步进电机的驱动控制系统毕业设计.doc

山东科技大学学士学位论文 摘要摘 要众所周知，打印机、复印机等已成为日常生活中不可或缺的机电产品，而且人们对其输出质量要求越来越高，作为其中关键技术的进纸系统对打印质量有重要影响。因此，要实现对进纸系统的有效控制，对步进电机的准确控制就显得更有意义。本课题为了实现对打印机进纸系统中的步进电机的有效控制，设计了一套对步进电机的驱动控制系统及其人机交互系统。该系统以stc89c52单片机为核心控制芯片，它一方面产生步进电机的控制脉冲给驱动器经环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动；另一方面它可检测键盘输入并通过液晶显示器输出电机运行状态等信息，为步进电机的调试和运行提供人机交互界面。整个系统软件使用易于维护的模块化设计方法，并采取软、硬件抗干扰技术，提高了系统稳定性。最后，对设计的系统进行了调试，实验结果表明：本系统实现了对步进电机的控制，并可通过人机交互界面传达指令和显示电机运行状态等信息。整个系统具有结构简单、可靠性高、成本低和实用性强等特点，具有较高的通用性和应用推广价值。关键词：步进电机 人机交互 单片机 12864液晶 键盘64山东科技大学学士学位论文 目录1绪论 . 31.1课题的背景及意义31.2步进电机驱动控制的现状31.3 本课题的主要内容.42步进电机的控制及其人机交互系统结构设计62.1引言.62.2系统总体结构设计.62.3系统硬件电路设计.62.4系统软件设计102.5结论.113步进电机控制系统设计.123.1步进电机概述123.2 硬件电路设计.153.2.1步进电机的工作原理.153.2.2步进电机控制系统设计.163.3 软件设计.194 人机交互系统设计21 4.1液晶显示模块设计214.1.1液晶介绍214.1.2液晶显示硬件设计364.1.3液晶显示软件设计374.2矩阵键盘模块设计42 4.2.1硬件电路设计42 4.2.2 软件设计.435系统调试44 5.1调试目标44 5.2步进电机调试.445.3液晶调试.455.4键盘调试.455.5 整体调试.466结束语.47主要参考文献48致谢49附录 程序代码501绪论1.1课题的背景及意义步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键产品之一， 广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机 复印机 绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。上个世纪就出现了步进电动机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电动机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。在本世纪初，由于资本主义列强争夺殖民地，造船工业发展很快，同时也使得步进电动机的技术得到了长足的进步。到了80年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式更加灵活多样。原来的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路。计算机则通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出电动机的潜力。因此，用计算机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。现阶段，反应式步进电机获得最多的应用。1.2步进电机驱动控制现状在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。无论是在工农业生产还是在日常生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。因此对电动机的控制变得越来越重要了。电动机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术化。对步进电机的控制种类很多，实现步进电机的品种规格很多,按照它们的结构和工作原理可以划分为磁阻式(也称反应式或变磁阻式)电机、混合式电机、永磁式电机和特种电机等四种主要型式。步进电机不需位移传感器就可精确定位,所以在精确定位系统中应用广泛。目前打字机、计算机外部设备、数控机床、传真机等设备中都使用了步进电机。随着电子计算机技术的发展,步进电机必将发挥它的控制方便、控制准确的特点,在工业控制等领域取得更为广泛的应用。随着电子产品更加人性化设计的要求，现如今一款可靠的控制系统就显得更加重要，在液晶显示上能够做到根据具体的要求实现对控制目标的实时控制，目前市场上有许多的电子产品，良好的人机交互界面，图形文字的详细说明，用户在操作的时候能够得心应手。1.3 本课题的主要内容本课题主要的内容是设计一款稳定、可控的步进电机控制系统，通过单片机的控制来实现可操作的人机交互控制系统。(1) 单片机使用stc系列的单片机，作为主要的控制芯片，通过单片机的i/o输出脉冲信号控控制步进电机驱动器，从而达到控制步进电机目的。(2) 整体的设计离不开具体的模块的设计，在设计步进电机驱动电路的过程中使用了74hc08与门逻辑电路芯片，同时为了达到驱动mos管的目的，增加了光电开关，从而达到启动mos管来驱动步进电机。(3) 人机交互控制模块的设计，通过键盘输入 液晶显示来实现交互控制，整个设计能够展示一个比较清楚的人机界面，实现更加合理的人机交互。（4）编程的语言使用的是c语言，通过过程控制指令来实现对单片机所需指令的要求。通过最终的选择确定，在使用器件的时候尽量的使用易于控制，价格合理，稳定的器件，实现最后的产品使用要求，达到设计要求。 山东科技大学学士学位论文 系统介绍2 步进电机的控制及其人机交互系统结构设计2.1引言随着工业技术的发展，控制技术越来越显得更加重要，在现代控制理论日益完善的背景下，通过高性能的驱动单元对机械执行构件进行自动化控制。好的控制离不开更加人性化的控制界面，本文采用了高性能的控制芯片，同时设计了驱动电路人机交互控制界面来实现更加人性化的控制。2.2系统总体结构设计通过对步进电机控制器关键技术进行分析、研究和比较，并综合国内外运动控制器产品智能化、集成化、开放化的发展趋势，我们提出的步进电机运动控制器总体结构如图1所示。12864液晶显示单片机stc89c52串口通信电机驱动电路4*4键盘控制 图2-1 系统总体结构2.3系统硬件电路设计（1）硬件电路主要的目的是控制步进电机，但是单片机的i/o口得输出电压、电流都有限，于是需要设计可控的驱动电路，这样可以达到控制步进电机的目的。在设计的过程中还需要对各个模块合理的进行分配，需要设计液晶模块、键盘模块，还要留有i/o口以便来驱动步进电机驱动电路。步进电机驱动电路用到了74hc08芯片mos管 光电开关 通过7hc08与门电路来控制光电开关，达到驱动mos管效果，从而达到了驱动步进电机的目的。步进电机控制框图如图2-2所示。stc89c52单片机74hc08光电开关步进电机图2-2控制框图（2）系统的供电系统需要给系统提供一个稳定、安全的输入电源，因此在整个系统模块的供电设计中，重点围绕了系统稳定、安全性来设计。因为单片机需要的电压是+5v，液晶需要的电压也是+5v，电机需要的电压是+12v因此在设计中要考虑到多级电压的提供，在设计中考虑到了由于输入时候的电压过大，而稳压管的承载能力有限，因此设计了多级稳压的电路，这样设计的目的是为了使稳压管不至于过热。在稳压的电路中设计了滤波电路，保证了供电电流的稳定可靠，电源输入模块设计电路如图2-3所示。图2-3电源输入模块设计（3）串口通信模块本模块实现上位机跟单片机的通信功能的实现 通过实现串口通信功能可以更好的实现将上位机上的程序下载到单片机中，实现单片机各个功能实现本设计采用了max232芯片 能够实现上位机跟单片机之间的电位转换，从而达到通过串口的通信功能实现上位机跟单片机的通信功能在单片机系统的通信中，rs-232和rs-485标准总线应用最为成熟。为了使运动控制器的适用范围更加广泛，配合pc的现有接口，我们选用rs- 232标准总线来实现控制器和pc的通信，其接口电路如图3所示。在图3中，选用max232作为系统的通信接口芯片。max232是maxim公司生产的低功耗、单电源双rs-232发送/接收发器，适用于各种eia-232e和v.28/v.24的通信接口。max232芯片可以把输入的+5v电源变换成rs-232输出电平所需的10v电压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的+5v电源就可以。通信接口电路如图2-4所示。图2-4 通信接口电路max232外围需要4个电解电容c1，c2，c3，c4是内部电源转换所需电容，其取值均为0.1f。max232的引脚t1in，t2in，r1out，r2out为接ttl/cmos电平的引脚。引脚t1out，t2out，r1in，r2in为接rs-232c电平的引脚。因此ttl/cmos电平的t1in，t2in引脚应接stc89s52 的串行发送引脚txd；r1out，r2out应接stc89s52的串行接收引脚rxd。与之对应的rs-232c电平的t1out，t2out应接pc机的接收端rd；r1in，r2in应接pc机的发送端。（4）硬件抗干扰技术为了克服可能发生的各种干扰，保证系统能够可靠的运行，现有的抗干扰技术在硬件方面采取如下措施;抑制电源干扰。传导干扰通常由交流电源端引入系统内部。为了抑制这种干扰，系统通常在交流进线端串接入低通lc滤波器。这种方法在实际中己经取得明显效果，但为了抑制电源浪涌电压的冲击，系统还必须在电源线之间及电源线对地之间分别装压敏电阻。抑制传输线干扰。对于系统中传输距离较长的线路通常选用屏蔽电缆来实现系统各部分的连接，以达到抗干扰的目的。在一些应用环境比较恶劣的系统中，为了进一步抑制干扰，可采用光电隔离方式将系统控制部分与i/o口部分分开，并采用双电源供电。尽量减小干扰造成的影响。通常的做法有：1）增加硬件看门狗电路。2）增加电压监测电路。3）选择抗干扰能力较强的单片机系列。4）尽可能使用单片机的内部程序存储器和内部数据存储器而不使用外部总线连接这些器件。5）协调好电路中不同类型ic的电平匹配。6）数据总线和控制总线间形成板与板连接时，应加总线驱动器。2.4系统软件设计系统的主程序由消息循环和初始化程序构成，其流程如图2-5所示图2-5系统流程图在系统的主程序中，初始化程序的功能是在系统复位后完成单片机各个特殊功能寄存器的设置、各数据区的初始化、外部硬件设备的设置等操作;系统的消息循环则用来实现消息合法性的判断及消息处理功能模块的调用。为了能够对消息的合法性进行判断，我们为消息组中的每个消息定义了对应的合法性判断标识位。如果某消息所对应的合法性判断标识位为“1”，则表示该消息是合法的消息，系统应该调用相应的消息处理功能模块对消息进行处理;为“0”则表示该消息是非法的消息，系统应该忽略该消息。为了实现“看门狗”功能，我们还在消息循环中加入了喂狗输出操作。值得注意的是，在系统的串行通信处理模块中，根据接收到的数据进行判断是自动加工，或是手动加工，还是参数设置，分别对消息序列中的标志位进行置位，以保证主程序能够正确实现各2.5结论通过整个系统的设计能够实现对步进电机的控制，从而实现更加人性化的电机控制系统，实现对数字化系统的要求，步进电机能够更加智能化得到控制。山东科技大学学士学位论文 系统分析与设计 3步进电机控制系统设计3.1步进电机概述步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的数字控制执行机构。它将电脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。 步进电机具有控制简便、定位准确等特点。随着科学技术的发展,在许多领域将得到广泛的应用。鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方法产生控制脉冲,通过软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的运行状态。以简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率和灵活性。步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，因此，当它转动一周后，没有累计误差，具有良好的跟随性。由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统，既非常简单、 廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。步进电机的动态响应快，易于起停、正反转及变速。速度可在相当宽的范围内平滑 调节，低速下仍能保证获得大转矩。步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。 步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。步进电机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。步进电机是自动控制系统中常用的执行部件。步进电机的输入信号为脉冲电流,它能将输入的脉冲信号转换为阶跃型的角位移或直线位移,因而步进电机可看作是一个串行的数/模转换器。由于步进电机能够直接接受数字信号,而不需数/模转换,所以使用微机控制步进电机显得非常方便。步进电机的一些特点:一般步进电机的精度为步进角的3%-5%，且不累积。步进电机外表允许的最高温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲，磁性材料的退磁点都在130c以上，有的甚至高达200c以上，所以步进电机外表温度80c-90c完全正常。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率(或速度)的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。介绍步进电机的一个技术参数:空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。步进电动机以其显著的特点，在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，步进电机将会在更多的领域得到应用。步进电机的品种规格很多,按照它们的结构和工作原理可以划分为磁阻式(也称反应式或变磁阻式)电机、混合式电机、永磁式电机和特种电机等四种主要型式。步进电机不需位移传感器就可精确定位,所以在精确定位系统中应用广泛。目前打字机、计算机外部设备、数控机床、传真机等设备中都使用了步进电机。随着电子计算机技术的发展,步进电机必将发挥它的控制方便、控制准确的特点,在工业控制等领域取得更为广泛的应用步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。由于脉冲信号数与步距角的线性关系，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。这款步进电机的驱动电压12v，步进角为7.5度.一圈 360 度 , 需要 48 个脉冲完成，电机如图3-1所示。图3-1步进电机该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。3.2.硬件电路设计3.21步进电机的工作原理通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。下图是该四相步进电机工作原理图。图3-2步进电机原理图四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图3-3.a、b、c所示： a单四拍 b双四拍 c八拍图3-3步进电机工作时序波形图3.2.2步进电机驱动器系统主控电路设计系统的控制系统主芯片采用的是stc系列的单片机，主电路中进行了人机交互界面的设计，主控制系统原理图如图3-4所示图3-4主控制系统原理图步进电机驱动器系统电路原理如图3-5： 图3-5 步进电机驱动器系统电路原理图stc89s52将控制脉冲从p3口的p3.2 p3.2 p3.4 p3.5 p3.6输出，经过74hc08与门电路芯片后驱动光电耦合器，光电耦合开关原理图如图3-6所示，其中光电耦合加上了 15v外部电压从而驱动mos管，从而达到驱动步进电机的目的，mos管驱动步进电机原理图如图3-7所示。 图3-6光电耦合开关 图3-7 mos管驱动步进电机d1d4为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管（d1d4）而衰减掉，从而保护了功率管tip521不受损坏。q1q4为四个mos管 能够驱动步进电机 3.3.软件设计方式1为中断方式：p3.5(int1)为步进脉冲输入端，p3.7为正反转脉冲输入端。上位机(pc机或单片机)与驱动器仅以2条线相连。方式2为串行通讯方式：上位机(pc机或单片机)将控制命令发送给驱动器，驱动器根据控制命令自行完成有关控制过程。方式3为拨码开关控制方式：通过开关，直接控制步进电机。当上电或按下复位键kr后，stc89s52先检测拨码开关kx、ky的状态，根据kx、ky 的不同组合，进入不同的工作方式。以下给出方式1的程序流程框图与源程序。在程序的编制中，要特别注意步进电机在换向时的处理。为使步进电机在换向时能平滑过渡，不至于产生错步，应在每一步中设置标志位。其中20h单元的各位为步进电机正转标志位;21h单元各位为反转标志位。在正转时，不仅给正转标志位赋值，也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。这样，当步进电机换向时，就可以上一次的位置作为起点反向运动，避免了电机换向时产生错步。程序框图如图3-8所示图3-8 程序框图山东科技大学学士学位论文 系统的具体实现 4人机交互系统设计4.1液晶显示模块设计4.1.1液晶介绍12864a-1汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16x16点阵，16*8=128，16*4=64，一行只能写8个汉字，4行；）、128个字符（8x16点阵）及64x256点阵显示ram（gdram）。1主要技术参数和显示特性:电源：vdd 3.3v+5v(内置升压电路，无需负压)；显示内容：128列 64行（128表示点数）显示颜色：黄绿显示角度：6：00钟直视lcd类型：stn与mcu接口：8位或4位并行/3位串行配置led背光多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等主要外形尺寸项 目标 准 尺 寸单 位模 块 体 积113.065.012.8mm定 位 尺 寸105.055.0mm视 域73.438.8mm行 列 点 阵 数12864dots点 距 离0.520.52mm点 大 小0.480.48mm128x64 引脚说明引脚号引脚名称方向功能说明1vss-模块的电源地2vdd-模块的电源正端3v0-lcd驱动电压输入端4rs(cs)h/l并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5r/w(sid)h/l并行的读写选择信号；串行的数据口6e(clk)h/l并行的使能信号；串行的同步时钟7db0h/l数据08db1h/l数据19db2h/l数据210db3h/l数据311db4h/l数据412db5h/l数据513db6h/l数据614db7h/l数据715psbh/l并/串行接口选择：h-并行；l-串行16nc空脚17/reth/l复位 低电平有效18nc空脚19led_a-背光源正极（led+5v）20led_k-背光源负极（led-ov）逻辑工作电压(vdd)：4.55.5v电源地(gnd)：0v工作温度(ta)：060(常温) / -2075（宽温）2接口时序模块有并行和串行两种连接方法（时序如下）：8位并行连接时序图mpu写资料到模块mpu从模块读出资料串行连接时序图串行数据传送共分三个字节完成：第一字节：串口控制格式 11111abc a为数据传送方向控制：h表示数据从lcd到mcu，l表示数据从mcu到lcd b为数据类型选择：h表示数据是显示数据，l表示数据是控制指令 c固定为0第二字节：(并行)8位数据的高4位格式 dddd0000第三字节：(并行)8位数据的低4位格式 0000dddd串行接口时序参数：(测试条件：t=25 vdd=4.5v)3用户指令集指令表1：（re=0：基本指令集）指令指令码说明执行时间（540khz）rsrwdb7db6db5db4db3db2db1db0清除显示0000000001将ddram填满“20h”，并且设定ddram的地址计数器（ac）到“00h”4.6ms地址归位000000001x设定ddram的地址计数器（ac）到“00h”，并且将游标移到开头原点位置；这个指令并不改变ddram的内容4.6ms进入点设定00000001i/ds指定在资料的读取与写入时，设定游标移动方向及指定显示的移位72us显示状态开/关0000001dcbd=1：整体显示onc=1：游标onb=1：游标位置on72us游标或显示移位控制000001s/cr/lxx设定游标的移动与显示的移位控制位元；这个指令并不改变ddram的内容72us功能设定00001dlx0rexxdl=1 （必须设为1）re=1： 扩充指令集动作re=0： 基本指令集动作72us设定cgram地址0001ac5ac4ac3ac2ac1ac0设定cgram地址到地址计数器（ac）72us设定ddram地址001ac6ac5ac4ac3ac2ac1ac0设定ddram地址到地址计数器（ac）72us读取忙碌标志（bf）和地址01bfac6ac5ac4ac3ac2ac1ac0读取忙碌标志（bf）可以确认内部动作是否完成，同时可以读出地址计数器（ac）的值0us写资料到ram10d7d6d5d4d3d2d1d0写入资料到内部的ram（ddram/cgram/iram/gdram）72us读出ram的值11d7d6d5d4d3d2d1d0从内部ram读取资料（ddram/cgram/iram/gdram）72us指令表2：（re=1：扩充指令集）指令指令码说明执行时间（540khz）rsrwdb7db6db5db4db3db2db1db0待命模式0000000001将ddram填满“20h”，并且设定ddram的地址计数器（ac）到“00h”72us卷动地址或iram地址选择000000001srsr=1：允许输入垂直卷动地址sr=0：允许输入iram地址72us反白选择00000001r1r0选择4行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否72us睡眠模式0000001slxxsl=1：脱离睡眠模式sl=0：进入睡眠模式72us扩充功能设定000011x1reg0re=1： 扩充指令集动作re=0： 基本指令集动作g=1 ：绘图显示ong=0 ：绘图显示off72us设定iram地址或卷动地址0001ac5ac4ac3ac2ac1ac0sr=1：ac5ac0为垂直卷动地址sr=0：ac3ac0为icon iram地址72us设定绘图ram地址001ac6ac5ac4ac3ac2ac1ac0设定cgram地址到地址计数器（ac）72us备注：（1）当模块在接受指令前，微处理顺必须先确认模块内部处于非忙碌状态，即读取bf标志时bf需为0，方可接受新的指令；如果在送出一个指令前并不检查bf标志，（一般在输入每天指令前加个delay）那么在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即是等待前一个指令确实执行完成，指令执行的时间请参考指令表中的个别指令说明。（2）“re”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位元，当变更“re”位元后，往后的指令集将维持在最后的状态，除非再次变更“re”位元，否则使用相同指令集时，不需每次重设“re”位元。（1）清除显示code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllllh功能：清除显示屏幕，把ddram位址计数器调整为“00h”（2）位址归位code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllllllhx功能：把ddram位址计数器调整为“00h”，游标回原点，该功能不影响显示ddram（3）位址归位code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllhi/ds功能：把ddram位址计数器调整为“00h”，游标回原点，该功能不影响显示ddram功能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是由z地址计数器控制的，该命令自动将a0-a5位地址送入z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。（4）显示状态 开/关code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllllhdc b 功能： d=1；整体显示on c=1；游标on b=1；游标位置on（5）游标或显示移位控制code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllhs/cr/lx x 功能：设定游标的移动与显示的移位控制位：这个指令并不改变ddram的内容（6）功能设定code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllhdlx0 rex x 功能：dl=1（必须设为1） re=1；扩充指令集动作 re=0：基本指令集动作（7）设定cgram位址code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllhac5ac4ac3ac2ac1 ac0功能：设定cgram位址到位址计数器（ac）（8）设定ddram位址code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llhac6ac5ac4ac3ac2ac1 ac0 功能：设定ddram位址到位址计数器（ac）（9）读取忙碌状态（bf）和位址code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lhbfac6ac5ac4ac3ac2ac1 ac0 功能：读取忙碌状态（bf）可以确认内部动作是否完成，同时可以读出位址计数器（ac）的值(10)写资料到ramcode： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0hld7d6d5d4d3d2d1 d0 功能：写入资料到内部的ram（ddram/cgram/tram/gdram）(11)读出ram的值code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0hhd7d6d5d4d3d2d1 d0 功能：从内部ram读取资料（ddram/cgram/tram/gdram）(12)待命模式（12h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllll h 功能：进入待命模式，执行其他命令都可终止待命模式(13)卷动位址或iram位址选择（13h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllllllh sr 功能：sr=1；允许输入卷动位址 sr=0；允许输入iram位址 (14)反白选择（14h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllhr1 r0 功能：选择4行中的任一行作反白显示，并可决定反白的与否(15)睡眠模式（015h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllllhslx x 功能：sl=1；脱离睡眠模式 sl=0；进入睡眠模式(16)扩充功能设定（016h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllhhx1 reg l 功能：re=1；扩充指令集动作 re=0；基本指令集动作 g=1；绘图显示on g=0；绘图显示off(17)设定iram位址或卷动位址（017h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllhac5ac4ac3ac2ac1 ac0 功能：sr=1；ac5ac0为垂直卷动位址 sr=0；ac3ac0写iconram位址(18)设定绘图ram位址（018h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llhac6ac5ac4ac3ac2ac1 ac0 功能：设定gdram位址到位址计数器（ac）水平方向x以字节单位 垂直方向y以位为单位汉字显示坐标 x坐标line180h81h82h83h84h85h86h87hline290h91h92h93h94h95h96h97hline388h89h8ah8bh8ch8dh8eh8fhline498h99h9ah9bh9ch9dh9eh9fh7.3字符表代码（02h-7fh）4显示ram文本显示ram（ddram）文本显示ram提供8个4行的汉字空间，当写入文本显示ram时，可以分别显示cgrom、hcgrom与cgram的字型；st7920a可以显示三种字型 ，分别是半宽的hcgrom字型、cgram字型及中文cgrom字型。三种字型的选择，由在ddram中写入的编码选择，各种字型详细编码如下：显示半宽字型 ：将一位字节写入ddram中，范围为02h-7fh的编码。显示cgram字型：将两字节编码写入ddram中，总共有0000h，0002h，0004h，0006h四种编码显示中文字形：将两字节编码写入ddramk ，范围为a1a0h-f7ffh(gb码)或a140h-d75fh(big5码)的编码。绘图ram（gdram）绘图显示ram提供1288个字节的记忆空间，在更改绘图ram时，先连续写入水平与垂直的坐标值，再写入两个字节的数据到绘图ram，而地址计数器（ac）会自动加一；在写入绘图ram的期间，绘图显示必须关闭，整个写入绘图ram的步骤如下：1、关闭绘图显示功能。2、先将水平的位元组坐标（x）写入绘图ram地址；再将垂直的坐标（y）写入绘图ram地址；将d15d8写入到ram中；将d7d0写入到ram中；打开绘图显示功能。绘图显示的缓冲区对应分布请参考“显示坐标”游标/闪烁控制st7920a提供硬件游标及闪烁控制电路，由地址计数器（address counter）的值来指定ddram中的游标或闪烁位置。4.1.2液晶显示硬件设计本设计采用的12864液晶是20跟引线的液晶芯片，在电路原理图设计过程中，使用了14个i/o口通信，其中714为并行数据线。在设计中采用通用的液晶显示接线方式，方便更好的实现显示界面。液晶显示电路原理图如图4-1所示图4-1液晶显示电路4.1.3液晶显示软件设计在使用12864lcd前先必须了解以下功能器件才能进行编程。12864内部功能器件及相关功能如下：1 指令寄存器(ir)ir是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当d/i=0时，在e信号下降沿的作用下，指令码写入ir。2数据寄存器(dr)dr是用于寄存数据，与指令寄存器寄存指令相对应。当d/i=1时，在下降沿作用下，图形显示数据写入dr，或在e信号高电平作用下由dr读到db7db0数据总线。dr和ddram之间的数据传输是模块内部自动执行的。3忙标志：bfbf标志提供内部工作情况。bf=1表示模块在内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。bf=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。利用status read指令，可以将bf读到db7总线，从检验模块之工作状态。4显示控制触发器dff此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。dff=1为开显示（display off），ddram的内容就显示在屏幕上，dff=0为关显示（display off）。ddf的状态是指令display on/off和rst信号控制的。5xy地址计数器xy地址计数器是一个9位计数器。高3位是x地址计数器，低6位为y地址计数器，xy地址计数器实际上是作为ddram的地址指针，x地址计数器为ddram的页指针，y地址计数器为ddram的y地址指针。x地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，y地址自动加1，y地址指针从0到63。6显示数据ram（ddram）ddram是存储图形显示数据的。数据为1表示显示选择，数据为0表示显示非选择。ddram与地址和显示位置的关系见ddram地址