毕业设计：基于单片机的水塔水位控制系统

毕业设计：基于单片机的水塔水位控制系统内容摘要：

字符块是一个字符位，每一位都可以显示一个字符，字符位之间空有一个点距的间隔起着字符间距和行距的作用，这是其一；其二是这类模块使用的是专用于字符显示控制与驱动的 IC芯片 [13]。 这两种因素确定了这类模块的应用范围仅局限于字符而显示不了图形，所以称其为字符型液晶显示模块。 天津 职业技术师范大学 2020届本科生毕业设计 8 字符型液晶显示驱动控制器广 泛应用于字符型液晶显示模块上。 目前最常用的字符型液晶显示驱动控制器是 HD44780U，也出现使用 HD667O1 或 HD66702 等字符型液晶显示驱动控制器单片控制的字符型液晶显示模块。 液晶显示驱动器为 HD44100 及其替代品。 字符型液晶显示模块在世界上是比较通用的，而且接口格式也是比较统一的，其主要原因可能是各制造商所采用的模块控制器都是 HD44780U 及其兼容品，不管它的显示屏的尺寸如何，它的操作指令及其形成的模块接口信号定义都是兼容的。 所以会使用一种字符型液晶显示模块，就会通晓所有的字符型液晶显示模块。 液晶屏 1602 的使用具体 液晶 1602 有三条控制线， RS/数据命令端， RW/读写选择端、 EN/使能端，一个 8位的数据端口。 常用指令说明如 表 31： 表 31常用指令说明 指令名称 控制信号 控制代码 D/I R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 归 home位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 输入方式设置 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 显示状态设置 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光标画面滚动 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 工作方式设置 0 0 0 0 1 DL N F * * CGRAM地址设置 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DDRAM地址设置 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 读 BF和 AC 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 写数据 1 0 数 据 读数据 1 1 数 据 (一 )指令详细解释如下： 1).清屏（ Clear Display） 格式 0 0 0 0 0 0 0 1 01H 该指令完成下列功能： 将空码（ 20H）写入 DDRAM 的全部 80 个单元内； 将地址指针计数器 AC清零，光标或闪烁归 home 位； 设置输入方式参数 I／ D=1，即地址指针 AC 为自动加一输入方式。 天津 职业技术师范大学 2020届本科生毕业设计 9 该指令多用于上电时或更新全屏显示内容时。 在使用该指令之前要确认 DDRAM的当前内容是否有用。 2).归 home 位（ Return home） 格式 0 0 0 0 0 0 1 0 02H 该指令将地址指针计数器 AC 清零。 执行该指令的效果有；将光标或闪烁位返回到显示 屏的左上第一字符位上，即 DDRAM 地址 00H 单元位置；这是因为光标和闪烁位都是以地址指针计数器 AC当前值定位的。 如果画面已滚动，则撤消滚动效果，将画面拉回到 home 位 [14]。 3).输入方式设置（ Enter Mode Set） 格式 0 0 0 0 0 1 I/D S 04H07H 该指令的功能在于设置了显示字符的输入方式，即在计算机读／写 DDRAM 或CGRAM 后，地址指针计数器 AC 的修改方式，反映在显示效果上，当写入一个字符后画面或光标的移动。 该指令的两个参数位 1／ D 和 S确定了字 符的输入方式。 I／ D表示当计算机读／写 DDRAM 或 CGRAM 的数据后，地址指针计数器 AC 的修改方式，由于光标位置也是由 AC值确定，所以也是光标移动的方式。 I／ D＝ 0 AC 为减 1计数器，光标左移一个字符位。 I／ D＝ 1 AC 为加 1计数器，光标右移一个字符位。 S 表示在写入字符时，是否允许显示画面的滚动。 S＝ 0禁止滚动。 S＝ 1允许滚动。 S＝ 1且 I／ D＝ O显示画面向右滚动一个字符位。 S＝ 1且 I／ D＝ 1显示画面向左滚动一个字符位。 4).显示状态设置（ Display on/off Control） 格式 0 0 0 0 1 D C B 08H0FH 该指令控制着画面，光标及闪烁的开关。 该指令有三个状态位 D、 C、 B，这三个状态位分别控着画面，光标和闪烁的显示状态。 D 画面显示状态位。 当 D＝ 1时为开显示， D＝ 0时为关显示。 注意关显示仅是画面不出现，而 DDRAM 内容不变。 这与清屏指令截然不同。 C 光标显示状态位。 当 C＝ 1时为光标显示， C＝ 0 时为光标消失。 光标为底线形式（ 5 1点阵），出现在第八行或第十一行上。 光标的位置由地址指针计数器 AC确定，并随其变动 而移动。 当 AC 值超出了画面的显示范围，光标将随之消失。 B 闪烁显示状态位。 当 B＝ l时为闪烁启用， B＝ 0 时为闪烁禁止。 闪烁是指一个字符位交替进行正常显示态和全亮显示态，闪烁频率在控制器工作频率为 250kHz时为。 闪烁位置同光标一 样受地址指针计数器 AC 的控制。 闪烁出现在有字符天津 职业技术师范大学 2020届本科生毕业设计 10 或光标显示的字符位时，正常显示态为当前字符或光标的显示；全亮显示态为该字符位所有点全显示。 若出现在无字符或光标显示的字符位时，正常显示态为无显示，全亮显示态为该字符位所有点全显示。 这种闪烁方式可以设计成块光标，如同计算机CRT上块状光标闪烁提示符的效果。 5).光标或画面滚动（ Cursor Or Picture Shift） 格式 0 0 0 1 S/C R/L 0 0 执行该指令将产生画面或光标向左或向右滚动一个字符位。 如果定时间隔地执行该指令将产生画面或光标的平滑滚动。 画面的滚动是在一行内连续循环进行的，也就是说一行的第一单元与最后一个单元连接起来，形成了闭环式的滚动 [15]。 当未开光标显示时，执行画面滚动指令时不修改地址指针计数器 AC值；有光标显示时，由于执行任意一条滚动指令时都将使光标产生位移，所 以地址指针计数器 AC都需要被修改。 光标的滚动是在 DDRAM 内全程进行的，它不分是一行显示还是两行显示。 如果用光标的指针 —— 地址指针计数器 AC加一和减一功能来解释，就能理解光标从第 1显示位左移至第 80显示位，或从第 80显示位右移至第 1显示位原理了。 光标的滚动功能可以用于搜寻需要修改的显示字符。 该指令有两个参数位： ／ C滚动对象的选择 S／ C＝ l 画面滚动 S／ C＝ 0 光标滚动 ／ L滚动方向的选择 R／ L＝ l 向右滚动 R／ L＝ 0 向左滚动 该指令与输入方式设置指令都可以产生光标或画面的滚动，区别在于 该指令专用于滚动功能，执行一次，显示呈现一次滚动效果；而输入方式设置指令仅是完成了一种字符输入方式的设置，仅在计算机对 DDRAM 等进行操作时才能产生滚动的效果。 6).工作方式设置（ Function Set） 格式 0 0 1 DL N F 0 0 该指令设置了控制器的工作方式，包括有控制器与计算机的接口形式和控制器显示驱动的占空比系数等。 该指令有三个参数 DL， N和 F．它们的作用是： DL 设置控制器与计算机的接口形式。 接口形式体现在数据总线长度上。 DL＝ 1设置数据总线为 8位长度，即 DB7～ DBO 有效。 DL＝ 0设置数据总线为 4位长度，即 DB7～ DB4 有效。 在该方式下 8位指令代码和数据将按先高 4位后低 4位的顺序分两次传输。 N设置显示的字符行数。 天津 职业技术师范大学 2020届本科生毕业设计 11 N＝ 0为一行字符行。 N＝ 1为两行字符行。 F设置显示字符的字体。 F＝ 0为 5 7 点阵字符体。 F＝ 1为 5 10 点阵字符体。 该指令可以说是字符型液晶显示控制器的初始化设置指令，也是唯一的软件复位指令。 HD44780U 虽然具有复位电路，但为了可靠的工作， HD44780U 要求计算机在征作 HD44780U 时首先对其进行软件复位。 也就是说在控制字符型液晶显示模块工作时首先要进行的软件复位 [16]。 7). CGRAM 地址设置（ Set CGRAM Address） 格式 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 该指令将 6位的 CGRAM 地址写入地址指针计数器 AC 内，随后计算机对数据的操作是对 CGRAM 的读／写操作。 8).DDRAM 地址设置（ Set DDRAM Address） 格式 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 该指令将 7位的 DDRAM 地址写入地址指针计数器 AC 内，随后计算机对 数据的操作是对 DDRAM 的读／写操作。 9).读“忙”标志和地址指针值（ Read Busy Flag and Address） 格式 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 计算机对指令寄存器通道读操作（ RS＝ 0， R／ W＝ l）时，将读出此格式的“忙”标志 BF值和 7位地址指针计数器 AC的当前值。 计算机随时都可以对 HD44780U读“忙”操作。 BP 值反映 HD4478OU 的接口状态。 计算机在对 HD44780U 每次操作时首先都要读 BF 值判断 HD44780U 的当前接口状态，仅有 在 BF＝ 01 时计算机才可以向 HD44780U写指令代码或显示数据和从 HD44780U 读出显示数据。 计算机读出的地址指针计数器 AC 当前值可能是 DDRAM 地址也可能是 CGRAM 的地址，这取决于最近一次计算机向 AC 写入的是哪类地址 [17]。 10).写数据（ Write Data to CG or DD RAM） 计算机向数据寄存器通道写入数据， HD44780U根据当前地址指针计数器 AC 值的属性及数值将该数据送入相应的存储器内的 AC 所指的单元里。 如果 AC 值为 DDRAM地址指针，则认为写人的数据为字符代码并进 入 DDRAM 内 AC 所指的单元里；如果 AC值为 CGRAM 的地址指针，则认为写入的数据是自定义字符的字模数据并送入 CGRAM内 AC 所指的单元里 [18]。 所以计算机在写数据操作之前要先设置地址指针或人为的确认地址指针的属性及数值。 在写人数据后地址指针计数器 AC 将根据最近设置的输入方式自动修改。 天津 职业技术师范大学 2020届本科生毕业设计 12 由此可知，计算机在写数据操作之前要作两项工作，其一是设置或确认地址计数器 AC 值的属性及数值，以保证所写数据能够正确到位；其二是设置或确认输入方式，以保证连续写入数据时 AC值的修改方式符合要求。 11).读数据（ Read Data from CG or DD RAM） 在 HD44780U 的内部运行时序的操作下，地址指针计数器 AC的每一次修改，包括新的 AC值的写入，光标滚动位移所引起的 AC值的修改或由计算机读写数据操作后所产生的 AC 值的修改， HD44780U 都会把当前 AC 所指单元的内容送到接口部数据输出寄存器内，供计算机读取 [19]。 如果 AC 值为 DDRAM 地址指针，则认为接口部数据输出寄存器的数据为 DDRAM 内 AC 所指单元的字符代码；如果 AC值为 CGRAM 的地址指针，则认为数据输出寄存器的数据是 CGRAM 内 AC所指单元的自 定义字符的字模数据。 计算机的读数据是从数据寄存器通道中数据输出寄存器读取当前所存放的数据。 所以计算机在首次读数据操作之前需要重新设置一次地址指针 AC 值，或用光标滚动指令将地址指针计数器 AC 值修改到所需的地址上，然后进行的读数据操作将能获得所需的数据。 在读取数据后地址指针计数器 AC将根据最近设置的输入方式自动修改。 由此可知，计算机在读数据操作之前要作两项工作，其一是设立或确认地址计数器 AC 值的属性及数值，以保证所读数据的正确性。 系统功能电路 最小工作系统原理 图 34 最小系统原理图 天津 职业技术师范大学 2020届本科生毕业设计 13 此图是单片机 工作的最小系统原理图，在这个电路中又 可以分为复位电路和晶振电路，如图 34和图 35所示： 图 35复位电路 复位电路可以分为上电复位和手动按键复位。