1、西南科技大学实验报告课程名称： 单片机原理及其应用 A 实验名称：LCD1602 及 DS18B20 的应用 姓 名： XX 学 号: XXXXXXXXXX 班 级： XXXX 指导教师： XXX 西南科技大学信息工程学院制2实验题目一、 实验目的1 学习和理解液晶显示的原理，并且能够读懂液晶显示的时序图，学会编写有关LCD1602 的读、写等的程序。2 学习和理解温度传感器的原理，并尝试着应用，能够根据 DS18B20 中存储的十六进制数来计算温度，理解原码和补码的转换。3 在实验中，每次出现问题时，能够冷静地面对，通过改正实验中的错误，逐渐积累经验。二、 实验原理1. 1602 液晶内部自
2、带 80 个字节的 DDRAM，用来存储待显示的字符代码，如下图所示：图 11602 的 DDRAM 结构图第一行的地址是 0x00 到 0x27，第二行的地址从 0x40 到 0x67，其中第一行 0x00 到 0x0F是与液晶上第一行 16 个字符显示位置相对应的，第二行 0x40 到 0x4F 是与第二行 16 个字符显示位置相对应的。而每行都多出来一部分，是为了显示移动字幕设置的。 1602 字符液晶是显示字符的，因此它跟 ASCII 字符表是对应的。2. 1602 基本的读写时序有 4 个：(1) 读状态；(2) 读数据(较少使用)；(3) 写命令；(4) 写数据。(1)读状态：16
3、02 液晶有一个状态字字节，通过读取这个状态字的内容，就可知道 1602 液晶的一些内部情况，如下表所示：图 21602 读状态(3) 写命令：时序要求：RS=L， R/W=L， D0D7=指令码， E=高脉冲(E 使能引脚先从低拉高，再从高拉低，形成一个高脉冲)。(4) 写数据：时序要求：RS=H， R/W=L， D0D7=数据， E=3高脉冲3. 1 -Wire 总线开始需要检测这条总线上是否存在 DS18B20 这个器件。如果这条总线上存在 DS18B20，总线会根据时序要求返回一个低电平脉冲，如果不存在的话，也就不会返回脉冲，即总线保持为高电平，所以习惯上称之为检测存在脉冲。此外，获取
4、存在脉冲不仅仅是检测是否存在 DS18B20，还要通过这个脉冲过程通知 DS18B20 准备好，单片机要对它进行操作了。4. DS18B20 芯片通过达拉斯公司的单总线协议依靠一个单线端口通讯，如何区分不同的器件呢？在每个 DS18B20 内部都有一个唯一的 64 位长的序列号，这个序列号值就存在 DS18B20 内部的 ROM 中。开始的 8 位是产品类型编码（ DS18B20 是 0x10） ，接着的 48 位是每个器件唯一的序号，最后的 8 位是 CRC 校验码。这里只讲一条总线上只接一个器件的指令和程序，可以跳过 ROM，不进行 ROM 检测(0xCC)。三、 实验步骤1. 打开 pr
5、otues，新建一个文件，根据实验内容和实验要求，画出原理图并保存。2. 打开 keil，新建工程和文件，根据 protues 中已经画好的原理图的连线方式和实验内容及其要求，编写程序并进行编译。3. 当在 keil 中的程序经编译没有语法错误时，生成 hex 文件，将它导入到 protues 的单片机中，进行仿真。根据实验内容和要求对实验结果进行检测，若实验结果正确，则进行下一个实验，若实验结果和实验要求不同，则分别查找可能存在于程序和原理图中的问题，改正并直到结果正确为止。四、 实验结果及分析1. 在 protues 中运行编写的第一个程序，结果如下图所示：4图 31602 显示字符运行之
6、后，屏幕上显示“Hello”和“Welcome to Swust”，其中“Hello”位于第一行，从第五位开始显示，此处的程序为 unsigned char str = “Hello“;InitLcd1602(); LcdShowStr(5, 0, str);而“Welcome to Swust”显示在第二行，此处的程序为LcdShowStr(0, 1, “Welcome to SWUST!“)。2. 运行第二个程序，结果如下所示：5图 4DS18B20 和 1602 的应用结果实验时，通过手动调节温度传感器上面的值，进行升温或者降温，LCD1602 将会显示对应的温度值，通过计算温度传感器的
7、储存器内的值，可得到与液晶显示屏上相同的值。图 5DS18B20 寄存器内容其中 DS18B20 主要寄存器数据格式如下所示：6图 6DS18B 寄存器格式由此可计算出温度传感器的值。五、 体会这次实验，主要是对于单片机的应用，所以基本上是对于之前所学习的知识的应用。对于 LCD1602 和温度传感器来说，它们的硬件电路的连线都比较简单，但是这也意味着在软件编程方面的复杂。1602 和 DS18B20 的时序都比较复杂，所以程序也比较复杂。在写第二个温度传感器的程序的时候，会用到第一个 LCD1602 的程序，所以在编程的时候，可以把 1602 的读、写以及初始化等单独写成一个程序，这样更有利
8、于功能的实现。和前面一样，实验不可能都是一开始就成功的，总会有各种各样的错误，有的或许是粗心，有的或许是不懂，但无论怎么样，经过自己细心地查找和学习并改正之后，这些都会成为宝贵的经验，这是单独看书找不到的。这虽然是最后一次的单片机实验了，但学习并没有结束，在未来的日子里，我们依旧要多动手，编写程序，要用到单片机的地方很多，只有不停地实践和练习，我们才能够学习得更好。六、 附录1. LCD 显示字符程序（keil 编写）#include sbit LCD1602_RS = P20;sbit LCD1602_RW = P21;sbit LCD1602_E = P22;/* 等待液晶准备好 */vo
9、id LcdWaitReady()unsigned char sta;P0 = 0xFF;LCD1602_RS = 0;LCD1602_RW = 1;do LCD1602_E = 1;sta = P0; /读取状态字LCD1602_E = 0; while (sta /bit7 等于 1 表示液晶正忙，重复检测直到其等于 0 为止/* 向 LCD1602 液晶写入一字节命令， cmd-待写入命令值 */void LcdWriteCmd(unsigned char cmd)LcdWaitReady();LCD1602_RS = 0;7LCD1602_RW = 0;P0 = cmd;LCD1602
10、_E = 1;LCD1602_E = 0;/* 向 LCD1602 液晶写入一字节数据， dat-待写入数据值 */void LcdWriteDat(unsigned char dat)LcdWaitReady();LCD1602_RS = 1;LCD1602_RW = 0;P0 = dat;LCD1602_E = 1;LCD1602_E = 0;/* 设置显示 RAM 起始地址，亦即光标位置， (x,y) -对应屏幕上的字符坐标 */void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y)unsigned char addr;if (y = 0)
11、 /由输入的屏幕坐标计算显示 RAM 的地址addr = 0x00 + x; /第一行字符地址从 0x00 起始elseaddr = 0x40 + x; /第二行字符地址从 0x40 起始LcdWriteCmd(addr | 0x80); /设置 RAM 地址/* 在液晶上显示字符串， (x,y) -对应屏幕上的起始坐标， str-字符串指针 */void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str)LcdSetCursor(x, y); /设置起始地址while (*str != 0) /连续写入字符串数据，
12、直到检测到结束符LcdWriteDat(*str+); /先取 str 指向的数据，然后 str 自加 1/* 初始化 1602 液晶 */void InitLcd1602()LcdWriteCmd(0x38); /16*2 显示， 5*7 点阵， 8 位数据接口LcdWriteCmd(0x0C); /显示器开，光标关闭LcdWriteCmd(0x06); /文字不动，地址自动 +1LcdWriteCmd(0x01); /清屏extern void InitLcd1602();extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, un
13、signed char *str);void main()8unsigned char str = “Hello“;InitLcd1602();LcdShowStr(5, 0, str);LcdShowStr(0, 1, “Welcome to SWUST!“);while (1);2. 温度传感器的液晶显示程序#include #include sbit IO_18B20 = P31; /DS18B20 通信引脚/* 软件延时函数，延时时间 (t*10)us */sbit LCD1602_RS = P20;sbit LCD1602_RW = P21;sbit LCD1602_E = P22;
14、void DelayX10us(unsigned char t)do _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); while (-t);/* 复位总线，获取存在脉冲，以启动一次读写操作 */* 等待液晶准备好 */void LcdWaitReady()unsigned char sta;P0 = 0xFF;9LCD1602_RS = 0;LCD1602_RW = 1;do LCD1602_E = 1;sta = P0; /读取状态字LCD1602_E = 0; while (sta /bit7 等于 1 表示
15、液晶正忙，重复检测直到其等于 0 为止/* 向 LCD1602 液晶写入一字节命令， cmd-待写入命令值 */void LcdWriteCmd(unsigned char cmd)LcdWaitReady();LCD1602_RS = 0;LCD1602_RW = 0;P0 = cmd;LCD1602_E = 1;LCD1602_E = 0;/* 向 LCD1602 液晶写入一字节数据， dat-待写入数据值 */void LcdWriteDat(unsigned char dat)LcdWaitReady();LCD1602_RS = 1;LCD1602_RW = 0;P0 = dat;L
16、CD1602_E = 1;LCD1602_E = 0;/* 设置显示 RAM 起始地址，亦即光标位置， (x,y) -对应屏幕上的字符坐标 */void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y)10unsigned char addr;if (y = 0) /由输入的屏幕坐标计算显示 RAM 的地址addr = 0x00 + x; /第一行字符地址从 0x00 起始elseaddr = 0x40 + x; /第二行字符地址从 0x40 起始LcdWriteCmd(addr | 0x80); /设置 RAM 地址/* 在液晶上显示字符串， (x
17、,y) -对应屏幕上的起始坐标， str-字符串指针 */void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str)LcdSetCursor(x, y); /设置起始地址while (*str != 0) /连续写入字符串数据，直到检测到结束符LcdWriteDat(*str+); /先取 str 指向的数据，然后 str 自加 1/* 初始化 1602 液晶 */void InitLcd1602()LcdWriteCmd(0x38); /16*2 显示， 5*7 点阵， 8 位数据接口LcdWriteCmd(0x
18、0C); /显示器开，光标关闭LcdWriteCmd(0x06); /文字不动，地址自动 +1LcdWriteCmd(0x01); /清屏bit Get18B20Ack()bit ack;EA = 0; /禁止总中断IO_18B20 = 0; /产生 500us 复位脉冲DelayX10us(50);IO_18B20 = 1;11DelayX10us(6); /延时 60usack = IO_18B20; /读取存在脉冲while(!IO_18B20); /等待存在脉冲结束EA = 1; /重新使能总中断return ack;/* 向 DS18B20 写入一个字节， dat-待写入字节 */v
19、oid Write18B20(unsigned char dat)unsigned char mask;EA = 0; /禁止总中断for (mask=0x01; mask!=0; mask 0);len += i; /i 最后的值就是有效字符的个数while (i- 0) /将数组值转换为 ASCII 码反向拷贝到接收指针上*str+ = bufi + 0;*str = 0; /添加字符串结束符return len; /返回字符串长度/* 配置并启动 T0， ms-T0 定时时间 */void ConfigTimer0(unsigned int ms)unsigned long tmp; /
20、临时变量tmp = 11059200 / 12; /定时器计数频率tmp = (tmp * ms) / 1000; /计算所需的计数值tmp = 65536 - tmp; /计算定时器重载值tmp = tmp + 12; /补偿中断响应延时造成的误差T0RH = (unsigned char)(tmp8); /定时器重载值拆分为高低字节T0RL = (unsigned char)tmp;TMOD /清零 T0 的控制位TMOD |= 0x01; /配置 T0 为模式 1TH0 = T0RH; /加载 T0 重载值TL0 = T0RL;ET0 = 1; /使能 T0 中断TR0 = 1; /启动
21、 T0/* T0 中断服务函数，完成 1 秒定时 */void InterruptTimer0() interrupt 115static unsigned char tmr1s = 0;TH0 = T0RH; /重新加载重载值TL0 = T0RL;tmr1s+;if (tmr1s = 100) /定时 1stmr1s = 0;flag1s = 1;void main()bit res;int temp; /读取到的当前温度值int intT, decT; /温度值的整数和小数部分unsigned char len;unsigned char str12;EA = 1; /开总中断Config
22、Timer0(10); /T0 定时 10msStart18B20(); /启动 DS18B20InitLcd1602(); /初始化液晶while (1)if (flag1s) /每秒更新一次温度flag1s = 0;res = Get18B20Temp( /读取当前温度if (res) /读取成功时，刷新当前温度显示intT = temp 4; /分离出温度值整数部分decT = temp /分离出温度值小数部分16len = IntToString(str, intT); /整数部分转换为字符串strlen+ = .; /添加小数点decT = (decT*10) / 16; /二进制的小数部分转换为 1 位十进制位strlen+ = decT + 0; /十进制小数位再转换为 ASCII 字符while (len 6) /用空格补齐到 6 个字符长度strlen+ = ;strlen = 0; /添加字符串结束符LcdShowStr(0, 0, “Temperature:“); /显示到液晶屏上LcdShowStr(0, 1, str); /显示到液晶屏上else /读取失败时，提示错误信息LcdShowStr(0, 0, “error!“);Start18B20(); /重新启动下一次转换
