1.自制單片機(jī)之一……想法與計(jì)劃

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學(xué)習(xí)了一段時(shí)間的51 單片機(jī)，也買了學(xué)習(xí)板，但總覺得在學(xué)習(xí)板上操作對(duì)元件引腳認(rèn)識(shí)不那么深刻。學(xué)習(xí)板上的許多功能塊元件密集，相互又牽扯，造成電路認(rèn)識(shí)上的不清。在接擴(kuò)展板時(shí)引線也不能集中成一組排線引出。商家也對(duì)他的原理圖遮遮掩掩說一半留一半的。因此我打算拿起電烙鐵，在通用板上先搭建起最小系統(tǒng)，再做出ISP 下載線，一步步的與愿和我一同上路的菜鳥們踏入C51 的世界。

昨天下午才匯了錢買洞洞板，沒想到今天中午快遞公司的人就把貨送到我手上了?？斓挠悬c(diǎn)讓我吃驚。等元件也到貨后我便可以動(dòng)手并上圖與大家一同學(xué)習(xí)討論了。

今天剛申請(qǐng)的空間，也試試發(fā)貼和上圖。

2.自制單片機(jī)之二……AT89S51 最小系統(tǒng)制做

廢話這里就不多說了，干活吧!

C51 最小系統(tǒng)電路在網(wǎng)上一搜一大把，大同小異。我略做改動(dòng)后如圖：

加一個(gè)11.0592MHZ 的晶振是為了以后做串口通信時(shí)和PC 有相同的波特率?？捎枚搪访鼻袚Q。

說說板子的布局：網(wǎng)上賣的最小系統(tǒng)都是把板子做的非常小，如果僅僅只學(xué)習(xí)最小系統(tǒng)，那是可以的。我以后是要做擴(kuò)展的，所以不能做的太小。因此該有的應(yīng)留著，不該有的都去掉。很重要的是以后在做其它擴(kuò)展功能塊時(shí)的連接線就用一組排線而不能再有其它飛線。因此做一個(gè)好的布局是非常有必要的。

在板上除了最小系統(tǒng)外還有鍵盤輸入、數(shù)碼管、LCD、I2C 存儲(chǔ)器。它們的數(shù)據(jù)接口和電源接口也是完全獨(dú)立的。其它的功能都準(zhǔn)備在以后通過上方的接口另外用板子擴(kuò)展。

圖上方的彎腳插針就是向外擴(kuò)展的接口。我在彎腳下方又安排了一組直插針。它是和彎腳插針并行連接的。這樣在擴(kuò)展功能塊時(shí)我先在AT89S51 板上將要輸出的引線（包括數(shù)據(jù)線、控制線、電源線等）跳至直插針上。這樣通過彎腳插針引到擴(kuò)展板上的線就只有一組排線。不用再零亂地接上幾組連接線了。這也是我用買的學(xué)習(xí)板常常垢病而最終棄而自制的主要原因之一。因?yàn)楫?dāng)時(shí)我擴(kuò)展LCD12864，我既要連上數(shù)據(jù)線，又要連電源線，LCD 模塊上還拖著背光電源限流電阻線。還有液晶驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)節(jié)電位器。所以感覺拖的到處是線，很不方便。

實(shí)施：通過檢查各元件的好壞后便進(jìn)行焊接工作。焊接進(jìn)行的還是比較順利。見下圖：

完成了。在檢查了線路的正確性后，用萬(wàn)用表測(cè)了是否有短路。一切正常!

之前我的AT89S51 里已寫好了個(gè)最小系統(tǒng)測(cè)試程序，就是讓P1.0 上的紅色發(fā)光管閃爍。

我把它先插在我買的學(xué)習(xí)板上運(yùn)行，一切正常。但插在我做的的最小系統(tǒng)上卻沒反應(yīng)。就那么點(diǎn)線路查來(lái)查去還是沒問題呀!是晶振不起振？在學(xué)習(xí)板上用手拿著改錐分別碰18 腳(XTAL2)和19 腳(XTAL1)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)人體碰到19 腳時(shí)程序會(huì)亂掉，就是說可能會(huì)停振。于是又把我的系統(tǒng)板上晶振位置的電路重焊一遍，盡量縮短了19 腳處線的長(zhǎng)度。C4、C5 又分別換了15PF、20PF、30PF 的電容試試。故障依然，沒辦法，得靜一靜，看書! 在看到介紹第31 腳(EA/VPP)時(shí)猛然想到31 腳沒有接到電源正啊!起來(lái)立即把31 腳接到電源正，紅色發(fā)光管立即閃爍起來(lái)。此時(shí)的高興真不可名狀啊!

總結(jié)：除了在焊接時(shí)要仔細(xì)外，先畫好電路圖也是很重要的。像上面的電路圖在89S51 的31 腳上就只寫了Vcc 的字樣，因此焊接時(shí)就被忽視了。應(yīng)該先畫出一張完整的圖才行。

檢查分幾個(gè)部分：1.晶振部分、2.復(fù)位部分、3.電源部分(最不可以忘掉EA 接V+5v)，4.還有就是P1_0 發(fā)光管最基本的一個(gè)應(yīng)用部分。

其實(shí)這個(gè)板子上的晶振電路是非常容易起振的。19 腳上的引線也沒那么敏感。但處理19 腳時(shí)可能的話還是要盡量短些的，畢竟它比18 腳要對(duì)外界干擾敏感的多。手摸上去就停振了。

還有就是學(xué)習(xí)單片機(jī)怎么著也得先買塊最最簡(jiǎn)單的板子。否則你焊好你的板子后有故障到底是程序問題還是線路問題就無(wú)從查起，查錯(cuò)查得還不瘋掉呀! 程序也沒法寫進(jìn)片子里去。你可能會(huì)說再做一個(gè)ISP 下載線呀。做下載線更加不穩(wěn)定，下一篇我會(huì)專門講做ISP 下載線的問題。再來(lái)個(gè)特寫鼓勵(lì)一下自己。

3.自制單片機(jī)之三……AT89S51ISP 下載線的制做

最小系統(tǒng)板做好了，接下來(lái)就是做根ISP 下載線了。否則程序怎么寫到AT89S51芯片里呢？

先來(lái)認(rèn)識(shí)一下AT89S51 上ISP（在線編程）功能腳的定義

看上圖的左邊AT89S51 引腳圖的P1.5、P1.6、P1.7 的第二功能分別為MOSI（主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收）、MISO（主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送）、SCK（時(shí)鐘脈沖信號(hào)由主機(jī)發(fā)送）。那什么時(shí)候才能啟用第二功能呢？就是當(dāng)復(fù)位腳RST 接高電平一直處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)就可用第二功能了，所以在ISP 下載板上有一條線接至AT89S51 的第9腳（RST）上，就是在寫程序前先發(fā)一個(gè)高電平將S51 的RST 腳設(shè)為復(fù)位態(tài)，然后就可通過MOSI、MISO 向S51 內(nèi)寫程序了。

有網(wǎng)友問我的板子上ISP 線是如何定義的，我上圖的右邊就是我這個(gè)板子上的接法。ISP 十針接口的定義如下圖

看見上圖的實(shí)物接口邊緣上的三角標(biāo)記了嗎？這就是第1 腳的標(biāo)記，它的定義如上圖的右邊示意圖。

在網(wǎng)上查了一下，ISP 下載線的種類主要取決于PC 端下載程序的種類。有并口的，有串口的，也有USB 的。串口和USB 的介紹較少而并口的介紹的很多，也比較簡(jiǎn)單。易于自己制做。并口的在網(wǎng)上也分為幾類，原理都一樣。主要是根據(jù)下載程序的不同。

1．這是Easy Isp-2 的配合軟件為Easy 51Pro v2.0 宇宙版

這是他的簡(jiǎn)化版：

在網(wǎng)上的制做思路幾乎都是把74HC373 放在并口頭的小盒子內(nèi)見下圖：

但由于我的臺(tái)式機(jī)放在桌子的下面，把74HC373 放在接頭盒內(nèi)插在電腦機(jī)箱后面怎么調(diào)試呢。因此我沒將它放在接頭盒內(nèi)而是另用個(gè)洞洞板做的，前面是一米的并行線，后面是約50cm 的連接線。線路的焊接沒什么問題，比較順利。見下圖：(因舊的已拆了，現(xiàn)在只是示意一下)Easy 51Pro

Easy 51Pro 2.0 的工作界面：

連上我的最小系統(tǒng)后，發(fā)現(xiàn)不能穩(wěn)定工作。但可以讀出89S51 的特征字，說明線路是好的

反復(fù)試驗(yàn)，不斷在電源間加去偶電容，沒什么效果，后來(lái)發(fā)現(xiàn)把連接排線握成一團(tuán)握在手心里，就能有80%的機(jī)率正確寫入程序，跟并口線那邊關(guān)系卻不大。莫非我要在排線上掛塊肉，就像以前黑白電視的天線？

結(jié)論：讀寫不可靠。放棄!

因?yàn)檫@個(gè)下載程序不支持win98,我的筆記本是98 的不能用。因此這次我用了官方的下載線方案。配合軟件為ISP-30a.

線路的原理還是差不多，焊接也沒什么問題，這次可以支持筆記本，我省掉了并口線，將并口頭直接焊在板子上。完工后的樣子見下圖。

現(xiàn)在它的并口端沒有線了，直接插在了我的筆記本的并口上，啟動(dòng)程序，ISP－30A 界面見下圖

狀況同上一個(gè)下載線如出一轍，能讀出特征字。讀寫也是幾乎不成功，還是將排線揉成團(tuán)握在手心里時(shí)，便能有八九十的讀寫正確率了?？磥?lái)用哪個(gè)方案都是一樣的，關(guān)鍵在布線上不同罷了。

我一不做二不休，狠狠剪短了排線，就剩下這么一點(diǎn)點(diǎn)引線，見下圖：

再接上筆記本一試，你猜怎么著，正確讀寫率100%，成功了!

結(jié)論：各種方案都差不多，但在布線上，原來(lái)總是把元件裝在并口盒內(nèi)，而留一段連線到AT89S51 板上的想法是錯(cuò)誤的。應(yīng)盡量把從HC373 到AT89S51 板上的連線做短，最好HC373 就做在板子上，因?yàn)镠C373 是三態(tài)輸出，停用時(shí)OE 端是高電平，輸出是高阻抗的，對(duì)系統(tǒng)板的獨(dú)立性是沒有影響的。而留的線應(yīng)該是從PC 機(jī)到HC373 的并口線，這樣的下載線作為自制來(lái)說才能有點(diǎn)實(shí)用價(jià)值。

第二天我把那段并口線又再連上后，接上筆記本再試，讀寫正確率仍為100%。下載線見圖

樣子雖不好看，但它是個(gè)皮實(shí)且易于自制的方案，在論壇里有人跟我說，把下載板上元件做好布線和抗干擾也能把下載板至AT89S51 板的引線做到1.5 米。我非常相信。但我沒有示波器及其它測(cè)量設(shè)備，只有一塊萬(wàn)用表。有簡(jiǎn)單易行的方案為什么不用呢!

4.自制單片機(jī)之四----數(shù)碼管電路的制做與驅(qū)動(dòng)

數(shù)碼管的使用方法與發(fā)光二極管沒什么區(qū)別，只是把七或八只發(fā)光二極管組合在一個(gè)模件上組成了個(gè)8 字和小數(shù)點(diǎn)，用以顯示數(shù)字。為了減少管腳，把各個(gè)發(fā)光管的其中同一個(gè)極接在一起作為共用點(diǎn)，因此就產(chǎn)生了共陽(yáng)極和共陰極數(shù)碼之說。共陽(yáng)管就是把各個(gè)發(fā)光管的正極接在一起，而共陰管就剛好相反。見下圖：一般來(lái)說大部分的邏輯IC 的吸收電流要強(qiáng)于輸出電流。因此，大家都愛

使用共陰極的數(shù)碼管，因?yàn)榭蛇x的IC 多些。很可惜，我的這組數(shù)碼管是共陽(yáng)的，因此公共端我打算用三級(jí)管來(lái)驅(qū)動(dòng)。

我的最小系統(tǒng)板：

我用最常用的S9012，首先我得計(jì)劃好電路方式，就采用最常用的動(dòng)態(tài)掃描顯示。

先搭建最簡(jiǎn)電路，調(diào)試出需采用元件的參數(shù)。

先不接上圖的R2 和74HC244，將數(shù)碼管一個(gè)段直接接地。調(diào)節(jié)R1，測(cè)得S9012基極電流為0.21mA 時(shí)集電極也就是數(shù)碼管上已有40mA，說明放大倍數(shù)足夠了。這時(shí)接上R2 和74HC244，調(diào)節(jié)R2 使數(shù)碼管電流控制在15mA，這樣當(dāng)8 個(gè)段一起點(diǎn)亮?xí)r三極管上得通過120mA 的電流。而基極上需要0.63mA，為了減小三極管的負(fù)荷應(yīng)使三極管過飽和，，調(diào)節(jié)R1 使基極電流為2mA，此時(shí)測(cè)得集電極和漏極之間的電壓約0.1V。好!此時(shí)R1 為2K。R2 為240 歐姆。確定。

接下來(lái)就是確定電路。電路的接口與AT89S51 間有三組接口：段碼、位碼和電源。為了讓AT89S51 獨(dú)立出來(lái)這三級(jí)接口都采用插針做接口，用排線自由連接到AT89S51 的P1-P3 口，電源用短路帽連接，完成后的板子見下圖：

然后就是寫程序。先寫個(gè)查詢方式的吧!

//六位管碼管在以0.3 秒的間隔在閃爍，這是采用查詢方式的，比較占CUP 資源

當(dāng)我插把程序?qū)懭肫?，插上電運(yùn)行時(shí)，是亂碼。你猜怎么回事？

原來(lái)那個(gè)P2 口方向是反的，您注意過沒有，在AT89S51 管腳排列上，P0--P1 和P3 都是上方為PX_0。而唯獨(dú)P2 口管腳排列是下方為P2_0。方向則好是反的。既然反了，我就把段碼表重寫一下。再試，一切正常。

在這里我說一下段碼的排列，好多人問數(shù)碼管段碼是如何排列的，我也在網(wǎng)上查了，好像沒有什么標(biāo)準(zhǔn)的排法，隨自己的接法而定，這也是導(dǎo)致為什么在網(wǎng)上下載的一些數(shù)碼管程序在自己的板子上不能正常顯示的原因。就普遍而言我最上面的那張圖示的標(biāo)法最多，在上面程序里原打算也是P2_0 對(duì)應(yīng)段碼a(也就是上面的橫)。一直到P2_7 對(duì)應(yīng)段為h(就是小數(shù)點(diǎn))。結(jié)果哪知道P2 口剛好是反的。這樣一來(lái)也就是倒過來(lái)了，P2_0 對(duì)應(yīng)段h(小數(shù)點(diǎn)了)。例如我原先定義的數(shù)碼管顯示“2”段碼為10100100B 的，一接反了就不再是“2”了。而要想再顯示“2”那就把段碼的高低位倒過來(lái)。改為00100101B 就OK 了。

下面再寫個(gè)用中斷來(lái)顯示的：

5.自制單片機(jī)之五……LCD1602的驅(qū)動(dòng)

（1）……LCD1602的驅(qū)動(dòng)

LCD1602 已很普遍了，具體介紹我就不多說了，市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD 通常有14 條引腳線或16 條引腳線的LCD，多出來(lái)的2 條線是背光電源線VCC(15 腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14 腳的LCD 完全一樣，定義如下表所示：

HD44780 內(nèi)置了DDRAM、CGROM 和CGRAM。

DDRAM 就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來(lái)寄存待顯示的字符代碼。共80 個(gè)字節(jié)，其地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：

也就是說想要在LCD1602 屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)"A"字,就要向DDRAM的00H 地址寫入“A”字的代碼就行了。但具體的寫入是要按LCD 模塊的指令格式來(lái)進(jìn)行的，后面我會(huì)說到的。那么一行可有40 個(gè)地址呀？是的，在1602 中我們就用前16 個(gè)就行了。第二行也一樣用前16 個(gè)地址。對(duì)應(yīng)如下：

我們知道文本文件中每一個(gè)字符都是用一個(gè)字節(jié)的代碼記錄的。一個(gè)漢字是用兩個(gè)字節(jié)的代碼記錄。在PC 上我們只要打開文本文件就能在屏幕上看到對(duì)應(yīng)的字符是因?yàn)樵?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/527/" target="_blank">操作系統(tǒng)里和BIOS 里都固化有字符字模。什么是字模？就代表了是在點(diǎn)陣屏幕上點(diǎn)亮和熄滅的信息數(shù)據(jù)。例如“A”字的字模：

上圖左邊的數(shù)據(jù)就是字模數(shù)據(jù)，右邊就是將左邊數(shù)據(jù)用“○”代表0，用“■”代表1?？闯鍪莻€(gè)“A”字了嗎？在文本文件中“A”字的代碼是41H，PC收到41H 的代碼后就去字模文件中將代表A 字的這一組數(shù)據(jù)送到顯卡去點(diǎn)亮屏幕上相應(yīng)的點(diǎn)，你就看到“A”這個(gè)字了。

剛才我說了想要在LCD1602 屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)"A"字,就要向DDRAM 的00H 地址寫入“A”字的代碼41H 就行了，可41H 這一個(gè)字節(jié)的代碼如何才能讓LCD 模塊在屏幕的陣點(diǎn)上顯示“A”字呢？同樣，在LCD 模塊上也固化了字模存儲(chǔ)器，這就是CGROM 和CGRAM。HD44780 內(nèi)置了192 個(gè)常用字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外還有8 個(gè)允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM(Character Generator RAM)。下圖說明了CGROM 和CGRAM 與字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

從上圖可以看出，“A”字的對(duì)應(yīng)上面高位代碼為0100，對(duì)應(yīng)左邊低位代碼為0001，合起來(lái)就是01000001，也就是41H。可見它的代碼與我們PC 中的字符代碼是基本一致的。因此我們?cè)谙駾DRAM 寫C51 字符代碼程序時(shí)甚至可以直接用P1＝'A'這樣的方法。PC 在編譯時(shí)就把“A”先轉(zhuǎn)為41H 代碼了。

字符代碼0x00～0x0F 為用戶自定義的字符圖形RAM(對(duì)于5X8 點(diǎn)陣的字符，可以存放8 組，5X10 點(diǎn)陣的字符，存放4 組)，就是CGRAM 了。后面我會(huì)詳細(xì)說的。

0x20～0x7F 為標(biāo)準(zhǔn)的ASCII 碼，0xA0～0xFF 為日文字符和希臘文字符，其余字符碼(0x10～0x1F 及0x80～0x9F)沒有定義。

那么如何對(duì)DDRAM 的內(nèi)容和地址進(jìn)行具體操作呢，下面先說說HD44780 的指令集及其設(shè)置說明，請(qǐng)瀏覽該指令集，并找出對(duì)DDRAM 的內(nèi)容和地址進(jìn)行操作的指令。

共11 條指令：

1.清屏指令

功能：

<1> 清除液晶顯示器，即將DDRAM 的內(nèi)容全部填入"空白"的ASCII 碼20H;

<2> 光標(biāo)歸位，即將光標(biāo)撤回液晶顯示屏的左上方;

<3> 將地址計(jì)數(shù)器(AC)的值設(shè)為0。

2.光標(biāo)歸位指令

功能：

<1> 把光標(biāo)撤回到顯示器的左上方;

<2> 把地址計(jì)數(shù)器(AC)的值設(shè)置為0;

<3> 保持DDRAM 的內(nèi)容不變。

3.進(jìn)入模式設(shè)置指令

功能：設(shè)定每次定入1 位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的移位方向，并且設(shè)定每次寫入的一個(gè)字符是否移動(dòng)。參數(shù)設(shè)定的情況如下所示：

位名設(shè)置

I/D 0=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移

S 0=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) 1=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移一個(gè)字符

4.顯示開關(guān)控制指令

5.設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令

6.功能設(shè)定指令

7.設(shè)定CGRAM 地址指令

功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM 的地址。

8.設(shè)定DDRAM 地址指令

功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM 的地址。

9.讀取忙信號(hào)或AC 地址指令

功能：

<1> 讀取忙碌信號(hào)BF 的內(nèi)容，BF=1 表示液晶顯示器忙，暫時(shí)無(wú)法接收單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)或指令;當(dāng)BF=0 時(shí)，液晶顯示器可以接收單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)或指令;

<2> 讀取地址計(jì)數(shù)器(AC)的內(nèi)容。

10.數(shù)據(jù)寫入DDRAM 或CGRAM 指令一覽

功能：

<1> 將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對(duì)應(yīng)的字符;

<2> 將使用者自己設(shè)計(jì)的圖形存入CGRAM。

11.從CGRAM 或DDRAM 讀出數(shù)據(jù)的指令一覽

（2）……LCD1602的驅(qū)動(dòng)

具體電路的制作是很簡(jiǎn)單的，就接了兩個(gè)電阻，一個(gè)是10 歐姆的背光限流電阻，另一個(gè)是2K 的LCD 極板電壓調(diào)節(jié)電阻。這兩個(gè)電阻的阻值怎么定呢？背光比較簡(jiǎn)單，它就相當(dāng)于在后面接了幾個(gè)發(fā)光二極管，任何時(shí)候你只要在15、16 腳串上個(gè)100 歐的電位器接上電源，調(diào)節(jié)電位器，覺得亮度合適。此時(shí)的阻值便可。LCD 液晶極板驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)節(jié)電阻的確定就稍微麻煩一點(diǎn)。在各數(shù)據(jù)線，控制線接好關(guān)通上電源的前提下在第3 腳(VEE)和地之間接一個(gè)10K 的電位器。調(diào)節(jié)電位器。當(dāng)3 腳電壓高時(shí)為全亮，電壓為0 時(shí)為全暗(液晶全顯示為黑塊)。你用電位器把屏幕從全暗剛好調(diào)到變亮。這時(shí)便可調(diào)試程序。待屏幕能正確顯示后再細(xì)調(diào)電位器，使對(duì)比度合適。這時(shí)的阻值便可確定，然后換成等值的固定電阻焊上便可。

我們接著上次的系統(tǒng)板制做：

新買的1602LCD，20 元，貴不？

反面：

組裝后：

具體電路圖：

接口說明：

運(yùn)行：

用戶自定義字符的應(yīng)用：

我們從CGROM 表上可以看到，在表的最左邊是一列可以允許用戶自定義的CGRAM，從上往下看著是16 個(gè)，實(shí)際只有8 個(gè)字節(jié)可用。它的字符碼是00000000－00000111 這8 個(gè)地址，表的下面還有8 個(gè)字節(jié)，但因?yàn)檫@個(gè)CGRAM 的字符碼規(guī)定0－2 位為地址，3 位無(wú)效，4－7 全為零。因此CGRAM 的字符碼只有最后三位能用也就是8 個(gè)字節(jié)了。等效為0000X111，X 為無(wú)效位，最后三位為000－111共8 個(gè)。

如果我們要想顯示這8 個(gè)用戶自定義的字符，操作方法和顯示CGROM 的一樣，先設(shè)置DDRAM 位置，再向DDRAM 寫入字符碼，例如“A”就是41H?，F(xiàn)在我們要顯示CGRAM 的第一個(gè)自定義字符，就向DDRAM 寫入00000000B(00H),如果要顯示第8 個(gè)就寫入00000111(08H),簡(jiǎn)單吧！

好！現(xiàn)在我們來(lái)看怎么向這八個(gè)自定義字符寫入字模。有個(gè)設(shè)置CGRAM 地址的指

令大家還記得嗎？趕快再找出來(lái)看看。

從這個(gè)指令可以看出指令數(shù)據(jù)的高2 位已固定是01，只有后面的6 位是地址數(shù)據(jù)，而這6 位中的高3 位就表示這八個(gè)自定義字符，最后的3 位就是字模數(shù)據(jù)的八個(gè)地址了。例如第一個(gè)自定義字符的字模地址為01000000－01000111 八個(gè)地址。我們向這8 個(gè)字節(jié)寫入字模數(shù)據(jù)，讓它能顯示出“℃”

下面我們寫一段程序讓這8 個(gè)自定義字符顯示出一個(gè)心的圖案：

實(shí)際效果如圖：

6.自制單片機(jī)之六……LCD12864的驅(qū)動(dòng)

LCD12864 的驅(qū)動(dòng)

LCD12864 在市面上主要分為兩種，一種是采用st7920 控制器的，它一般帶有中文字庫(kù)字模，價(jià)格略高一點(diǎn)。另一種是采用KS0108 控制器，它只是點(diǎn)陣模式，不帶字庫(kù)。很可惜，我的這塊就是KS0108 控制器不帶漢字庫(kù)的，不過不打算用它專門顯示文本，也就無(wú)所謂了。

具體電路圖如下：

制做如下：

接口說明：

裝上12864

具體的電路還是兩個(gè)電阻。一個(gè)背光限流電阻。一個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)節(jié)電阻。背光電阻還是任何時(shí)候在19、20 腳與電源之間串上個(gè)100 歐電位器接上電源。調(diào)節(jié)電位器到合適亮度。具體值最好是到調(diào)試完程序能夠正常顯示后再將阻值確定換成固定電阻。液晶驅(qū)動(dòng)電壓的調(diào)整在數(shù)據(jù)線、電源線接好的前提下是在Vee(-15v)和地之間接一個(gè)電位器。中間接V0，通過調(diào)節(jié)電位器來(lái)調(diào)節(jié)V0 上的電壓。當(dāng)V0 上為-15V 時(shí)為全暗(液晶顯示為全黑)。當(dāng)V0 為0V 時(shí)為全亮。調(diào)節(jié)電位器使屏幕從全暗剛好變到亮?xí)r，便可進(jìn)行程序的調(diào)試。待屏幕顯示正常后，進(jìn)行對(duì)比度的細(xì)調(diào)，然后測(cè)量這兩邊的阻值在地和V0 之間、V0 和Vee 之間換成兩個(gè)固定電阻焊上就好了。注意在V0 的電壓是在一個(gè)很小的范圍有效。我的就是在-2.2——-2.5 這個(gè)范圍。仔細(xì)調(diào)節(jié)V0 和地之間的電阻使V0 上的電壓在2.3V。

更換為固定電阻后的裝配圖：

下面說說具體的驅(qū)動(dòng)：

先來(lái)了解一下LCD12864 的內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)：見圖

可以看出12864 屏是分為左、右兩塊控制的。所有對(duì)屏幕的操作要受片選CS1、CS2 來(lái)控制。

我們?cè)賮?lái)看一看對(duì)屏幕操作數(shù)據(jù)與屏幕點(diǎn)陣的排布關(guān)系：見下圖。

從上圖可以看出數(shù)據(jù)按字節(jié)在屏幕上是豎向排列的。上方為低位，下方為高位。因此在橫向上(也就是Y)就一共是128 列數(shù)據(jù)。分為CS1 和CS2 兩個(gè)64 列來(lái)寫入。在豎方向上(也就是X)一字節(jié)數(shù)據(jù)顯示8 個(gè)點(diǎn)，豎向64 個(gè)點(diǎn)分為8 個(gè)字節(jié)，稱做8 頁(yè)(X=0-7)。了解這些后我們就知道要滿屏顯示一張圖就要從y=0…127、X=0…7 一共寫128×8=1024 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。同樣在AT89S51 中存一張圖就要1024個(gè)字節(jié)的空間。

好!下面我們來(lái)了解對(duì)LCD12864 進(jìn)行操作的一些指令。

下面對(duì)上圖的指作解釋：

1.顯示開關(guān)控制(DISPLAY ON/OFF)

D=1:開顯示(DISPLAY ON) 意即顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作

D=0:關(guān)顯示(DISPLAY OFF) 意即不能對(duì)顯示器進(jìn)行各種顯示操作

2.設(shè)置顯示起始行(DISPLAY START LINE)

1.寫操作時(shí)序

2.讀操作時(shí)序

時(shí)序參數(shù)表：

又帖了這么多指令呀時(shí)序圖什么的，看了就頭暈。我也和你一樣不愛看這些枯燥的東西。

下面實(shí)際寫些程序讓屏幕亮起來(lái)。

運(yùn)行：

7.自制單片機(jī)之七……LCD12864的驅(qū)動(dòng)之源代碼

今天將LCD12864 的源代碼發(fā)上來(lái)。

本程序的實(shí)際效果圖如下。

8.串行 I2C總線 E2PROM AT24CXXX的應(yīng)用1

這一篇介紹I2C 存儲(chǔ)器的使用。主要是介紹AT24CXX 系列器件，它分為兩類，主要是通過被存儲(chǔ)容量地址來(lái)分的，一類是AT24C02－AT24C16，它的存儲(chǔ)容量從256 字節(jié)到2048 字節(jié)。另一類是AT24C32－AT24C1024，容量從4K－128K。（理論上好像可以達(dá)到最高512K 字節(jié)容量，但現(xiàn)在網(wǎng)上最高也就能看到AT24C1024也就是128K 字節(jié)容量）

原理：

I2C 總線是一種用于IC 器件之間連接的二線制總線。它通過SDA（串行數(shù)據(jù)線）及SCL（串行時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、LCD 驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。

I2C 總線接口電路結(jié)構(gòu)如圖所示。

SDA 和SCL 均為雙向I/O 線，通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線都是高電平。連接總線的器件的輸出級(jí)必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能。I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標(biāo)準(zhǔn)工作方式下為100kbit/s，在快速方式下，最高傳送速率可達(dá)400kbit/s。

在I2C 總線技術(shù)規(guī)范中，開始和結(jié)束信號(hào)（也稱啟動(dòng)和停止信號(hào)）的定義如圖所示。當(dāng)時(shí)鐘線SCL 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA 由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開始”信號(hào)；當(dāng)SCL 線為高電平時(shí)，SDA 線發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號(hào)。開始和結(jié)束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)生。在開始信號(hào)以后，總線即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束信號(hào)以后的一段時(shí)間內(nèi)，總線被認(rèn)為是空閑的。

I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在I2C 總線開始信號(hào)后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是用來(lái)選擇從器件地址的，其中4－7 位為器件碼，如1010 就是代表串行E2PROM器件。1－3 位為存儲(chǔ)器的片選地址或存儲(chǔ)器內(nèi)的塊地址碼，如何區(qū)分？后面再做詳細(xì)說明，第8 位為方向位(R/W)。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。開始信號(hào)后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8 位(R/W)確定。

一個(gè)字節(jié)的寫操作的過程：首先器件發(fā)出起始信號(hào)后，發(fā)送器件識(shí)別控制字節(jié)，即1010A2A1A00（最低位置0，即R/W 讀寫控制位為低電平0），然后等待應(yīng)答信號(hào)指示從器件被尋址。再發(fā)送一個(gè)AT24CXX 存儲(chǔ)器將要寫入的位置地址。再次等待AT24CXX 應(yīng)答信號(hào)以后，將發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，AT24CXX 接收到后寫入到剛剛指定的存儲(chǔ)器地址。然后主器件再次等待AT24CXX 的應(yīng)答信號(hào)。主器件最后發(fā)出停止信號(hào)。

在I2C 總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個(gè)字節(jié)必須為8 位，而且每個(gè)傳送的字節(jié)后面必須跟一個(gè)認(rèn)可位（第9 位），也叫應(yīng)答位（ACK）。數(shù)據(jù)的傳送過程如圖所示。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個(gè)字節(jié)后都會(huì)作出響應(yīng)，即釋放SCL 線返回高電平，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件可繼續(xù)傳送。如果從器件正在處理一個(gè)實(shí)時(shí)事件而不能接收數(shù)據(jù)時(shí)，（例如正在處理一個(gè)內(nèi)部中斷，在這個(gè)中斷處理完之前就不能接收I2C 總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)）可以使時(shí)鐘SCL 線保持低電平，從器件必須使SDA 保持高電平，此時(shí)主器件產(chǎn)生1個(gè)結(jié)束信號(hào)，使傳送異常結(jié)束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當(dāng)從器件處理完畢時(shí)將釋放SCL 線，主器件繼續(xù)傳送。

當(dāng)主器件發(fā)送完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對(duì)應(yīng)于SCL 線上的一個(gè)時(shí)鐘（ACK）認(rèn)可位，在此時(shí)鐘內(nèi)主器件釋放SDA 線，一個(gè)字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號(hào)將SDA 線拉成低電平，使SDA 在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信號(hào)結(jié)束后，SDA 線返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。I2C 總線還具有廣播呼叫地址用于尋址總線上所有器件的功能。若一個(gè)器件不需要廣播呼叫尋址中所提供的任何數(shù)據(jù)，則可以忽略該地址不作響應(yīng)。如果該器件需要廣播呼叫尋址中提供的數(shù)據(jù)，則應(yīng)對(duì)地址作出響應(yīng)，其表現(xiàn)為一個(gè)接收器。

5．總線競(jìng)爭(zhēng)的仲裁總線上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線的情況。例如，多單片機(jī)系統(tǒng)中，可能在某一時(shí)刻有兩個(gè)單片機(jī)要同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，這種情況叫做總線競(jìng)爭(zhēng)。I2C 總線具有多主控能力，可以對(duì)發(fā)生在SDA 線上的總線競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí)SDA 總線電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)?？偩€競(jìng)爭(zhēng)的仲裁是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性。由于是利用I2C 總線上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。

器件說明：

AT24CXXX 系列引腳圖如下

現(xiàn)在我先來(lái)說說AT24CXX 的具體使用

假設(shè)用AT89S51 的P0.0 做SDA 總線，P0.1 做SCL 總線。有若干個(gè)I2C 器件掛接在SDA 和SCL 總線上。

現(xiàn)在要對(duì)E2PROM_01 存儲(chǔ)器進(jìn)行寫字節(jié)操作看看它是如何找到的。

上面說過在發(fā)送完一個(gè)開始信號(hào)后接著發(fā)送一個(gè)字節(jié)的器件識(shí)別信號(hào)。這一個(gè)字節(jié)的4－7 位就是器件識(shí)別碼。1010 就是對(duì)應(yīng)E2PROM 器件，其它器件就不再理會(huì)了。1－3 位是器件的物理地址，也就是說如果是E2PROM，它可以在I2C 總線上掛接（000－111）8 個(gè)E2PROM。在這里就得詳細(xì)說說AT24CXX 上的A0，A1，A2 和這個(gè)器件識(shí)別字節(jié)之間的關(guān)系了。上面說過存儲(chǔ)器的尋址范圍是一個(gè)字節(jié)，也就256 個(gè)，AT24C02 的存儲(chǔ)容量為256 字字，剛剛好將一個(gè)字節(jié)的地址用完。器件電路上A0，A1，A2 三個(gè)管腳通過接高電平或低電平來(lái)和AT89S51 發(fā)送過來(lái)的器件識(shí)別控制字節(jié)相匹配，從而得以識(shí)別出AT89S51 將要操作的那個(gè)存儲(chǔ)器?，F(xiàn)在AT24C04 的容量是512 個(gè)字節(jié)，那不是一個(gè)字節(jié)的地址不夠用了嗎？其實(shí)它是將512 個(gè)字節(jié)為成兩個(gè)頁(yè)，每頁(yè)256 字節(jié)，而頁(yè)地址就是器件識(shí)別控制字節(jié)的1 位。前面說了這個(gè)1－3 位不是和器件上的A0，A1，A2 匹配來(lái)識(shí)別器件的嗎？是的，但存儲(chǔ)器容量超過256 字節(jié)情況就有變了。AT24C04 上的A0 這時(shí)就廢棄不用了，只用A1 和A2，這樣就只能接（00－11）四個(gè)AT24C04 了，同樣AT24C08容量為1K 字節(jié)分為4 頁(yè)了，于是頁(yè)地址就是器件識(shí)別控制字節(jié)的1－2 位，器件上的A0，A1 廢棄不用，只用A2，就只能接兩個(gè)AT24C08 了。AT24C16 容量為2K字節(jié)，分為8 頁(yè)。頁(yè)地址是器件識(shí)別控制字節(jié)的1－3 位，全用了。器件上的A0，A1，A2，就無(wú)效了，只能接一只AT24C16。

我這么說能明白嗎？

對(duì)于大容量AT24C32－1024 的存儲(chǔ)器。器件的存儲(chǔ)尋址地址為兩個(gè)字節(jié)，所以它的一頁(yè)為65536（64K）。AT24C32－64 的容量為4K 字節(jié)－8K 字節(jié)，在一頁(yè)范圍，可以接8 只器件。從AT24C128－1024 的器件代號(hào)也由1010 改為10100，多了一位，識(shí)別控制字節(jié)的器件物理地址就少了一位，變?yōu)?－2 位，相應(yīng)的在器件管腳上A2 也廢棄空著了，因此最多只能接四只器件。AT24C128－512 只有兩位器件地址所以最多只能接四只器件。而AT24C1024 的容量為128K，分為兩頁(yè)，識(shí)別控制字節(jié)的的1 位為頁(yè)地址，器件的A0 腳廢棄不用，只用了A1。因此只能接2 只器件。

下面我們進(jìn)行具體的制做先準(zhǔn)備好器件如下圖，我用的是AT24C16

原先的板子如下圖

焊好后。

好！下面我們進(jìn)行調(diào)試：插上主電源。但AT24C16 的電源短路帽不接，在短路帽兩個(gè)針之間接上萬(wàn)用表的電流檔檢查是否有短路和靜態(tài)電流的大小。實(shí)測(cè)靜態(tài)電流幾乎為零，改變兩個(gè)數(shù)據(jù)線的電平時(shí)，電流會(huì)有所上升，說明電路基本正常。

現(xiàn)在我們接上電源短路帽把AT24C16 電源接好。將兩個(gè)數(shù)據(jù)線用跳線接到P1.6和P1.7 口上（接到哪個(gè)口上可以自己選的）。注意分清哪個(gè)是SDA 哪個(gè)是SCL。別弄錯(cuò)了。

把LCD12864 裝上，后面我們就要進(jìn)行軟件的調(diào)試了。

接下來(lái)，我們進(jìn)行軟件件部分的調(diào)試。

對(duì)代碼進(jìn)行編譯成HEX 文件寫入S51 后運(yùn)行：

重新編譯后寫入S51 芯片運(yùn)行：

第一幅：

第二幅：

OK，成功！這次"iic test"這行字符是從AT24C16 內(nèi)讀取的。你可以試著拔掉那兩根SDA，SCL 的數(shù)據(jù)線，再按下復(fù)位鍵重新運(yùn)行，你會(huì)發(fā)現(xiàn)那行“iic test”沒有顯示了。說明沒有讀取到數(shù)據(jù)。再裝上數(shù)據(jù)線，重按復(fù)位鍵運(yùn)行，又正常了。后面就可以將存儲(chǔ)在S51 代碼段的字模，圖形數(shù)據(jù)等，都寫到AT24C16 里了。

在網(wǎng)上找到一個(gè)寫的不錯(cuò)的讀寫AT24CXXX 的通用程序函數(shù)，也很好用，程序見下面：

但實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)它有個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。就是沒有考慮到不同的I2C 器件在寫頁(yè)操作時(shí)，是有一頁(yè)數(shù)據(jù)限制的，AT24C01 是8 個(gè)字節(jié)，AT24C02－16 是16 個(gè)字節(jié)，AT24C33－64 是32 個(gè)字節(jié)。AT24C128－256 是64 個(gè)字節(jié)。AT24C512 是128 個(gè)字節(jié)。AT24C1024 是256 個(gè)字節(jié)。

這是器件說明書上的資料，我手上只有AT24C02、AT24C16 和AT24C256，實(shí)際使用了一下，AT24C02 的頁(yè)限制是8 個(gè)字節(jié)。另兩個(gè)是和說明書上一致的。當(dāng)我寫的數(shù)據(jù)量超出頁(yè)限制時(shí)，地址指針就會(huì)回到起始點(diǎn)覆蓋原來(lái)的數(shù)據(jù)。例如我以頁(yè)方式寫10 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到AT24C02 時(shí)。前8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)正常寫入，第9、第10 個(gè)數(shù)據(jù)就回頭覆蓋掉了第一、第二個(gè)數(shù)據(jù)。

你如果把265 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)往AT24C02 進(jìn)行寫頁(yè)操作，它也不報(bào)錯(cuò)，就一個(gè)勁地反復(fù)覆蓋你8 個(gè)字節(jié)的空間，再比如你往AT24C256 里輸入一個(gè)字節(jié)的地址，或往AT24C02 里輸入兩個(gè)字節(jié)的地址，它也不報(bào)錯(cuò)，就這么胡亂地把地址當(dāng)數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)當(dāng)成地址往里一陣亂寫。當(dāng)你讀取數(shù)據(jù)時(shí)才發(fā)現(xiàn)里面混亂不堪。這使得上面那個(gè)讀寫AT24CXXX 器件的程序怎么運(yùn)行都不會(huì)出錯(cuò)。我覺得這是AT24CXX器件設(shè)計(jì)上比較弱智的地方。

所以上面的程序得修改

12.板子上的最后一個(gè)部件－－RS232串口

在我的板子上其它的部分都已完成了，現(xiàn)在就剩下RS232 串口了。串口對(duì)于單片機(jī)很重要，有了它就可以和PC 通信了，可以用PC 來(lái)控制你的單片機(jī)，也可以將你單片機(jī)上采集的數(shù)據(jù)傳到PC 上。

留的位置好像有點(diǎn)擠。得把上面的復(fù)位鈕挪一挪

先得搭建個(gè)臨時(shí)電路試一試，MAX232 結(jié)構(gòu)圖和電路圖如下：

電路圖：

搭建的實(shí)際元件圖如下：

檢查無(wú)短路現(xiàn)象后接上電源。

注意，我已將板子上的晶振用短路帽跳接至11.0592MHz，這樣才能將波特率設(shè)置為19200。這是在12MHz 的狀態(tài)：

下圖是跳至11.0592MHz 的狀態(tài)。

在電腦上將程序?qū)懞?，編譯后用ISP 寫入S51。程序很簡(jiǎn)單，就是不停地向PC傳送“hello World!”。程序如下：

在PC 上啟動(dòng)串口調(diào)試器，將波特率調(diào)為19200，打開串口。然后按一下單片機(jī)上的復(fù)位鈕。如下圖：

電路運(yùn)行正常。后面就是要把電路焊到板子上了。

焊好后的板子。