红外抄表电度表——抄表器(编辑修改稿)

红外抄表电度表——抄表器(编辑修改稿)内容摘要：

码放入 DDRAM，内部控制线路就会自动将数据传送到显示器上，并显示出 ASCⅡ对应 的字符。 (2)CGROM 为字符产生器ROM，可供使用者存储特殊造型的字符码， CGROM 最多可存放 8个字符。 (3)IR 为指令寄存器，负责存储 MCU要写个 LCD 的指令码。 当 RS及 R/W 引脚信号为 0 且 E 引脚信号为由 1变为 0 时， D0～ D7 引脚上的数据便会存入到 IR 寄存器中。 (4)DR 为数据寄存器，负责存储单片机要写到 CGRAM 或 DDROM 的数据。 因此，可将 DR视为一个数据缓冲区。 14 当 RS及 R/W 引脚信号为 1 且 E 引脚信号为由 1变为 0时，读取数据。 当 RS 引脚信号为1， R/W 引脚信号为 0 且 E 引脚信号为由 1 变为 0时，存入数据。 图 210 LCD液晶显示原理图 如图 210 所示为液晶显示原理图， 8 位数据总线由单片机的 I/O 口 P2 控制， RS脚的高低电平控制数据和指令的写入， R/W 脚的高低电平控制数据的读取和写入。 如图211为模拟接线方式图。 LCD 液晶屏的第三引脚接了个滑动变阻，目的是对 LCD 对比度进行调节，使显示达到合适的效果。 当电阻器滑到最靠近电源端时对比度最弱，当滑到最靠近地端时对比度最高。 但对比度过高时会产生“鬼影”，因此用一个滑动变阻来调整对比度。 表 22为 LCD1602 液晶显示屏的主要技术参数。 图 212所示为读 操作时序的控制器接口图。 15 表 22 LCD1602的主要技术参数 显示容量 16 2个字符 芯片工作电压 工作电流 () 模块最佳工作电压 字符尺寸 （ W H） mm 表 23 LCD1602液晶显示屏接口信号的说明 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶显示偏压信号 11 D4 Data I/O 4 RS 数据 /命令选择端 12 D5 Data I/O 5 R/W 读 /写选择端 13 D6 Data I/O 6 E 使能信号 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极 图 211 模拟接线图 16 图 212 读操作时序的控制器接口图 17 3 系统软件设计 程序的编写就要涉及到程序语言的选择，下面先看看汇编语言和 C 语言的特性，再进行语言的选择。 （ 1） C 语言： C语言是国内外广泛使 用的计算机语言，是计算机应用人员应掌握的一种程序设计工具。 C语言功能丰富，表达能力强，使用灵活方便，应用面广，目标程序效率高，可移植性好，既具有高级语言的优点，又具有低级语言的许多特点。 因此， C 语言特别适合编写系统软件。 除了这些特点外， C语言还具有以下优越性：在不需要完全了解单片机系统具体硬件的情况下，也能够编出符合硬件实际的专业水平的程序；以适应片上存储器的大小；中断服务程序的现场保护和恢复，中断向量表的填写，是直接与单片机相关的，都由 C编译器代办；提供常用的标准函数库，以供用户直接使用； 头文件中定义宏 、说明复杂数据类型和函数原型，有利于程序的移植和支持单片机的系列化产品的开发；有严格的句法检查，错误很少，可容易地在高级语言的水平上迅速地被排除掉；可方便地接受多种实用程序的服务：如片上资源的初始化有专门的实用程序自动生成；再如，有实时多任务操作系统可调度多道任务，简化用户编程，提高运行的安全性等等。 （ 2）汇编语言： 汇编语言是计算机能提供给用户的最快而又最有效的语言，也是能够利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一语言，因而在对于程序的空间和时间要求很高的场合，汇编语言是必不可少的，至于对于很多需要 直接控制硬件的应用场合，更是非用汇编语言不可。 除了这些特性，汇编语言还具有下列特性： ① 占用的内存单元和 CPU 资源少，能直接对硬件进行控制； ② 程序简短执行速度快； ③ 可直接调用单片机的全部资源，并可有效地利用单片机的专有特性； ④ 能准确地掌握指令的执行时间，适用于实时控制系统。 红外抄表系统的软件程序设计主要由主程序、发射程序、显示程序、接收程序组成。 通过对以上两种语言的分析， 由于 C 语言程序有利于实现较复杂的算法，同时该程序也比较复杂，要控制多个部件模块。 为了能简单有条理的编辑程序。 两种语言都有其 独有的特性，结合自身的情况，对 C 语言比汇编语言要熟悉，并且应用 C的时间比汇编长， 18 所以我最终选择了以 C语言来编写系统的程序。 如图 31所示为红外抄表系统的整体程序流程图，系统开始工作时进行初始化操作。 由按键控制数据是否发送。 图 31 系统软件流程图 38kHz 频率的产生及发射程序设计 38kHz 频率可以有效防止日光和灯光的干扰，使得通信距离更远。 现讨论产生 38kHz频率的两种方案。 方案一：分频电路产生 初始化子程序 数值按键扫描 数码管显示 是 运行接收程序 LCD 显示 后续处理 接收按键扫描 开始 运行发送程序 否 19 图 32 分频电路图 如图 32 所示 455kHz 晶振经 12 分频得到 38kHz。 由 455kHz 的晶振 CRY,反相器74HC04 及电阻、电容构成的振荡器产生 455kHz 的方波信号。 经脉冲分频器 74LS92,六分频成为 的脉冲信号。 再经过 D 触发器构成的 2 分频 /整形电路变成 38kHz的方波信号。 本方案的振荡器采用了晶振，因晶振频率十分稳定。 RC 振荡器的稳定性差，往往由于偏差很大而缩短控制距离。 方案二：软件生成 38kHz 频率 f=38kHz T=1/f 计算得 T≈ 如图 35所示发射管接在单片机的 引脚上， 所以只要控制单片机 引脚的高、低电平周期为。 程序如下： for(a=aa。 a0。 a) out=1。 i=7。 while(i0)i。 out=0。 如下程序首先发送 频率，再停止发送。 这两个段是为了让接收模块识别防止其他信号的干扰。 接着开始发送数据， kHz(40)（发送时间为 1ms）后判断数据的最后一位是“ 1”还是“ 0”。 如果数据是“ 1”则停止发送 delayms(93)，否则停止发送 delayms(65)（ 1ms）。 一个数据为发送完毕， num=num1 数据位右移一位后判断发送。 如此循环 8次数据就发送完毕。 发送完毕指令 kHz(20)，后停止发送。 如图 33 所示发射和接收波形图。 20 a=2ms b=1ms c= 图 33 发射接收波形图 khz(116)。 delayms(125)。 for(num1=8。 num10。 num1) khz(40)。 if(numamp。 0x001) delayms(93)。 //delay else delayms(65)。 //delay 1ms num=num1。 如图 34 所示为 38kHz 的载波频率：低电平 17us、高电平 9us， 17+9=26us 比 快一点点。 高、低电平时间不是固定值，只要相加等于 26us 就是发送 38khz 的频率。 图 34 计算得出的载波频率 数据计算程序 本系统用发射板的三个按键来设置需要发送的数据，三个按键分别是个、十、百位控制键，数值计算规则如下： 每按一个按键对应位加一。 利用软件编程对各位进行相加计算。 每位最大只能按 21 到 9， 当超过 9，则返回到 0并且蜂鸣器响一声，如此反复循环计算。 如个、十、百位各按一下，则得数据 111。 计算规则十分简单，如下程序为百位控制： key1 为百位控制键，首先进行按键扫描，当按键引脚为低电平时说明按键没有按下，继续等待；当引脚为高电平时说明按键已按下，则蜂鸣器响一声，百位加一。 百位计算部分程序如下： if(key1==0) delay_ms(10)。 if(key1==0) while(!key1)。 bai++。 if(bai==10) bai=0。 beer=1。 delay_ms(100)。 beer=0。 上述为百位计算程序，同理十位和个位也是一样。 扫描一遍按键后进行总和计算程序，并由数码管显示。 总和计算公式为： zong=bai*100+shi*10+ge。 显示模块程序设计 数码管显示 数码管动态显示程序中，各个位的延时时间长短非常重要，如果延时时间长，则会出现闪烁现象；如果延时时间太短，则会出现显示暗且有重影。 所有数码管的段选全部连接在一起，动态显示是多个数码管，交替显示，利用人的视觉暂留作用使人看到多个数码管同时显示。 在编程时，需要输出段选和位选信号，位选信号选中其中 一个数码管，然后输出段码，使该数码管显示所需要的内容，延时一段时间后，再选中另一个数码管，再输出对应的段码，高速交替。 例如需要显示数字“ 12”时，先输出位选信号选中第一个数码管，输出 1的段码延时一段时间后选中第二个数码管，输出 2 的段码。 把上面的流程以一定的速度循环执行就可以显示出“ 12”，由于交替的速度非常快，人眼看到的就是连续的“ 12”。 先显示百位，延时一段时间后显示十位，最后显示各位。 一直按照设置时间循环显示。 交替显示，利用人的视觉暂留作用使人看到多个数码管同时显示。 使得看到连续的3 位数。 部 分程序如下： P2=dispcode[bai]。 P0=dispbitcode[0]。 22 delay_ms(10)。 P0=dispbitcode[3]。 P2=dispcode[shi]。 P0=dispbitcode[1]。 delay_ms(10)。 P0=dispbitcode[3]。 LCD 液晶显示程序 液晶显示 屏 的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。 除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。 如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（ Static）、 单纯矩阵驱动（ Simple Matrix）和主动矩阵驱动（ Active Matrix）三种。 （ 1） 线段的显示 点阵图形式液晶由 MN 个显示单元组成，假设 LCD 显示屏有 64 行，每行有 128列，每 8列对应 1 字节的 8 位，即每行由 16字节，共 168=128 个点组成，屏上 6416个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 例如屏的第一行的亮暗由 RAM区的 000H～ 00FH的 16 字节的内容决定，当（ 000H）=FFH 时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8个点；当（ 3FFH） =FFH 时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， „„ （ 00EH）=00H，（ 00FH） =00H 时，则在屏幕的顶部显示一条由 8 段亮线和 8条暗线组成的虚线。 这就是 LCD 显示的基本原理。 （ 2） 字符的显示 用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由 68 或 88 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位为“1” ，其它的为 “0” ，为 “1” 的点亮，为 “0” 的不亮。 这样一来就组成某个字符。 但由于内带字 符发生器的控制器来说，可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 （ 3） 汉字的显示 汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，左边为 5„„ 右边为 6„„ 根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加 1，送第二个字节，换行 23 按列对齐，送第三个字节 „„ 直到 32B 显示完就可以 LCD 上得到一个完整汉字。 如表31 所示为 1602 液晶模块内部控制器的控制指令。 如图 35 所示为 LCD 液晶显示流程图。 表 31 1602液晶模块内部控制器指令 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。