1602LCD显示电话拨号键盘按键dwg.docx
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1602LCD显示电话拨号键盘按键dwg
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毕业论文（设计）
题目__单片机课程设计________
指导教师_________________
院系_____________
专业____________
班级_________________
姓名______________________
学号_______________
2015年9月1日至2015年12月7日（共12周）
1602LCD显示电话拨号键盘按键
摘要:
介绍了基于单片机LCD1602显示屏的设计过程。
给出了其硬件原理图和系统仿真图。
关键词：
单片机1602LCD显示屏键盘系统
一、设计预达目标
要求以51单片机作为微控制器，通过1602LCD显示屏显示拨号键盘，键值包括数字0-9及“*”“#”等12个按键，数字显示为逐个显示方式。
二.设计方案
首先构建单片机最小系统、键盘输入系统及1602LCD显示系统。
通过单片机扫描键值，将其结果输入到1602LCD显示屏上。
（一）单片机最小系统
单片机最小系统主要由电源、复位、震荡电路以及扩展部分等部分组成。
图2.1单片机最小系统
（二）输入按键系统
独立的键盘与单片机相连时，每个按键都需要单片机的一个I/O线，若按键较多时，占用的I/O口资源就会过多，为此就引入了矩阵键盘。
本次设计共有0~9、#、*共12个按键，因此引入3*4的矩阵键盘，共需要7个I/O口，7条线分别与单片机P3口相连。
{注：
当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以P0口如果作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。
}
图2.2输入按键系统
（三）1602LCD显示系统
AT89C51单片机，P0口输出时，必须使用上拉电阻，提高电压，否则无法得到输出结果。
{注：
51单片机的P0口在做IO时需要上拉电阻，使其避免悬空，因为P0口内部是漏集开路输出的。
其他口则不需要上拉电阻。
}
图2.31602LCD显示系统
1LCD1602原件显示原理
图2.3.1LCD1602引脚图
表1LCD1602引脚功能
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
D8
背光源正极
8
D1
数据
16
D9
背光源负极
2LCD1602引脚说明
第1脚：
VSS为地电源；
第2脚：
VDD接+5V电源；
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调度端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高会产生“鬼影”，必要时可以通过一个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同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W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[2]。
3LCD1602指令
1602液晶模块内部的控制器共有11条指令，如下表所示
表2液晶模块内部控制其指令
序号
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
4
显示开/关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
6
置功能
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
只数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM
1
0
要写的数据内容
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出的数据内容
指令说明：
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：
光标和显示位置设置I/D，光标移动方向，高电平向右移，低电平向左移，S：
屏幕上所有文字是否左移或右移，高电平表示有效，低电平表示无效；
指令4：
显示开关控制。
D：
控制整体的显示开与关，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，高电平时显示移动的文字，低电平时显示移动的光标；
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：
低电平时为单位行显示，高电平时为双行显示。
F：
低电平时显示5*7的点阵字符，高电平时显示5*10的显示字符。
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：
忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，如果为低电平表示不忙[2]。
4LCD1602数字代码
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，其中阿拉伯数字的代码为：
代码数字
001100000
001100011
001100102
001100113
001101004
001101015
001101106
001101117
001110008
001110019
（四）设计原理图
根据设计要求画出原理图：
电路图中的扬声器也就是LS1在这个系统中起到了读出按键的数值及拨号与接听的传递功能
图2.4设计原理图
三分析与编程
（一）系统流程图
图3.1为系统总流程图。
首先系统进入初始化，系统开始运行，当检测键盘没有按下时，则返回继续检测直至有键盘按下；当扫描到键盘按下时，读取按键值，并检测是否超过10位，若没有超过则送入液晶显示；若超过10位则系统重新初始化。
（二）LCD显示程序流程图
显示程序流程图如图3.2流程图分析：
首先对1602显示屏进行初始化，然后检查忙信号，若BF=0，则获得显示RAM的地址，写入相应的数据显示；若BF=1，则代表模块正在进行内部操作，不接受人和外部指令和数据，知道BF=0为止。
（三）设计程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineDelayNOP（）{_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;}
sbitBEEP=P1^0;
sbitLCD_RS=P2^0;
sbitLCD_RW=P2^1;
sbitLCD_EN=P2^2;
voidDelayMS（uintms）;
bitLCD_Busy_Check（）;
voidLCD_Set_Position（ucharPosition）;
voidWrite_LCD_command（ucharcmd）;
voidWrite_LCD_data（uchardat）;
//--标题字符串
charcodeTitle_Text[]={"--phoneCode--"};
//--键盘拔号与键盘符号映射表
ucharcodekey_Table[]={'1','2','3','4','5','6','7','8','9','*','0','#'};
//--键盘拔号数字缓冲
ucharDial_Code_Str[]={""};此处空格太少，会在屏幕上显示一个字符出来
ucharkeyNo=0xff;
inttCount=0;
//------------------------------------
//延时
//------------------------------------
voidDelayMS（uintx）
{
uchari;
while（x--）
for（i=0;i<120;i++）
;
}
//--------------------------------
//在LCD指定的行上显示字符串
//--------------------------------
voidDisplay_String（uchar*str,ucharLineNo）
{
uchark;
LCD_Set_Position（LineNo）;
for（k=0;k<16;k++）
Write_LCD_data（str[k]）;
}
//----------------------------------------------
//忙检查
//---------------------------------------------
bitLCD_Busy_Check（）
{
bitLCD_Status;
LCD_RS=0;//寄存器选择
LCD_RW=1;//读状态寄存器
LCD_EN=1;//开始读
DelayMS
（1）;
LCD_Status=（bit）（P0&0x80）;
LCD_EN=0;
returnLCD_Status;
}
//---------------------------------------------------
//写LCD命令
//----------------------------------------------------
voidWrite_LCD_Command（ucharcmd）
{
while（（LCD_Busy_Check（）&0x80）==0x80）;//忙等待
LCD_RS=0;//选取择命令寄存器
LCD_RW=0;//写
LCD_EN=0;
_nop_（）;
_nop_（）;
P0=cmd;
DelayNOP（）;
LCD_EN=1;
DelayNOP（）;
LCD_EN=0;
}
//-----------------------------------------
//发送数据
//----------------------------------------
voidWrite_LCD_Data（ucharStr）
{
while（（LCD_Busy_Check（）&0x80）==0x80）;//忙等待
LCD_RS=1;
LCD_RW=0;
LCD_EN=0;
P0=Str;
DelayNOP（）;
LCD_EN=1;
DelayMS
（1）;
LCD_EN=0;
}
//-------------------------------------------------
//LCD初始化
//-------------------------------------------------
voidInitialize_LCD（）
{
Write_LCD_Command（0x38）;
DelayMS（5）;
Write_LCD_Command（0x0C）;//清屏
DelayMS（5）;
Write_LCD_Command（0x06）;//字符进入模式，屏幕不动，字符后移。
DelayMS（5）;
Write_LCD_Command（0x01）;//显示开，关光标。
DelayMS（5）;
}
//--------------------------------------
//设置显示位置
//--------------------------------------
voidLCD_Set_Position（ucharPosition）
{
Write_LCD_Command（Position|0x80）;
}
//-----------------------------------------------
//t0控制按键声音
//-----------------------------------------------
voidT0_INT（）interrupt1
{
TH0=-600/256;
TL0=-600%256;
BEEP=~BEEP;
if（++tCount==200）
{
tCount=0;
TR0=0;
}
}
//-------------------------
//键盘扫描
//------------------------
//=============================================================
ucharGetkey（）
{
uchari,j,k=0;
ucharkeyScanCode[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//键盘扫描码
ucharkeyCodeTable[]={0xee,0xed,0xeb,0xde,0xdd,0xdb,0xbe,0xbd,0xbb,0x7e,0x7d,0x7b};
P3=0x0f;
//扫描键盘获取按键序号
if（P3!
=0X0F）
{
for（i=0;i<4;i++）
{
P3=keyScanCode[i];
for（j=0;j<3;j++）
{
k=i*3+j;
if（P3==keyCodeTable[k]）
returnk;
}
}
}
elsereturn0xff;
}
//-------------------------------
//main
//--------------------------------
voidmain（）
{
uchari=0,j;
P0=P2=P1=0XFF;
IE=0X82;
TMOD=0X01;
Initialize_LCD（）;//LCD初始化
Display_String（Title_Text,0x00）;//在第一行显示标题
while
（1）
{
keyNo=Getkey（）;//获取按键值
if（keyNo==0xff）
continue;//无按键时继续扫描
if（++i==12）//超过11位时清空
{
for（j=0;j<16;j++）
Dial_Code_Str[j]='';
i=0;
}
Dial_Code_Str[i]=key_Table[keyNo];//将待显示字符放入待显示的拔号串中
Display_String（Dial_Code_Str,0x40）;//在第二行显示号码
TR0=1;//T0中断控制按键声音
while（Getkey（）!
=0xff）;//等待按键释放
}
}
四仿真
仿真图根据电路原理，在Proteus软件中绘制出，检查无误后导入程序运行，，观察仿真结果是否准确的达到所预期的效果，如果没有达到，则分析原因，找出错误，直至达到预期效果。
设计仿真图如下图：
图4仿真图
LCD1602显示按键值，当按键超过11位时，前11位按键值全部清零，重新显示按键值。
五在实现过程中遇到的问题及排除措施
本次设计中，在单片机最小系统初始设计时，电容和晶振选择不合理，导致无法起振【能否起振及是否失真都与放大倍数相关，放大倍数与负反馈相关，负反馈越强放大倍数越低。
放大倍数大于3就会有失真，远大于3时，就输出近似方波，小于3时，不能起振。
所以最好有自动增益控制电路】。
通过查阅资料，多次实验，确定了合适的电容与晶振。
在开始设计电路时，P0口与显示屏相连时未考虑到添加上拉电阻，显示屏无法显示按键值，添加上拉电阻后【注：
电路叠加定理和诺顿定理就可以求出R了将VCC和上拉电阻看成恒流输出，上拉电流就是VCC/R了实际的选择还要考虑器件拉入电流的能力】，显示正常。
。
六设计心得体会
通过本次设计，进一步加深了对51单片机的理解，熟悉了Proteus环境中的ISIS模块原理图绘制，掌握了仿真的基本方法和C51编程语言。
对按键扫描输入系统和LCD1602显示系统的工作原理及编程方法有了更进一步的了解。
在设计过程当中，通过查阅资料等形式能培养个人分析、解决问题的能力。
七参考文献
[1]张迎新等，单片机初级教程.北京：
北京航空航天大学出版社，2000
[2]李清照，单片机原理及接口技术.北京：
北京航空航天大学出版社，1999
[3]王静霞等，单片机应用技术：
C语言版.北京：
电子工业出版社，2009
[4]胡汉才，单片机原理及接口技术.北京：
清华大学出版社，1996
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清华大学出版社，2006
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清华大学出版社，2005
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典型模块设计实例导航.北京：
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清华大学出版社，2002
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复旦大学出版社，2001
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