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基于单片机的plc中文输入系统设计.doc

上传人:无敌 文档编号:636765 上传时间:2018-04-16 格式:DOC 页数:34 大小:1.98MB
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1、 毕业设计(论文)说明书题 目: 基于单片机的 LCD 中文 输入系统设计 院 (系): 电子工程学院 专 业: 学生姓名: 学 号: 指导教师单位: 姓 名: 职 称: 题目类型: 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发年 5 月 25 日摘 要随着我国嵌入式技术的迅猛发展,中文汉字的输入与显示在高端电子产品以及智能终端中的应用越来越广泛。目前广泛应用于数字终端的中文输入法是 Nokia 的 T9 输入法、Motorola 的 iTAP 输入法和 Erics-son 的字能输入法。目前,以 LCD 和数字键盘实现的人机交互式界面在智能终端中广泛采用,在不同的应用场合,对人机界面

2、的要求也不同,一些情况下只要求简单参数的显示和选择,而在一些信息终端中,还要求文字的输入。本设计方案在 AT89C55WD 单片机平台上构造简易的拼音输入法,输入形式是用户通过数字键盘输入一个数字串,LCD 显示出该数字串对应的各种拼音让用户进行选择, 拼音数组中的每一个元素都指向一个同音汉字串。用户在同音汉字串中选择一个汉字就可以得到该汉字的 GB2312 编码。通过这个 GB2312 码可以在汉字点阵字模库中检索到该汉字字模的起始位置,最后用带字库的 12864 点阵式 LCD 模块为输出显示设备,实现汉字、英文字母、数字,标点符号等文本信息的输入。关键字:AT89C55WD;拼音输入法;

3、TS12864A-3 液晶;中文字库原理AbstractWith the rapid development of embedding technology, the inputting and displaying of the Chinese character in high-end electronic products, as well as the application of intelligent terminals are widely used more and more. At present, the number of terminals are widely use

4、d in the inputting method of Chinese character which are Nokias T9 inputting method, Motorolas iTAP inputting method and Erics-sons words inputting method. At present, LCD and digital keyboard to achieving the man-machine interactive interface are widely used in intelligent terminals. In different a

5、pplications, the requirements of human-computer interface is different, some cases require only some simple showing and choosing of parameters, and some information terminals, as well as require the inputting about text. The design in AT89C55WD single-chip platform makes up simple phonetic inputting

6、 method, the inputting form is to enter a number string through the numeric keypad by users, the system shows the number of strings which corresponds to the alphabet ,choosing by users, the array of a homonym elements point to a string of Chinese characters. when users choose r a Chinese character c

7、an be encoded in the GB2312 Chinese characters. It can retrieve the starting position of the character matrix through the GB2312 Chinese character dot-matrix code matrix in the database . Finaly the 128 64 dot matrix LCD module is used for the output showing device, to realize the inputting about th

8、e Chinese characters, English letters, numbers, punctuation marks, text input and so on.Key words: AT89C55WD; Pinyin input method; TS12864A-3 LCD; Chinese font Principle目 录引言 .11 设计任务及要求 .21.1 设计任务 .21.2 设计要求 .21.3 设计思路 .21.4 方案选择与论证 .21.4.1 人机接口模块的选择 .21.4.2 拼音输入法方案 .31.4.3 12864 液晶.31.5 工作原理简介 .31

9、.6 系统原理框图 .42 硬件设计 .42.1 44 按键.42.2 AT89C55WD 单片机.52.3 12864 液晶.63 软件设计 .83.1 按键扫描模块 .93.2 LCD 显示模块.93.3 文字输入模块 .104 系统制作过程 .164.1 硬件制作和调试 .164.2 软件调试 .174.2.1 按键部分调试 .174.2.2 12864LCD 部分.174.2.3 中文全拼输入法调试 .185 操作说明 .195.1 输入汉字 .205.2 输入英文字母 .215.3 输入数字 .215.4 输入符号 .225.5 退格键 .225.6 总效果图 .226 结论 .22

10、谢 辞 .24参考文献 .25附录一 电路原理图 .26附录二 电路 PCB.26附录三 显示过程图 .27附录四 实物图 .28第 1 页 共 28 页引言随着 3C 的融合和 3G 牌照的发放,智能终端设备,如 手机,小灵通,机顶盒,PDA,手持终端,智能电话,嵌入设备,工业控制设备,信息家电,将进入寻常百姓家中,中文人机交互界面是这类智能终端设备所必须具备的功能,越来越多的用户还要求嵌入式系统支持中文文本输入。目前嵌入式系统中比较典型的中文输入法有诺基亚的 T9、摩托罗拉的 iTAP、爱立信的字能等,这些输入法的输入设备一般是数字键 09 和一些功能键组成。除了支持中文的拼音和笔画外还支

11、持诸如日文、韩文等其他国家的语言。中文输入一直是中文语言处理中的重要课题。中文语言模型对中文输入能起到非常大的指导作用。但是长久以来,中文语言模型由于规模巨大,占用资源多,很难在嵌入式设备上得到应用。传统的搜索算法由于消耗内存较多,也不适合于在嵌入式设备上实现。本文提出了一种将统计语言模型应用到嵌入式设备上的方案。在实际手机平台上开发出了相应的输入法。伴随着 3G 时代的来临,用户对各种只能终端设备人机交互方式提出了更高的要求。评测表明,该输入法比传统的输入法能显著减少按键次数,提高了输入的效率。第 2 页 共 28 页1 设计任务及要求1.1 设计任务(1)用单片机作为主控制器;(2)用 L

12、CD 显示出来;(3)具有全拼输入法功能;(4)具有英文、数字和标点符号的输入功能;(5)具有模糊音输入功能;(6)具有五笔、笔画或区位码输入法功能(选做) 。1.2 设计要求(1)掌握单片机电路的设计和使用方法;(2)学习掌握中文字库原理及使用; (3)确定电路原理图及系统工作原理;(4)制作 PCB 板,硬件安装;(5)拼音输入法的设计;(6)伟福软件仿真运行:仿真器与目标板联调;(7)程序烧写:仿真运行正常后用编程器将可执行文件写入 AT89C55WD;(8)脱机运行。1.3 设计思路本课题的预期设计构思是采用 S52 单片机作为主控制器,输入通过自制 44 键盘采取逐行扫描方式获取键值

13、,将键盘输入的数字序列转换为拼音编码,然后搜索到该拼音编码对应的汉字编码,最后采用 LCD12864 液晶显示模组附带的驱动程序输出来。为实现以上设计思想,整个系统分为按键扫描、拼音输入法,液晶显示三部分。1.4 方案选择与论证1.4.1 人机接口模块的选择 方案一:采用 44 按键采用自制的 44 按键,电路配置灵活,线路简单明了,资源使用少,使用方便,不需要对按键进行太多的控制,直接采用查询的方式获取键值。 方案二:采用 PC 机键盘与单片机连接单片机应用系统通过键盘接口与 PC 机通信必须严格按照键盘与 PC 机通信的时序要求并且按照命令字进行应答。当系统上电复位时,单片机应用系统通过键

14、盘接口发送 0AAH,模拟键盘自检完成信息。键盘接口的电气标准能满足 TTL 电平的传送要求,不需电平转换,PC 机的操作系统内核能够解释单片机应用系统通过键盘接口传送来的数据,免除了编写串行数据接收程序的工作,PC 机能够提供+5V 电源。虽然采用 PC 机键盘与单片机连接,使得通过键盘可以实现多种符号、数字的输入,还可以输入中文汉字,可以任意输入大批量的汉字,还有很多其它诸多优点,但因为第 3 页 共 28 页系统采用的是 12864 显示,只能显示 4 行 8 列,采用这种方式的优势并不明显,在硬件上也比较庞大,为了使之简化和节约资源,因此选择了方案一。1.4.2 拼音输入法方案方案一:

15、采用传统输入法传统输入法用数字按键 29 分别代表 26 个英文字母,如数字键 2 代表“ABC ”三个字母,在输入时,按一下选择 A,按两下选择 B,按三下选择 C。在输入拼音的时候需要一一选择需要的字母来组成拼音,然后根据拼音来查找到相应码表,从而找到需要的汉字。方案二:采用 T9 拼音输入法这是现代手机比较常用的输入法,在输入时,用户只需按拼音字母所在的按键,而不必重复按键来选择具体的字母,程序按算法自动组合成拼音,在输入完拼音后,此时屏幕会显示拼音供选择,可以使用上下键选择需要的拼音,按确定键确定所选的拼音,再把选中的拼音对应汉字显示出来。 方案二大大减少了输入时按键的次数,能够大大提

16、高输入效率,因此,本系统选择了方案二。1.4.3 12864 液晶 方案一:采用不带字库的液晶采用不带字库的液晶,需要从放字库字模的地方(如内部 FLASH,外部FLASH)取到一个汉字的字模,字模为 16*16 点阵,需要 LCD_Wdata(字模)32 次,才能显示一个汉字。由于每个汉字机内的点阵码要占 32 个字节,8912 个常用汉字的点阵码要占约 256KB 的空间,所以将点阵信息直接存储在小容量 ROM 单片机(如 52 单片机)中不太现实。方案二:采用带字库的液晶采用带字库的液晶,在写入液晶时需要 LCD_Wdata (国标码 1),LCD_Wdata (国标码 2),这样就能显

17、示一个汉字,对于字符,只需要写一次。只要传入所要显示的英文字符的 ASCII 码和汉字的区位编码,液晶显示模块会自动计算国标码和机内码,根据命令立即将字符在指定位置显示出来。因为题目要求做的是中文输入,中文基本汉字有五千多,把所有的汉字的字模形式取出来,在理论是可取,在制作上比较累赘,因为点阵太多,所有汉字以点阵形式存储所需内存大约为 256K,较占内存,而在方案二则比较节省内存空间,也比较简单明了,所以采取了方案二。1.5 工作原理简介本系统采用的是全拼输入法实现汉字的输入。按下某一个按键,首先在查询程序中读取键值,然后将该键值添加到字符末尾,将字符串数字序列与结构体中的拼音码表进行遍历,把

18、所有该数字序列匹配的拼音都放到结果结构体中,在 LCD 上显示所有第 4 页 共 28 页拼音。根据选中拼音在拼音码表中查找对应的汉字串,把汉字的区位编码和英文,标点的 ASCII 码,液晶显示模块会自动计算国标码和机内码,根据命令立即将字符在指定位置在 LCD 上显示出来。1.6 系统原理框图AT89C55WD 单片机作为主控芯片,负责构建拼音输入法的数据结构,并在单片机内部 Flash 中保存汉字的拼音编码和码表。AT89C55WD 接收 44 按键输入,并通过LCD 显示交互内容,从而实现用户操作界面。系统原理框图如图 1.1 所示:图 1.1 系统原理框图2 硬件设计 2.1 44 按

19、键(1)当按键断开时,由于单片机的端口的输入内阻很大,在上拉电阻的作用下,此时的单片机输入端口的电平为 5V;当按键按下时,上拉电阻的 5V 电源经上拉电阻流向电阻地,此时单片机的输入端口电平为 0V。下图为按键电路原理图:图 2.1 按键电路(2)一个按键开关在闭合与断开时,由于按键的机械特性,其机械触点不能够立刻完全闭合或断开,因此会产生一系列的电平抖动信号。如果没有对按键进行消抖处理,很可能将一次按键操作识别成多次按键操作,造成系统的不确定性和不可靠性。TS12864A-3LCD44 键盘AT89C55WD单片机第 5 页 共 28 页(3)单片机系统常用的清除抖动的方法有三种:使用 R

20、-S 触发器构成消除抖动开关;使用电阻和电容构成积分器;使用软件延时消除抖动。前两种方法属于硬件消抖,在嵌入式系统通常要求硬件元器件尽可能的少,因此在实际的设计系统中通常采用“软件消除抖动”。下图为按键按下的整个过程:10ms 稳定期 10ms图 2.2 按键按下过程图2.2 AT89C55WD 单片机AT89C55WD 是一个低电压,高性能 CMOS 8 位单片机,片内含有 20KB 的可重写快速闪存存储器和只读程序和 256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准 MCS-51 指令系统,引脚兼容工业标准 89C51

21、和 89C52 芯片,采用通用编程方式,片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元。内置功能强大的微处理器的 AT89C52 可提供许多高性价比的解决方案,适用于多数嵌入式应用系统。 AT89C55WD 有 40 个引脚,32 个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含 2 个外中断口,2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口,2 个读写口线,片内时钟电路,AT89C55WD 采用两种软件控制其进入省电睡眠模式的静态逻辑工作闲置方式设计,可以用 RAM、定时/计数器、串行口和外部中断唤醒睡眠状态而继续工作,在睡眠模式下,RAM 被冻结,其他功能全部停止,直至下个外中断触发或硬件复位方可开始运行。特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。它的主要功能如下表所示表 2.1 AT89C55WD 单片机主要功能兼容 MCS51 指令系统 20k 可反复擦写(1000 次)Flash ROM32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM3 个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频率 0-33MHz2 个串行中断 硬件看门狗(WDT)

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