展開設計。</p><p><b>　　系統(tǒng)的

40、硬件結構設計</b></p><p>　　經過方案論證的過程之后，我們選定了采用單片機ATMEGA16作為核心的方案，其系統(tǒng)總方框圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)總原理框圖</p><p>　　3.1 外圍輸入電路</p><p>　　3.1.1 音頻輸入電路</p><p>　

41、　音頻輸入電路主要原理：外部的聲音信號通過麥克風采集，然后經過音頻功率放大電路放大后輸入單片機。</p><p>　　TDA2822集成功放電路常用在隨身聽、便攜式的DVD等音頻放音用；功率不是很大但以可以滿足您的聽覺要求了，且有電路簡單、音質好、電壓范圍寬等特點，是業(yè)余制作小功放的較佳選擇。音頻采集電路圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 音頻采集電路</p>

42、<p><b>　　光電池輸入電路</b></p><p><b>　　電路工作原理：</b></p><p>　　將外部的光信號采集放大后輸入單片機。</p><p>　　硅光電池是一個大面積的光電二極管，它被設計用于把入射到它表面的光能轉化為電能，因此，可用作光電探測器和光電池，被廣泛用于太空和野外便攜式儀

43、器等的能源。光電池的基本結構圖如圖3.3所示。</p><p>　　當半導體PN結處于零偏或反偏時，在它們的結合面耗盡區(qū)存在一內電場，當有光照時，入射光子將把處于介帶中的束縛電子激發(fā)到導帶，激發(fā)出的電子空穴對在內電場作用下分別飄移到N型區(qū)和P型區(qū)，當在PN結兩端加負載時就有一光生電流流過負載。光電池的電路圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 光電池電路</p>

44、<p><b>　　磁場輸入電路</b></p><p>　　霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用?；魻柶骷曰魻栃獮槠涔ぷ骰A。  　　霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。  　 霍爾線性器

45、件的精度高、線性度好；霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高（可達μm級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達－55℃～150℃。霍爾電路圖如圖3.5所示。 </p><p>　　圖3.5 霍爾電路</p><p>　　CS3501特性參數(shù)</p><p>　　型號 Vcc/V 

46、線性范圍/mT 工作溫度/℃ 靈敏度S/mV/mT 靜態(tài)輸出電壓Vo/V   min typ max min typ max   CS3501 8～12 ±100 －20～＋85 3.5 7.0 － 2.5 3.6 5.0&l

47、t;/p><p>　　型號 IOUT/mA Ro/kΩ Icc/mA  乘積靈敏度V/A·0.1T  輸出形式 引腳排列 外形結構   typ max  1  2  3  4   CS3

48、501 4.0 0.1 10 20 － 射極輸出 VCC 地 輸出 － CI/P </p><p><b>　　電壓輸入電路</b></p><p>　　電路通過滑動變阻器的滑動將電壓輸入信號輸入單片機，如圖3.6所示。</p><p>

49、;　　圖3.6 電壓輸入電路</p><p>　　3.2 串口電平轉換電路</p><p>　　串口通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X端，而且也能實現(xiàn)電腦對單片機的控制，比如可以很直觀地把紅外遙控器鍵值的數(shù)據(jù)碼顯示在電腦上，可以使編寫紅外遙控程序時方便不少，起到仿真器的某些功效。</p><p>　　ATMEGA16單片機和電腦之間可

50、以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們采用了專用芯片MAX232進行轉換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。 </p><p>　　Max232產品是

51、由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。</p><p>　　該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。串口電平轉換電路如圖3.7所示。</p>&

52、lt;p>　　圖3.7 串口電平轉換電路</p><p>　　3.3 鍵盤電路</p><p>　　鍵盤電路主要是通過手動對單片機進行控制，如圖3.8所示。</p><p><b>　　電路有四個按鍵；</b></p><p>　　K1：SET K2：UP K3：DOWN K4：ENT</

53、p><p>　　圖3.8 鍵盤電路</p><p><b>　　3.4 顯示電路</b></p><p>　　液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點。近幾年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產品中。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只

54、能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫功能、分區(qū)開窗口、反轉、閃爍等功能，用途十分廣泛。本文介紹了點陣式液晶顯示器LCD12864與單片機的接口及編程的方法，同時介紹了創(chuàng)建8×16字符和16×16點陣漢字的方法，及常用的字符顯示和漢字顯示程序。</p><p>　　單

55、片機可通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用存儲器訪問形式、I/O設備訪問形式控制該液晶顯示模塊。單片機對液晶顯示模塊的操作可分為兩部分,即左半屏和右半屏操作。</p><p>　　功能介紹：LCD12864(黃色背光)是一款具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點

56、ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。LCD12584引腳功能表如表3.1所示：</p><p>　　

57、表3.1 LCD12864引腳功能表</p><p>　　LCD12864管腳圖如圖3.10所示：</p><p>　　圖3.10 LCD12864</p><p>　　3.5 主控器ATMEGA16電路</p><p>　　整個硬件電路以ATMEGA16單片機為核心，單片機對輸入的音頻信號、光信號、磁信號、電壓等信號進行處理，通過按鍵

58、對單片機進行控制，最后將信號在LCD上進行顯示。</p><p>　　選用高性能、低功耗的8位ATMEGA16單片機，它具有如下特點：16KB的系統(tǒng)內可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)；512B EEPROM；1KB SRAM；32個通用I/O口線；32個通用工作寄存器；3個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C)；可編程串行接口；低功耗空閑和掉電方式等。[3]ATMGA16主電路圖如圖3.11

59、所示。</p><p><b>　　芯片特性：</b></p><p>　　1、高性能、低功耗的 8 位AVR® 微處理器</p><p>　　2、先進的RISC 結構</p><p>　　—131 條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期</p><p>　　—32個8 位通用工作寄存

60、器</p><p><b>　　—全靜態(tài)工作</b></p><p>　　—工作于16 MHz 時性能高達16 MIPS</p><p>　　—只需兩個時鐘周期的硬件乘法器</p><p>　　3、非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　　—16K 字節(jié)的系統(tǒng)內可編程Flash</p&g

61、t;<p>　　—擦寫壽命: 10,000 次</p><p>　　4、具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)</p><p>　　5、通過片上Boot 程序實現(xiàn)系統(tǒng)內編程</p><p>　　6、真正的同時讀寫操作</p><p>　　—512 字節(jié)的EEPROM</p><p>　　—擦寫壽命: 100

62、,000 次</p><p>　　—1K字節(jié)的片內SRAM</p><p>　　—可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密</p><p>　　7、JTAG 接口( 與IEEE 1149.1 標準兼容)</p><p>　　—符合JTAG 標準的邊界掃描功能</p><p>　　—支持擴展的片內調試功能</p&g

63、t;<p>　　—通過JTAG 接口實現(xiàn)對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程</p><p><b>　　外設特點</b></p><p>　　—兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器</p><p>　　—一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數(shù)器</p><

64、p>　　—具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC</p><p><b>　　—四通道PWM</b></p><p>　　—8路10 位ADC</p><p><b>　　8 個單端通道</b></p><p>　　—TQFP 封裝的7 個差分通道</p><p>　　10、

65、各具有可編程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道</p><p>　　—面向字節(jié)的兩線接口</p><p>　　—兩個可編程的串行USART</p><p>　　—可工作于主機/ 從機模式的SPI 串行接口</p><p>　　—具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器</p><p><b>　　—

66、片內模擬比較器</b></p><p><b>　　特殊的處理器特點</b></p><p>　　—上電復位以及可編程的掉電檢測</p><p>　　 —片內經過標定的RC 振蕩器</p><p>　　—片內/ 片外中斷源</p><p>　　—6種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲

67、抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及擴展的Standby 模式</p><p><b>　　I/O 和封裝</b></p><p>　　—32 個可編程的I/O 口</p><p>　　—40引腳PDIP 封裝, 44 引腳TQFP 封裝, 與44 引腳MLF 封裝</p><p><b>　

68、　工作電壓:</b></p><p>　　—ATmega16：4.5 - 5.5V</p><p><b>　　速度等級： </b></p><p>　　—0 - 16 MHz ATmega16[4]</p><p>　　圖3.11 ATMEGA16的主電路</p><p>&l

69、t;b>　　系統(tǒng)軟件結構設計</b></p><p><b>　　系統(tǒng)主程序流程</b></p><p>　　系統(tǒng)主程序的流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖[5]</p><p>　　數(shù)據(jù)采集中斷服務子程序流程</p><p>　　數(shù)據(jù)采集中斷服

70、務子程序的流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 數(shù)據(jù)采集中斷服務子程序流程圖[6]</p><p>　　數(shù)據(jù)采集與顯示程序流程</p><p>　　數(shù)據(jù)采集與顯示流程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 數(shù)據(jù)采集與顯示程序流程圖[7]</p><p><b>　　總 結<

71、/b></p><p>　　本設計采用ATMEGA16單片機作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制核心，系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集模塊、A/D轉換模塊、系統(tǒng)控制模塊、鍵盤模塊、顯示模塊等幾部分。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)流包括音頻信號,光信號,磁信號,電壓引號。這些信號傳輸?shù)紸TMEGA單片機，經過單片機的處理將數(shù)據(jù)顯示在LCD12864上。[8]</p><p>　　系統(tǒng)是由硬件與軟件協(xié)調運作實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能，其

72、中硬件電路由數(shù)據(jù)采集外圍電路，串口電平轉換電路，CPU控制電路，鍵盤電路，顯示電路組成。軟件由驅動子程序組成。 </p><p>　　在元件及調制方面，由于采用的電路使用了很多集成電路。外圍元件不是很多，所以調試應該不會太難。一般只要電路焊接無誤，稍加調試應該會正常工作。電路中除集成電路外，對各電子元件也無特別要求。</p><p>　　該系統(tǒng)各部分采用模塊化設計， 各個模塊之間獨

73、立性強?？刂撇糠植捎每删幊涛⑻幚砥?，可以在不增加系統(tǒng)硬件的情況下方便地對系統(tǒng)進行二次開發(fā)與升級。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]EEPW百科.ATmega16單片機[Z].北京：EEPW百科，2010.</p><p>　　[2]百度百科.ATmega16單片機[Z].北京：百度百科，2010.<

74、/p><p>　　[3]謝自美.電子線路設計·試驗·測試[J].武漢：華中科技大學出版社，2002. 298~316.</p><p>　　[4]微雪電子.ATmega16簡介[Z].北京：微雪電子，2010.</p><p>　　[5]萬光毅,嚴義.單片機實驗與實踐教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010. 73~74.</p>

75、;<p>　　[6]元紅妍,張鑫.電子綜合設計實驗教程[M].濟南：山東大學出版社，2004. 3.</p><p>　　[7]Prote199原理圖與PCB設計[Z].北京：機械工業(yè)出版社，2000. 67~68.</p><p>　　[8]何立民.MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)配置與接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001. 17~18.</p>

76、<p>　　[9]吳建新,朱定華,饒志強.模擬電子技術[M].北京：清華大學出版社，2008. </p><p>　　[10]戴焯.傳感與檢測技術[M].武漢：武漢理工大學出版社，2003. </p><p>　　[11]李群芳,肖看.單片機原理、接口及應用—嵌入式系統(tǒng)技術基礎[M].北京：清華大學出版社，2005.</p><p>　　[12]何希才

77、,鄒炳強.通用電子電路應用400例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005. </p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　一、電路原理圖</b></p><p><b>　　二、程序清單</b></p><p>　　源程序名稱： 

78、0;      １２８×６４液晶模塊</p><p>　　程序功能：           　　　　本程序是用 ATmega16 控制１２８×６４液晶模塊（控制芯片：HD61202／3）顯示 的源程序文件。#inc

79、lude "ATmega16.h"                 /* 包含目標器件芯片的頭部文件 */ #include "LCDM_HD61202_128D64.h" &#

80、160;    /* 本程序的頭部文件 */ #include "DELAY.H"                    /* 包含延時函

81、數(shù)的頭部文件 */ #include "Lattice_Character.h"        /* 包含字符點陣數(shù)據(jù)表的頭部文件 */              &

82、#160;               　程序指令代碼清單 /*---------------------------------------------------------------------------- 函數(shù)功能：    本函數(shù)用于

83、控制液晶模塊的ＭＣＵ輸入／輸出引腳的初始化操作。 備注：        本函數(shù)僅在主函數(shù)中調用一次即可，除非釋放各控制引</p><p>　　/*---------------------------------------------------------------------------- 函數(shù)功能：  

84、;  本函數(shù)用于在液晶屏幕上在指定坐標位置（x，y）顯示單個點陣字符的操作。 函數(shù)入口參數(shù)：x ----------------- Ｘ軸坐標，其數(shù)值范圍：x ≤６３。               y -----------------&

85、#160;Ｙ軸坐標，其數(shù)值范圍：y ≤７。               *pdc_address ------ 顯示字符點陣數(shù)據(jù)存儲地址，即指向存儲點陣數(shù)據(jù)的指針。         &#

86、160;     dc_row_num -------- 顯示字符行點數(shù)，其數(shù)值范圍：x ≤１２７。               dc_column_num ----- 顯示字符列點數(shù)，其數(shù)值范圍：

87、x ≤６３。 備注：        ①．參數(shù) y（Ｙ軸坐標）的數(shù)值范圍：y ≤７。               ②．在移植程序時，請注意 *pdc_address 參

88、數(shù)前的 flash 關鍵字，此關鍵字     </p><p>　　/*---------------------------------------------------------------------------- 函數(shù)功能：    本函數(shù)用于在液晶屏幕上顯示歡迎和警告頁的操作。運行完本函數(shù)將顯示：

89、              “歡迎”------------------ 第一頁，６４×６４點陣。               “鄭重警

90、告”-------------- 第二頁，３２×３２點陣。               “本產品和嵌入的軟 ------- 第三頁，１６×１６點陣。         

91、        件受著作權法及國                 際著作權條約和其          &#

92、160;      它知識產權法和條                 約的保護，未經其           

93、0;     所有者的書面授權                 不得擅自復制或傳             

94、    播，否則將受到在                 法律許可的范圍內              &#

95、160;  最大可能的起</p><p>　　// Declare your global variables here void main(void) { // Declare your local variables here   register

96、60;Uchar8 i;   register Uchar8 j;   register Uchar8 k; // Port C initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In

97、0;Func2=In Func1=In Func0=In  // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T  PORTC=0x00; DDRC=0x00; // Timer/Counter 

98、0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 o</p><p><b>

99、　　致 謝</b></p><p>　　走的最快的總是時間，來不及感嘆，大學生活已近尾聲，四年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要劃下完美的句號。</p><p>　　從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著老師的心血和汗水。老師要指導很多同學的論文，加上本來就有的教學任務，抽出時間來指導我們。在我的畢業(yè)論文寫作期間，老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，