基于单片机控制的自动取款机系统设计

1、 基于单片机控制的自动取款机系统设计学院名称： 东方学院 专 业： 通信工程 班 级： 08东通信 姓 名： 韩 * 指导教师姓名： 指导教师职称： 讲 师 2021年 6 月 基于单片机控制的自动取款机系统设计 摘要：随着金融效劳的迅速开展，ATM已经开展成了各大银行为广阔用户金融效劳战略中的重要一环。本文介绍的是一种基于单片机的ATM自动取款机系统。系统主要包含硬件和软件两个局部，系统采用宏晶公司生产的单片机为核心控制器,通过4X4矩阵键盘，LCD12864液晶显示器，铁电存贮器24C02，串行通讯口和单片机STC89C52RC的配合，以程控的方式完成自动取款机系统根本功能，包括卡号输入密

2、码认证、查询、取款、密码修改等。关键词：单片机；矩阵键盘；液晶显示；铁电存贮 Design of The ATM System of Single Chip MicrocomputerAbstract: As the fast development of financial services, ATM has developed into a major banks for the majority of users of financial service strategy for a key ring. This is a single chip based on the automat

3、ic teller machine ATM system. Hardware mainly includes the hardware and software in two parts, systems using macro crystal produced by single-chip microcomputer as the core controller, through the 4X4matrix keyboard, LCD12864 display, ferroelectric memory (24C02), serial port communication and singl

4、e chip microcomputer ( STC89C52RC ) complexes, with programmable way to complete the automatic teller machine system basic function, include the card number password certification, query, modify password, teller.Keywords: SCM ；Matrix keyboard;liquid crystal display;ferroelectric storage; 目 录 TOC * M

5、ERGEFORMAT 第1章 绪论 PAGEREF _Toc326731186 h 2 课题的背景意义 PAGEREF _Toc326731187 h 2 课题的研究内容 PAGEREF _Toc326731188 h 31.4 课题研究或解决的问题 PAGEREF _Toc326731189 h 3 课题的方案设计 PAGEREF _Toc326731190 h 4第2章 硬件介绍 PAGEREF _Toc326731191 h 72.1 ATM系统关系图 PAGEREF _Toc326731192 h 72.2 ATM系统功能详述 PAGEREF _Toc326731193 h 72.2.

6、1 ATM相关对象 PAGEREF _Toc326731194 h 72.2.1 ATM主要功能 PAGEREF _Toc326731195 h 72.3 ATM系统描述 PAGEREF _Toc326731196 h 9第3章 系统硬件设计 PAGEREF _Toc326731197 h 13单片机最小系统模块设计 PAGEREF _Toc326731198 h 133.2 串口通信模块设计 PAGEREF _Toc326731199 h 193.3 12864液晶显示电路设计 PAGEREF _Toc326731200 h 223.4 电源电路设计 PAGEREF _Toc32673120

7、1 h 333.5 键盘模块局部 PAGEREF _Toc326731202 h 333.6 存储器电路设计 PAGEREF _Toc326731203 h 34第4章 系统软件设计 PAGEREF _Toc326731204 h 414.1 系统软件概述 PAGEREF _Toc326731205 h 41系统初始化初始化模块 PAGEREF _Toc326731206 h 414.3 键盘扫描局部 PAGEREF _Toc326731207 h 43串口通信局部 PAGEREF _Toc326731208 h 45存储器局部 PAGEREF _Toc326731209 h 46液晶显示局部

8、设计 PAGEREF _Toc326731210 h 48第5章 系统调试 PAGEREF _Toc326731211 h 505.1 系统程序编译 PAGEREF _Toc326731212 h 505.2 程序烧录 PAGEREF _Toc326731213 h 56问题解决方法 PAGEREF _Toc326731214 h 575.3.1 LM7805输出电压错误与解决方法 PAGEREF _Toc326731215 h 575.3.2 LCD12864显示错误及解决方法 PAGEREF _Toc326731216 h 57系统安装联调 PAGEREF _Toc326731217 h

9、58总结 PAGEREF _Toc326731218 h 59参考文献 PAGEREF _Toc326731219 h 60致谢 PAGEREF _Toc326731220 h 62附录一 系统程序 PAGEREF _Toc326731221 h 63附录二 系统元器件清单 PAGEREF _Toc326731222 h 64附录三 系统程序 PAGEREF _Toc326731223 h 65第1章 绪论 课题的背景意义当前，单片机被广泛地应用于人们生活的各个领域。单片机实际就是一台微型计算机，虽然功能没有普通的计算机那么强大，可是它的体积很小，在很多场合下普通计算机不能完成的工作，单片机却

10、能出色的完成。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数字处理能力如算术运算，逻辑运算，数据传送，中断处理的微处理器CPU，随机存取数据存储器RAM，只读程序存储器ROM，输入输出电路I/O口，可能还包括定时计数器，串行通信口SCI，显示驱动电路LCD或LED驱动电路，脉宽调制电路PWM，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。单片机在外观上与常见的集成电路块一样，体积很小，多为黑色长条状，条状两侧各有一排金属引脚，可与外

11、电路连接。只需在电路中添加少许元器件，通过编写程序就可以实现多种功能的单片机自动控制。比方说，单片机接上键盘可以进行信号输入；接上显示器可以实现数据显示；接上喇叭可以实现声音输出等等。由于单片机体积小巧、功能强大、应用灵活、价格廉价，所以应用十分广泛。随着人们的生活水平的不断提高，对各种围绕人们生活圈的设备要求也是越来越高，同时随着工业化大开展，一切家用设备、工业设备和商业设备都要求智能化，傻瓜化，比方说数码相机，全自动洗衣机，电冰箱等；工业自动化设备，那就是太多了，数控机床，智能化生产线等等；商业设备也是一样，自动取款机，自动条码检测系统，自动收款机等等。ATM自动提款机系统。ATM自动取款

12、机是由计算机控制的持卡人自我效劳型的金融专用设备。ATM是英文Automatic Teller Machine的缩写。ATM是最普遍的自助银行设备，可以提供最根本的银行效劳之一，即出钞交易，有些全功能的产品还可以提供信封存款业务。在ATM自动取款机上也可以进行账户查询、修改密码和转账的业务。作为自助式金融效劳终端，除了提供金融业务功能之外，ATM自动取款机还具有维护、测试、事件报告、监控和管理等多种功能。ATM自动取款机系统，是一个有终端机，ATM系统，数据库组成的应用系统。系统功能有用户在ATM上提取现金、查询账户余额、修改密码及转账功能。 ATM自动取款机系统向用户提供一个方便、简单、及时

13、、随时随地可以随心所欲存取款的互联的现代计算机化的网络系统。可以大大减少工作人员，节约人力资源的开销，同时由于手续程序减少也可以减轻业务员的工作负担，有效地提高了整体的工作效率和精确度。 减少了用户办理业务的等待时间；用户可以随时随地可以随心所欲存取款，并且操作简单易懂；用户还可以选择在柜台办理业务或自己在自动提款机和自动取款机办理业务。本课题的目的是设计一种基于单片机的ATM自动取款机系统，实现又好的交互界面，并实现取款、查询、改密、退出等功能。通过设计了解ATM的工作原理，并为实际运用提供参考的学习价值。1.2 课题的研究内容本课题的目的是设计一种基于单片机的ATM自动取款机系统。主要内容

14、包含硬件系统和软件系统两局部。硬件系统包含五个局部电路：单片机及外围电路、键盘电路、显示电路、存储器电路、串行通信接口电路、电源电路等。软件系统包含主程序、中断程序、键盘扫描程序、LCD12864驱动程序等单片机采用较流行的八位机STC89C52RC，根据内部的特性，完全能满足功能要求；因为需要输入的数字量比拟多，所以在按键的根底上增加4*4矩阵键盘；显示器使用LCD液晶显示器；存储器采用铁电存储器，操作方便，可靠，掉电可保存数据。1.4 课题研究或解决的问题 1.研究通过查阅资料，了解ATM工作原理及工作模式，提出设计方案。并通过软硬件制作实物。需要解决的问题主要包含.如何在LCD显示面向用

15、户的交互界面；如何在待机模式下用按键控制页面更新；如何在运行和掉电的情况下实现密码存储等。1.5 课题的方案设计方案一：基于FPGA的的电路设计。整个系统分为五个局部组成:FPGA系统中央控制器、键盘输入、液晶显示局部、数据存储以及电源电路组成，如图1-1所示。此方案是用基于FPGA的系统中央控制器ATM系统，交互系统信息可以在液晶显示屏上得到直观地反映。图1-1 基于FPGA的系统图1控制器模块采用FPGA为系统的控制器，FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，模块大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性。 FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为

16、大规模实时系统的控制核心。通过输入模块将参数输入给FPGA，FPGA通过程序扫描键盘矩阵，判断出需要执行的命令，调用相应业务界面，但是由于本设计对数据处理的时间要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分表达，并且由于其集成度高，使其本钱偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。2存储结构电路采用24C02芯片，因为本设计没有与上位机进行通信，所以在本设计中需要密码认证模块来实现密码存储、读取与修改功能。3显示模块采用液晶显示器。液晶显示器不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线和汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本显示等功能

17、，并具有功耗小、体积小、质量轻等优点。4人机交互模块采用4乘4矩阵键盘，查询工作方式。该方案程序复杂，但在同样多的I/O口线条件下，行列式键盘能带更多的按键，查询工作方式也不用另接门电路。软件虽然较难但电路较简单。方案二：基于单片机的电路设计。整个系统可分为：单片机系统控制器、按键输入模块、存储模块及电源电路几个局部，如图1-2所示。本设计方案采用STC89C52RC单片机作为控制模块的核心，利用软件编程使单片机检测键盘矩阵信号信号，经过数据处理，由LCD12864实现系统能够的同步显示业务界面。图1-2 基于单片机的ATM系统1控制模块采用STC89C52RC单片机作为系统控制的核心。利用单

18、片机检测键盘矩阵，经过数据处理编程调取业务界面送LCD12864显示。单片机算术运算功能强、软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。由于其功耗低、体积小、技术成熟和本钱低，且可对其进行扩展，附带显示设备，单键输入等设备，使用方便。还可通过软件编程实现对步进电机的速度预设显示。，由于单片机芯片引脚少，软硬件连接简便灵活，硬件容易实现。2存储结构电路采用24C02芯片，因为本设计没有与上位机进行通信，所以在本设计中需要密码认证模块来实现密码存储、读取与修改功能。3显示模块采用LCD12864显示。显示信息清晰、器件价格低廉，但占用单片机I/O口少。4人机交互模块采用独立式按键与

19、键盘相结合的方式，总共设置了9个独立按键及4*4键盘。人机交互模块采用4乘4矩阵键盘，查询工作方式。该方案程序复杂，但在同样多的I/O口线条件下，行列式键盘能带更多的按键，查询工作方式也不用另接门电路。方案比拟：1控制模块:方案一:是以FPGA为系统的控制器。本设计对数据处理的时间要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分表达，并且由于其集成度高，使其本钱偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。方案二:采用AT89C51单片机作为系统控制的核心，软件编程灵活、自由度大、功耗低、体积小、本钱低，芯片引脚少，软硬件连接简便灵活，硬件容易实现。2存储结

20、构电路采用24C02芯片，因为本设计没有与上位机进行通信，所以在本设计中需要密码认证模块来实现密码存储、读取与修改功能。自身功耗小、 驱动能力强、可靠稳定、体积小、 使用方便。3显示模块：方案一、二均采用液晶显示器，虽然显示直观，硬件电路简单、编程简便、显示信息清晰、器件价格低廉。4) 方案一与方案二比拟，方案二人机交互模块采用独立式按键与键盘相结合的方式，总共设置了9个独立按键及4*4键盘。人机交互模块采用4乘4矩阵键盘，查询工作方式。该方案程序复杂，但在同样多的I/O口线条件下，行列式键盘能带更多的按键，查询工作方式也不用另接门电路。软件虽然较难但电路较简单。综上所述，通过对两种方案进行分

21、析比拟，虽然方案一功能强大，但软件编程复杂、硬件实现较困难、器件价格较高；方案二不仅能实现设计任务要求的功能，而且软件编程灵活、自由度大、硬件实现较容易、元器件性价比拟高，因而综合考虑采用方案二。系统总体工作原理框图如图1-3所示，分为七个局部，单片机最小系统、键盘模块、步进电机驱动及电机模块、液晶显示模块、温度检测模块、光照强度检测模块、电源模块。根据现实生活的需要,设计采用如图1-3所示方案。图1-3 系统总体框图第2章 硬件介绍 ATM系统关系图如图2-1所示，常见ATM系统的功能结构主要包含用户、登录、修改密码、查询余额、取款、验证用户等。图2-1 ATM系统功能图 ATM系统功能详述

22、2.2.1 ATM相关对象ATM自动取款机系统相关的主要对象有：用户：使用ATM自动取款机进行现金交易。进行取款、查询余额、设置密码、转账等操作；系统：对用户的需求进行接收，通过与数据库的交互，根据对用户应用效劳的响应，更新数据库中用户的信息；数据库：对用户的所有信息进行存储更新。2.2.1 ATM主要功能ATM自动取款机系统相关的主要功能：1.取款功能用户按照系统输入要求输入取款金额即可取出相应金额的现金。2.查询余额功能用户可以查看账户所剩现金余额。3.修改密码功能如果用户想要修改当前密码，通过系统可以设置新密码。4.转账功能用户可以通过该功能将自己账户上的金额转到其他账户。首先，ATM要

23、求用户输入密码，接下来ATM把从银行卡上读到的信息以及用户输入的密码传给ATM自动取款机系统，系统通过于数据库中的信息进行核对，如果密码正确ATM就要求用户选择事务类型取款、查询等，直至用户选择退出应用效劳，询问用户是否退出银行卡结束效劳，如果用户选择结束，那么退出银行卡，系统重回登陆界面。5.登录界面在整个的系统中，首先用户要选择应用的提示语言的种类，“ENGLISH或“汉语，之后输入正确用户登录密码以后才可以进入主界面进行相关的操作。6.主界面当用户输入正确的用户密码以后，出现主界面，包括以下的一些功能：主界面有“查询余额“取款“转账“修改密码等功能选项。主界面中还有“退卡功能选项，点击即

24、退出系统效劳。7.取款界面当用户在菜单栏点击取款功能选项，可以进入取款界面：首先你可以输入取款的金额，输入的必须为50倍数的数字，否那么系统会提示输入的金额错误，请重新输入。如果屏幕上有便捷提示，比方：1000元、800元、500元等。如果上边有你想要取款的金额，你可以按相对应的按键就可以了，如果没有，你再找一个 “其他金额按下之后,就可以自由输入自己想取的金额了,输入金额之后,按“确认，即完成取款功能。正确输入取款的金额后，直接点击取款，会再次确认你取款的金额，点击“是即可以取出取款机吐出的现金，并且数据更新到相关的数据库文件中，以便以后查询。8.余额查询界面在主界面中点击余额查询功能选项，

25、就会弹出余额的窗口。9修改密码界面改密码功能界面，系统要求首先输入旧密码，再输入写密码，并对新密码进行第二次确认，全部输入正确，修改功能完成。10.转账界面当点击转账功能选项，会出现转账的界面，这时就可以进行转账；分别输入转入的账户和转入的金额，直接点击转入。假设转入过程中出错会有相关的提示的操作。2.3 ATM系统描述一、系统用例描述登录简要说明 本例用来描述用户登陆的过程事件流根本流1.系统验证银行卡账号。2.用户输入密码。3.系统验证用户输入的密码信息。4.用户进入系统。备选流如果账号错误，给出提示，退出。取款简要说明 本例用来描述用户取款的过程事件流根本流1.用户输入取款金额。2.系统

26、验证输入金额是否符合输入要求。3.系统验证用户账户余额。4.系统显示用户取款金额。5.用户确认取款金额。 6.系统要求点钞机出钞。 7.系统更新并保存账户信息。备选流1.如果输入金额不符合输入数字格式要求，给出提示，退出。2.如果输入金额超出最大取款金额，给出提示，退出。3.如果用户没有确认，给出提示，退出。修改密码简要说明 本例用来描述用户修改密码的过程事件流根本流1.用户输入旧密码。2.系统验证账户旧密码。3.用户输入2次新密码。4.用户确认输入的秘密。5.系统更新用户密码为新密码。 6.用户修改密码成功。备选流1.如果输入的旧密码错误，给出提示，退出。2.如果两次输入输入的密码不同，给出

27、提示，退出。3.如果用户没有确认，给出提示，退出。查询余额简要说明 本例用来描述用户查询余额的过程事件流根本流用户选择查询余额功能。系统显示账户余额及最大取款限额。转账简要说明 本例用来描述用户转账的过程事件流根本流1.用户输入转账账号。2.系统验证转账账号。3.用户输入转账金额。4.系统验证输入金额是否符合输入要求。5.系统验证用户账户余额。6.系统显示用户转账账户及转账金额。7.用户确认确认转账账户及转账金额。 8.系统更新并保持账户信息。备选流1.如果输入账号不正确，给出提示，退出。2.如果输入金额不符合输入格式要求，给出提示，退出。3.如果输入金额超出最大转账金额，给出提示，退出。4.

28、如果用户没有确认，给出提示，退出。二、系统功能模块图2-2 ATM系统功能图第3章 系统硬件设计系统结构如图3-1所示，本系统包含单片机最小系统、键盘模块、LCD液晶显示模块、电源模块等。图3-1 系统结构图3.1单片机最小系统模块设计硬件核心控制任务是由单片机来完成的，单片机的采用使硬件电路设计大大简化，而性能更加可靠。目前，可采用的微处理器有很多种，如:MCS-51、Me6sol、280、eopsoo、等8位单片机，虽然16位单片机在1982年已经问世，但其开展并不象人们想象的那样快，尽管在某些性能指标方面超过了8位单片机，但从性能价格比及开发周期等综合效益上不如8位单片机，因此应用并不普

29、及。单片机原理概述单片机single-chip microcomputer是把微型计算机主要局部都集成在一块芯片上的单芯片微型计算机。图3-2中表示单片机的典型结构图。由于单片机的高度集成化，缩短了系统内的信号传送距离，优化了结构配置，大大地提高了系统的可靠性及运行速度，同时它的指令系统又很适合于工业控制的要求，所以单片机在工业过程及设备控制中得到了广泛的应用。图3-2典型单片机结构图单片机的应用系统单片机在进行实时控制和实时数据处理时，需要与外界交换信息。人们需要通过人机对话，了解系统的工作情况和进行控制。单片机芯片与其它CPU比拟，功能虽然要强得多，但由于芯片结构、引脚数目的限制，片内RO

30、M、RAM、I/O口等不能很多，在构成实际的应用系统时需要加以扩展，以适应不同的工作情况。单片机应用系统的构成根本上如图3-3所示。图3-3 单片机的应用系统单片机应用系统根据系统扩展和系统配置的状况，可以分为最小应用系统、最小功耗系统、典型应用系统。本设计是设计一款最小应用系统，最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统本钱低廉、结构简单，常用来构成简单的控制系统，如开关量的输入/输出控制、时序控制等。对于片内有ROM/EPROM的芯片来说,最小应用系统即为配有晶体振荡器、复位电路和电源的单个芯片；对与片内没有ROM/EPROM芯片来说，其最小应用系统除了应配置上述的晶振、

31、复位电路和电源外，还应配备EPROM或EEPROM作为程序存储器使用。STC89C52简介STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。STC89C52主要功能如表3-1所示表3-1 STC89C52的主要参数主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写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0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能STC89C52含EPROM电可编闪速存储器。有

32、两级或三级程序存储器保密系统，防止EPROM中的程序被非法复制。不用紫外线擦除，提高了编程效率。程序存储器EPROM容量可达20K字节。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其引脚如

33、图3-4所示。1、主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环图3-4 单片机的引脚排列全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2、管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0

34、输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地

35、址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能存放器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管脚备选功能P3.0 RXD串行输入口P3.1 TXD串行输出口P3.2 /INT0外部中断0P3.3 /INT1外部中断1P3.4 T0记

36、时器0外部输入P3.5 T1记时器1外部输入P3.6 /WR外部数据存储器写选通P3.7 /RD外部数据存储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置

37、0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，那么在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源VPP。XTAL1：反向振荡放大器的输入及

38、内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3、I/O口引脚：a：P0口，双向8位三态I/O口，此口为地址总线低8位及数据总线分时复用；b：P1口，8位准双向I/O口；c：P2口，8位准双向I/O口，与地址总线高8位复用；d：P3口，8位准双向I/O口，双功能复用口。4、振荡器特性：石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于单片机、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时

39、钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的上下电平要求的宽度。如图3-5所示。图3-5 石英晶体振荡器5、芯片擦除：整个EPROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM

40、的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。在本次设计中，采用STC89C52RC单片机，其结构简单、体积小、性价比高、可靠性高、功耗小及应用范围广，适合于小型化作业。STC89c52系列单片机是低电压，高性能CMOS单片机，片内可反复擦写的只读程序存储器Flash和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，片内置通用8 位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89S51提供了高性价比的解决方案。STC89C54RD是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部双向输入/

41、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，AT89S51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本钱。采用STC89c52单片机构成了控制系统的核心，其根本模块就主要包括复位电路和晶体震荡电路。在本设计当中，单片机的P 0口、P 1口、P 2口、P 3口全部参与系统工作，单片机最小系统的接线如图3-5所示：图3-6 单片机最小系统图3.2 串口通信模块设计串行通信接口标准经过使用和开展，目前已经有几种。但都是在RS-232C标准的根底上经过改良而形

42、成的。RS-323C标准是美国EIA(电子工业联合会与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在020000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。 RS-232C标准协议的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RSecommeded standard代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改

43、1969，在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIARS-232-C、EIARS-422-A、EIARS-423A、EIARS-485。 这里只介绍EIARS-232-C简称232，RS232。 例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。RS-232C电气特性RS-232C标准协议的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RSecommeded standard代表推荐标准，232是标识号，C代

44、表RS232的最新一次修改1969，在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIARS-232-C、EIARS-422-A、EIARS-423A、EIARS-485。 这里只介绍EIARS-232-C简称232，RS232。 例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定，如下：1在TxD和RxD上，逻辑1(MARK)=-3V-15V；2逻辑0(SPACE)=+315V；3在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上；4

45、信号有效接通，ON状态，正电压+3V+15V；5信号无效断开，OFF状态，负电压=-3V-15V。以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据信息码：逻辑“1传号的电平低于-3V，逻辑“0空号的电平告语+3V；对于控制信号；接通状态ON即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，应保证电平在(315)V之间。2. 连接器的机械特性：连接器：由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、D

46、B-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。1DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组： 异步通信的9个电压信号含信号地SG2，3，4，5，6，7，8，20，22； 20mA电流环信号 9个12，13，14，15，16，17，19,23，24； 空6个9，10，11，18，21，25； 保护地PE1个，作为设备接地端1脚。2DB-9连接器：在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-2

47、5型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此，假设与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m50英尺。最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，假设不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m50英尺。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。3. RS-232C的接口信号RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控

48、制线、3条定时线、7条备用和未定义线。在本设计中电路连接图如图3-7所示：图3-7驱动局部电路如图3-7所示，MAX232中电平转换芯片。将差分电平，转换成单片机等可识别的TTL电平，电路中RXD、TXD两根线分别和单片机相连P3口的串行通讯口相连，RXD为数据据接收端，单片机通过这个端口读取PC机等送来的信号，TXD为数据发送端口，主要向PC等设备发送信号。图右边还有一个9针串行通信口，主要和PC机相连。3.3 12864液晶显示电路设计液晶显示LCDLiquid Crystal Display，是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化，而遮蔽/通透光线的性能制作成为一种重要平板显示器件。通常

49、使用的LCD器件有TN型Twist Nematic，扭曲向列型液晶、STN型Super TN，超扭曲向列型液晶和TFT型Thin Film Transistor，薄膜晶体管型液晶。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增强，制作本钱也随之增加。TN和STN型常用作单色LCD。STN型可以设计成单色多级灰度LCD和伪彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。 图3-8 12864模块实物图采用 LCD12864液晶显示模块作为人机交互界面。液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB 线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。字符型液晶显示模块目前在国际上已经标准化，无论显示屏规格如何变

50、化，其电特性和接口形式都是统一的。从性价比等方面考虑，这里选用长沙太阳人电子生产的字符型液晶显示模块SMC1602，它是一种用5x7位图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等。本设计以常用的2行16个字的1602液晶屏来构成整个系统的显示模块。一、12864引脚接口12864采用标准的20脚接口，具体定义如下: 表3-2 LCD12864引脚参数*注释1：如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。 *注释3：

51、如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。表3-3 LCD12864并行接口管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-比照度亮度调整4RS(CSH/LRS=“H,表示DB7DB0为显示数据RS=“L,表示DB7DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W=“H,E=“H,数据被读到DB7DB0R/W=“L,E=“HL, DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据

52、线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式见注释116NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效见注释218VOUT-LCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端+5V见注释320KVSS背光源负端见注释3*注释1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。 *注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。二、主要技术参数表3-4 技术参数显示容量162个字符芯片工作电

53、压工作电流2.0mA(5.0V)模块最正确工作电压字符尺寸4.35(WXH)mm三、根本特性低电源电压VDD:+3.0-+5.5V显示分辨率:12864点内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选)内置 128个168点阵字符2MHZ时钟频率显示方式：STN、半透、正显驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS视角方向：6点背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10通讯方式：串行、并口可选内置DC-DC转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +60 四、方框图与外形尺寸图图3-9 方框图图3.10

54、 LCD12864外形尺寸图五、模块主要硬件构成说明1、RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式见表3-5：表3-5 RS、R/W的配合4中模式RSR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器IRLH读出忙标志BF及地址记数器AC的状态HLMPU写入数据到数据暂存器DRHHMPU从数据暂存器DR中读出数据2、E信号表3-6 E信号状态表E状态执行动作结果高低I/O缓冲DR配合/W进行写数据或指令高DRI/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低高无动作 3、忙标志:BF BF标志提供内部工作情况.BF=1表示模块在进行内部操作,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

55、部指令和数据. 利用STATUS RD 指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态.4、字型产生ROMCGROM 字型产生ROMCGROM提供8192个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 ON),DDRAM 的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示DISPLAY OFF)。 DFF 的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。5、显示数据RAMDDRAM模块内部显示数据RAM提供642个位元组的空间，最多可控制4行16字64个字的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示三种字型，

56、分别是半角英数字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在0000H0006H的编码中其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个将选择CGRAM的自定义字型，02H7FH的编码中将选择半角英数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成中文字型的编码BIG5A140D75F，GBA1A0-F7FFH。 6、字型产生RAM(CGRAM) 字型产生RAM提供图象定义(造字)功能, 可以提供四组1616点的自定义图象空间，使用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和C

57、GROM中的定义一样地通过DDRAM显示在屏幕中。7、地址计数器AC地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0时而R/W为“1时，地址计数器的值会被读取到DB6DB0中。8、光标/闪烁控制电路 此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。六、指令说明 模块控制芯片提供两套控制命令，根本指令和扩充指令如下：指令表1：RE=0：根本指令表3-7 LCD12864指令表指令 指 令 码功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D

58、0去除显示0000000001将DDRAM填满20H,并且设定DDRAM的地址计数器(AC)到00H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;这个指令不改变DDRAM 的内容显示状态开/关0000001DCBD=1: 整体显示 ONC=1: 游标ON B=1:游标位置反白允许进入点设定00000001I/DS指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位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;这个指令不改变DDRAM 的内容 功能 设定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位数

59、据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 根本指令操作 设定CGRAM 地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定CGRAM 地址 设定DDRAM 地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定DDRAM 地址显示位址第一行：80H87H第二行：90H97H读取忙标志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0读取忙标志(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)的值写数据到RAM10数据将数据D7D0写入到内部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)读出RAM的值11数据从内部RAM读取数据D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM

60、/GRAM)指令表2：RE=1：扩充指令表3-8 LCD12864扩充指令表指令 指 令 码功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0 待命模式0000000001进入待命模式,执行其他指令都棵终止待命模式卷动地址开关开启000000001SRSR=1：允许输入垂直卷动地址SR=0：允许输入IRAM和CGRAM地址 反白 选择00000001R1R0选择2行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。初始值R1R000，第一次设定为反白显示，再次设定变回正常 睡眠 模式0000001SLXXSL=0：进入睡眠模式SL=1：脱离睡眠模式 扩充 功能 设定00001CLXREG0CL=0/1：4