電導率儀的液晶顯示軟件編程畢業(yè)論文

1、PAGE- 10 - / NUMPAGES54畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目：電導率儀的液晶顯示軟件編程系 名 信息工程系 專 業(yè) 電子信息工程 年 級 2009級 姓 名 蔡 毅 學 號 6009202387 指導教師 扈書亮 職 稱 講 師 2012年 12 月 15 日一、原始依據(jù)（包括設(shè)計或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等。）課題依據(jù)由ATmega8515芯片和CS1621型液晶顯示器所構(gòu)建的電導率儀，該顯示器具有I2C串口，ATmega8515通過該串口完成與CS1621的通信，完成命令的下達，顯示容與格式的更新。學生完成原始資料的消化，熟悉ATmega8515硬件與指令系

2、統(tǒng)和CS1621指令基礎(chǔ)上，完成液晶圖形顯示匯編編程，調(diào)試，達到預(yù)期效果。二、參考文獻1蔡振江單片機原理與應(yīng)用M：電子工業(yè)，20072機械設(shè)計手冊編委會機電一體化系統(tǒng)設(shè)計M：機械工業(yè)，20073常翠芝, 文靜, 胡中功單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M：航天航空大學,20094高偉AT89單片機原理與應(yīng)用M：國防工業(yè)大學，20085黎文模，段曉峰Protel DXP 電路設(shè)計與實例精解M：人民郵電，20066梅麗鳳, 王艷秋, 汪毓鐸單片機原理與接口技術(shù) M：清華大學，2006三、設(shè)計（研究）容和要求（包括設(shè)計或研究容、主要指標與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性對學生提出具體要求。）1)完成Atmega8515芯片硬

3、件與指令系統(tǒng)的熟悉。2)完成CS1621接口與指令系統(tǒng)的熟悉。3)完成預(yù)定容顯示程序的匯編編程。4)編譯并調(diào)試程序達到預(yù)期效果。5)寫出有分析，有總結(jié)，有心得，數(shù)據(jù)資料詳實的畢業(yè)論文。指導教師（簽字）年 月 日審題小組組長（簽字）年 月 日本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱電導率儀的液晶顯示軟件編程系 名 稱信息工程系專業(yè)名稱電子信息工程學生蔡 毅指導教師扈書亮一、課題來源與意義近年來，隨著社會的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以與飲用純凈水、藥用蒸餾水、生物制品用水需求量的急劇增加，越來越多的產(chǎn)品、技術(shù)開始對介質(zhì)的導電性能的程度、優(yōu)劣要求給出準確的分析和評價，而且在實時性、準確度等方面

4、提出了更高的要求。所以國外許多著名公司開發(fā)了許多相應(yīng)的產(chǎn)品。但是這些產(chǎn)品都或多或少的存在著一些缺點。如國外的產(chǎn)品價格過高，在使用時會使成本提高，從而降低產(chǎn)品的市場競爭力。而國產(chǎn)品的介質(zhì)溫度只作分段象征性的補償，效果不好、準確度低、穩(wěn)定性差，儀表在不同條件下也需要人工多次調(diào)整才能使用。對電導率檢測儀表與其精度的研究將有利于水質(zhì)監(jiān)測部門定量監(jiān)測用水質(zhì)量，保證人民的生命財產(chǎn)安全；不僅有利于制水設(shè)備生產(chǎn)單位保證產(chǎn)品質(zhì)量；還有利于生產(chǎn)水質(zhì)監(jiān)測儀表的生產(chǎn)單位提高經(jīng)濟效益，擴大我國測試分析儀表在國際市場的份額；此外對推進我國儀器儀表基礎(chǔ)理論研究與使之向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、虛擬化發(fā)展具有重要意義。 電導率

5、分析儀表是利用溶液成份和電導率之間的關(guān)系分析溶液的成分，它可用于測量酸、堿溶液的濃度，也可以用于測量鍋爐和大型發(fā)電機組補給水中的含鹽量，同時也是飲用水和制藥過程必不可少的分析儀表。電導率分析儀表是化工過程、火力發(fā)電、探礦、地震預(yù)測、生物制藥和制水等方面必不可少的測量分析儀表，直接關(guān)系到生產(chǎn)過程的安全、產(chǎn)品的質(zhì)量和人民群眾的身體健康。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，二次供水的水質(zhì)監(jiān)測分析儀表電導率測量分析儀表顯得更為重要。電導率測量分析儀的研究既為技術(shù)監(jiān)督部門提供一種新的監(jiān)測手段，又為相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)單位提供了一種保證產(chǎn)品質(zhì)量的理想器具。二、國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外產(chǎn)生電導率儀的著名廠家有日本恒和公司，英國肯特公

6、司等。國生產(chǎn)電導率儀的主要廠家有：雷磁儀表廠和分析儀器廠，電分析儀器廠、第二分析儀器廠、市分析儀器廠。恒河公司曾推出EXASC智能化二線式電導率變送系統(tǒng)，不但具有多功能，而且使用方便，測量圍、溫度補償?shù)幕鶞蕼囟群蜏囟认禂?shù)、電極常數(shù)都可以任意設(shè)置，所采用的四極式探頭做到線性化。雷磁儀表廠的帶表性產(chǎn)品有DDD-32B型和DDG-55型等。80年代該廠從英國肯特公司隨電站水質(zhì)分析檢測系統(tǒng)系列儀表一起引進了5203型工業(yè)電導儀制造技術(shù)，該型儀表可廣泛應(yīng)用在電站軟化水、海水的淡化、原水和去離子水廠等相關(guān)部門進行水質(zhì)檢測。分析儀器廠生產(chǎn)的DD-101型電導儀，主要用于船舶海水淡化裝置，連續(xù)分析海水淡化后的

7、淡水中的含鹽量。三、研究目標為了能在特制的液晶顯示儀器下顯示被測液體溫度、酸堿度、含鹽度等，在掌握AVR中ATmega8515單片機編程指令基本概念的基礎(chǔ)上，完成基于電導儀液晶顯示應(yīng)用程序的設(shè)計，實現(xiàn)在液晶顯示儀器上顯示溫度、酸堿度等。四、研究容1、了解AVR和電導儀的基本概念以與工作原理。2、掌握ATmega8515單片機編程指令的基本語法以與應(yīng)用程序開發(fā)的基本方法。3、完成基于ATmega8515單片機匯編語言程序顯示的編程。五、研究方法與手段 設(shè)計要求：1、掌握ATmega8515基本概念以與各接口標準、通信標準。2、完成基于ATmega8515應(yīng)用程序的開發(fā)。3、能夠?qū)崿F(xiàn)在液晶顯示儀器

8、下顯示溫度等數(shù)據(jù)。設(shè)計方案液晶顯示模塊 CS1621 顯示電導率、溫度等IIC協(xié)議編寫應(yīng)用顯示程序ATmega8515單片機控制系統(tǒng)八、主要參考文獻六、進度安排1、2012.12.10-2013.03.15 查找資料，了解電導率儀器的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用意義，了解ATmega8515開發(fā)，完成開題報告。2、2013.03.16-2013.03.31 研究ATmega8515程序的編寫指令和接口標準3、2013.04.01-2013.04.15 編寫基ATmega8515的顯示程序指令。4、2013.04.16-2013.05.09 對系統(tǒng)進行調(diào)試。5、2013.05.10-2013.06.10 撰寫

9、論文，準備答辯。七、主要參考文獻1 興東,曾水平.基于MSP430單片機的電導率檢測裝置的設(shè)計J. 信息技術(shù). 2009(04)2 國城.關(guān)于電導率儀中溫度補償?shù)挠懻揓. 中國計量. 2010(01)50-51. 3 王洋.智能電導率儀的設(shè)計J. 科技信息. 2010(24) 70-75.4 戈華,滕玉娟,于兵,王曉暉.KD05電導率儀的研究J. 儀表技術(shù)與傳感器. 2006(06)43-45. 5 賈科進,效瑋,林波,王寶珠,王楓.基于單片機MSC1210的智能電導率在線測量儀J. 自動化儀表. 2007(05)55-58. 6 林波,效瑋,賈科進,新月,以材.基于雙極性脈沖電壓的水電導率儀

10、控制系統(tǒng)的設(shè)計J. 電子器件. 2007(03) 91-93.7 王彩申,鄧成良,肖慧娟.水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)中單位電導率測量的原理與設(shè)計J. 理工學院學報. 2008(01) 66-68.8 勇,黃賽清.微處理器電導率儀的研制J. 海運學院學報. 2003(04)90-93. 9 戈華,滕玉娟,王曉暉.一種電導率測量的新方法J. 東北電力學院學報. 2005(06)45-48.10N. m. Megahid. Field Dependence of Electrical Conductivity of Powder Compacts of Mixtures J. Egyptian Journal

11、 of Solids.2002,25(10)79-83.11Harry D. Baernstein. The Conductivity Method and Proteolysis an InterpretationJ. HYPERLINK :/ socolar /vn.aspx?id=336&vid=12768&key=218f06f71aa00f6a2a060fb8a9526b89 Journal of Biological Chemistry 2008 78(2)34-37.選題是否合適： 是 否課題能否實現(xiàn)： 能 不能指導教師（簽字） 年 月 日選題是否合適： 是 否課題能否實現(xiàn)： 能

12、 不能審題小組組長（簽字）年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題目：電導率儀的液晶顯示軟件編程系 名 信息工程系 專 業(yè) 電子信息工程 學 號 6009202387 學生 蔡 毅 指導教師 扈書亮 2013年6月9日摘要電導率分析儀表是利用溶液成份和電導率之間的關(guān)系分析溶液的成分，它可用于測量酸、堿溶液的濃度，也可以用于測量鍋爐和大型發(fā)電機組補給水中的含鹽量，同時也是飲用水和制藥過程必不可少的分析儀表。本文介紹了基于Atmega8515單片機為主控，與定制液晶顯示器顯示模塊CS1621通訊并顯示電導率、溫度等數(shù)據(jù)的軟件編程方法，本設(shè)計是模擬電導率儀實際測定顯示被測液體電導率、溫度、PH值等數(shù)據(jù)的一

13、部分。系統(tǒng)以Atmega8515單片機為核心，在了解掌握Atmega8515和定制液晶顯示器顯示模塊CS1621各引腳功能以與二者之間采用的IIC協(xié)議進行數(shù)據(jù)的交互方式，通過編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊CS1621進行數(shù)據(jù)顯示，最后實現(xiàn)液晶顯示器顯示電導率、溫度等數(shù)據(jù)的目的。關(guān)鍵詞：電導率儀；Atmega8515單片機；CS1621；IIC協(xié)議ABSTRACTMeasurement of electrical conductivity analyzer for technical supervision department provides a new monitor

14、ing method, and provides related products production unit with a ideal equipment to ensure product quality. Conductivity analysis instrument is the use of the relationship between the solution composition and conductivity analysis solution composition, it can be used to measure the concentration of

15、a solution of acid, alkali, can also be used to measure the boiler and the supply of large generators the salt in the water, and water and pharmaceutical process indispensable analysis instrument.This paper describes the base on Atmega8515 microcontroller as the main control, and customized LCD disp

16、lay module CS1621 communications and electrical conductivity, temperature data, such as software programming method, this design is to simulate the conductivity meter measured liquid conductivity, actual measurement shows that part of the data such as temperature, PH value. System Atmega8515 microco

17、ntroller as the core, in the understanding of Atmega8515 and custom LCD display module CS1621 the pin function and using IIC agreement between data interactive way, by writing programs and then to display the data sent to custom, according to data from the LCD display module CS1621 for the final rea

18、lization of LCD display conductivity, temperature, etc. Key words： Electric conductivity instrument; Atmega8515 microcontroller; CS1621; IIC目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358286039第一章緒論 PAGEREF _Toc358286039 h 1HYPERLINK l _Toc3582860401.1電導率測定儀的簡介 PAGEREF _Toc358286040 h 1 HYPERLINK l _Toc35828

19、6041 1.2課題研究容 PAGEREF _Toc358286041 h 1HYPERLINK l _Toc358286042第二章電導率儀顯示模塊控制器與接口電路 PAGEREF _Toc358286042 h 3HYPERLINK l _Toc3582860432.1Atmega8515單片機 PAGEREF _Toc358286043 h 3HYPERLINK l _Toc3582860442.2Atmega8515單片機最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc358286044 h 5HYPERLINK l _Toc3582860452.3系統(tǒng)接口電路 PAGEREF _Toc358286

20、045 h 6HYPERLINK l _Toc358286046第三章電導率儀顯示模塊顯示器件 PAGEREF _Toc358286046 h 8 HYPERLINK l _Toc358286047 3.1CS1621-LCD顯示驅(qū)動電路 PAGEREF _Toc358286047 h 8 HYPERLINK l _Toc358286048 3.2顯示部分要求與顯示原理 PAGEREF _Toc358286048 h 10 HYPERLINK l _Toc358286049 3.3IIC總線 PAGEREF _Toc358286049 h 11 HYPERLINK l _Toc35828605

21、0 3.3.1IIC總線的硬件結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc358286050 h 12 HYPERLINK l _Toc358286051 3.3.2IIC總線的數(shù)據(jù)傳輸 PAGEREF _Toc358286051 h 13 HYPERLINK l _Toc358286052 3.4CS1621時序圖 PAGEREF _Toc358286052 h 13HYPERLINK l _Toc358286053第四章電導率儀顯示模塊的軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc358286053 h 16HYPERLINK l _Toc3582860544.1軟件設(shè)計系統(tǒng)總框圖 PAGEREF _Toc358

22、286054 h 15HYPERLINK l _Toc3582860554.2軟件設(shè)計流程與時序圖 PAGEREF _Toc358286055 h 16HYPERLINK l _Toc358286056第五章總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc358286056 h 20HYPERLINK l _Toc3582860575.1總結(jié) PAGEREF _Toc358286057 h 20HYPERLINK l _Toc3582860585.2展望 PAGEREF _Toc358286058 h 20HYPERLINK l _Toc358286059參考文獻 PAGEREF _Toc35828605

23、9 h 21外文資料中文譯文致第一章緒論1.1電導率測定儀的簡介電導率測定儀是一款多量程儀器，能夠滿足從去離子水到海水等多種應(yīng)用檢測要求。這款儀器能夠提供自動溫度補償，并能設(shè)置溫度系數(shù)，因此能夠用于測量溫度系數(shù)與水不同的液體樣品。它能夠提供三個量程并具有量程自動選擇功能，能夠在檢測時自動選擇最為合適的量程。隨著社會的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以與飲用純凈水、藥用蒸餾水、生物制品用水需求量的急劇增加，越來越多的產(chǎn)品、技術(shù)開始對介質(zhì)的導電性能的程度、優(yōu)劣要求給出準確的分析和評價，而且在實時性、準確度等方面提出了更高的要求。所以國外許多著名公司開發(fā)了許多相應(yīng)的電導率檢測儀的產(chǎn)品。電導率分析儀

24、表是利用溶液成份和電導率之間的關(guān)系分析溶液的成分，它可用于測量酸、堿溶液的濃度，也可以用于測量鍋爐和大型發(fā)電機組補給水中的含鹽量，同時也是飲用水和制藥過程必不可少的分析儀表。電導率分析儀表是化工過程、火力發(fā)電、探礦、地震預(yù)測、生物制藥和制水等方面必不可少的測量分析儀表，直接關(guān)系到生產(chǎn)過程的安全、產(chǎn)品的質(zhì)量和人民群眾的身體健康。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，二次供水的水質(zhì)監(jiān)測分析儀表電導率測量分析儀表顯得更為重要。電導率測量分析儀的研究既為技術(shù)監(jiān)督部門提供一種新的監(jiān)測手段，又為相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)單位提供了一種保證產(chǎn)品質(zhì)量的理想器具。國外生產(chǎn)電導率儀的著名廠家有日本恒和公司，英國肯特公司等。國生產(chǎn)電導率儀的主

25、要廠家有：雷磁儀表廠和分析儀器廠，電分析儀器廠、第二分析儀器廠、市分析儀器廠。恒河公司曾推出EXASC智能化二線式電導率變送系統(tǒng)，不但具有多功能，而且使用方便，測量圍、溫度補償?shù)幕鶞蕼囟群蜏囟认禂?shù)、電極常數(shù)都可以任意設(shè)置，所采用的四極式探頭做到線性化。雷磁儀表廠的帶表性產(chǎn)品有DDD-32B型和DDG-55型等。80年代該廠從英國肯特公司隨電站水質(zhì)分析檢測系統(tǒng)系列儀表一起引進了5203型工業(yè)電導儀制造技術(shù)，該型儀表可廣泛應(yīng)用在電站軟化水、海水的淡化、原水和去離子水廠等相關(guān)部門進行水質(zhì)檢測。分析儀器廠生產(chǎn)的DD-101型電導儀，主要用于船舶海水淡化裝置，連續(xù)分析海水淡化后的淡水中的含鹽量。11.2

26、課題研究容本課題研究容如下：1.Atmega8515單片機作為本課題研究系統(tǒng)的主控器件，控制系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)等，在了解AVR和電導儀的基本概念以與工作原理的基礎(chǔ)上，掌握ATmega8515單片機編程指令的基本語法以與應(yīng)用程序開發(fā)的基本方法，完成基于ATmega8515單片機匯編語言程序顯示的編程。2.液晶顯示器顯示模塊CS1621是系統(tǒng)的輸出顯示器件，系統(tǒng)以程序語言控制顯示模塊CS1621顯示電導率、溫度。了解掌握定制液晶顯示器顯示模塊CS1621各引腳功能以與指令格式、時序圖等，通過編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊CS1621進行數(shù)據(jù)顯示，最后實現(xiàn)液晶顯示器顯示電導率、溫度

27、等數(shù)據(jù)的目的。3.IIC協(xié)議是主控器件Atmega8515單片機，與定制式液晶顯示器顯示模塊CS1621相互通訊之間運用的協(xié)議，了解掌握IIC總線協(xié)議才能進一步利用程序語言實現(xiàn)控制顯示模塊CS1621顯示電導率、溫度等參數(shù)的目的。二者之間采用的IIC協(xié)議進行數(shù)據(jù)的交互方式后，通過編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊CS1621進行數(shù)據(jù)顯示。第二章電導率儀顯示模塊控制器與接口電路2.1Atmega8515單片機ATmega8515是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以與單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega8515的數(shù)據(jù)吞吐率高達1MIP

28、S/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。AVR 核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算術(shù)邏輯單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。ATmega8515有如下特點:8K 字節(jié)的系統(tǒng)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512字節(jié)EEPROM，512字節(jié)SRAM，一個外部存儲器接口，35個通用I/O口線，32個通用工作寄存器，兩個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C),片/外中斷，可編程串行USART，具有片振蕩器

29、的可編程看門狗定時器，一個SPI串行端口，以與三個可以通過軟件進行選擇的省電模式。工作于空閑模式時CPU停止工作，而SRAM、T/C、SPI端口以與中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力。相較于51系列單片機有許多優(yōu)勢之處。AVR單片機其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業(yè)。51系列單片機運行速度過慢，當晶振頻率為12MHz時，機器周期達1s，顯然適應(yīng)不了現(xiàn)代高速運行的需要。

30、AVR系列沒有類似累加器AVR的結(jié)構(gòu)，它主要是通過R16R31寄存器來實現(xiàn)其功能。在AVR中，沒有像5l系列的數(shù)據(jù)指針DPTR，而是由X(由R26、R27組成)、Y(由R28、R29組成)、z(由R30、R31組成)三個16位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當于有三組DPTR)，而且還能作后增量或先減量等的運行。在51系列中，所有的邏輯運算都必須在累加器中進行；而卻可以在任兩個寄存器之間進行，省去了在累加器中的來回采集輸出數(shù)據(jù)，這些都比51系列強。AVR的I/O腳有用來控制輸入或輸出的方向寄存器，在輸出狀態(tài)下，高電平輸出的電流在10mA左右，低電平吸入電流20mA。5圖2-1ATmega851

31、5引腳ATmega8515引腳說明：VCC：數(shù)字電路的電源。GND：接地引腳。端口A(PA7.PA0)：端口A為8位雙向I/O口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口A處于高阻狀態(tài)。端口B(PB7.PB0)：端口B為8位雙向I/O口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B處于高阻狀態(tài)。端口C(PC7.P

32、C0)：端口C為8位雙向I/O口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C 處于高阻狀態(tài)。端口D(PD7.PD0)：端口D為8位雙向I/O 口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D處于高阻狀態(tài)。端口E(PE2.PE0)：端口E為3位雙向I/O口，具有可編程的部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，

33、可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口E處于高阻狀態(tài)。RESET：復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時間超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。XTAL1：反向振蕩放大器與片時鐘操作電路的輸入端。XTAL2：反向振蕩放大器的輸出端。102.2Atmega8515單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1、C2的大小直接影響單片機的復(fù)位時間，一般采用22pF。單片機最小系統(tǒng)晶振X1也可以采用8MHz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，AVR單片機最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越快，處

34、理速度越快。振蕩器可以工作于三種不同的模式，每一種都有一個優(yōu)化的頻率圍。工作模式通過熔絲位CKSEL3.1來選擇。圖2-2ATmega8515晶體振蕩器連接圖表2-1ATmega8515晶體振蕩器工作模式圖2-3ATmega8515單片機最小系統(tǒng)2.3系統(tǒng)接口電路I/O接口是電子電路，通常是IC芯片或接口板,其有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成。它是CPU和I/O設(shè)備之間交換信息的媒介和橋梁。CPU與外部設(shè)備、存儲器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來實現(xiàn)，前者被稱為I/O接口，而后者則被稱為存儲器接口。存儲器通常在CPU的同步控制下工作，接口電路比較簡單；而I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的

35、接口電路也各不一樣，因此，習慣上說到接口只是指I/O接口。I/O接口的硬件主要有：（1）I/O接口芯片：這些芯片大都是集成電路，通過CPU輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關(guān)的I/O電路和簡單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見的接口芯片如定時/計數(shù)器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。（2）I/O接口控制卡：有若干個集成電路按一定的邏輯組成為一個部件，或者直接與CPU同在主板上，或是一個插件插在系統(tǒng)總線插槽上。本設(shè)計是以Atmega8515單片機為主控件，通過之間的IIC通信協(xié)議，控制液晶顯示器顯示模塊CS1621顯示數(shù)據(jù)。主控件與顯示模塊直接的端口連接構(gòu)成的電路即為接口電路，接口電路具有設(shè)置數(shù)據(jù)的寄存

36、、緩沖邏輯，以適應(yīng)CPU與外設(shè)之間的速度差異，能夠進行信息格式的轉(zhuǎn)換。能夠協(xié)調(diào)CPU和外設(shè)兩者在信息的類型和電平的差異。設(shè)置中斷和DMA控制邏輯，以保證在中斷和DMA允許的情況下產(chǎn)生中斷和DMA請求信號，并在接受到中斷和DMA應(yīng)答之后完成中斷處理和DMA傳輸?shù)裙δ堋?1圖2-4顯示接口電路CS：片選信號輸入端（帶上拉電阻），負責控制數(shù)據(jù)是否發(fā)送輸出。CS 為邏輯 高電平時，數(shù)據(jù)和命令不能讀出和寫入，并且串行接口電路復(fù)位。但當CS為邏輯低電平時，控制器與CS1621之間可以傳輸數(shù)據(jù)和命令。WR：寫入數(shù)據(jù)端口。WRITE 時鐘輸入端（帶上拉電阻）。在WR信號的上升沿，DATA線上的數(shù)據(jù)被鎖存到CS

37、1621。DATA：串行數(shù)據(jù)輸出端（帶上拉電阻），負責數(shù)據(jù)存儲或者發(fā)送輸出單元。GND：負電源，接地。VDD：正電源，接直流電源。VLCD：背光亮度調(diào)節(jié)端，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值大小來實現(xiàn)改變調(diào)節(jié)顯示屏背光亮度明暗的目的。第三章電導率儀顯示模塊顯示器件3.1CS1621-LCD顯示驅(qū)動電路CS1621是一種128點陣式存儲映射多功能LCD驅(qū)動電路。CS1621的S/W結(jié)構(gòu)特點使它適合點陣式LCD顯示，包括LCD模塊和顯示子系統(tǒng)CS1621具有節(jié)電功能。CS1621是一種具有微控制器接口，由RAM映射的324點陣式LCD驅(qū)動器。電路上電時清零，并可以通過命令端進行工作狀態(tài)設(shè)置，然后通過片選、讀

38、、寫端對RAM數(shù)據(jù)進行讀、寫、修改操作，RAM容與LCD顯示驅(qū)動的容一一對應(yīng)。該電路為點陣式LCD驅(qū)動顯示，各SEG端是相互獨立的，并容易對RAM數(shù)據(jù)進行修改，所以顯示點陣容靈活，可隨用戶任意定制。圖3-1CS1621封裝形式QFP44標準封裝圖3-2CS1621功能框圖CS1621管腳說明：CS：片選信號輸入端（帶上拉電阻）。CS 為邏輯高電平時，數(shù)據(jù)和命令不能讀出和寫入，并且串行接口電路復(fù)位。但當CS為邏輯低電平時，控制器與CS1621之間可以傳輸數(shù)據(jù)和命令。RD：READ 時鐘輸入端（帶上拉電阻）。RAM中的數(shù)據(jù)在RD信號的下降沿被輸出到DATA線上,主控制器可以在下一個上升沿鎖存這個數(shù)

39、據(jù)。WR：WRITE 時鐘輸入端（帶上拉電阻）。在WR信號的上升沿，DATA線上的數(shù)據(jù)被鎖存到CS1621。DATA：串行數(shù)據(jù)輸出端（帶上拉電阻）。VSS：負電源，GND。VLCD：LCD 電源輸入。VDD：正電源。IRQ：時間基準或WDT溢出標志，NMOS開漏輸出端。COM0COM3：LCD COM輸出端。SEG0SEG31：LCD SEG輸出端。圖3-3CS1621-LCD顯示界面CS1621-LCD顯示界面是定制的CS1621液晶顯示器顯示模塊，顯示界面包括符號顯示器、5個數(shù)字數(shù)字顯示器以與單位顯示器構(gòu)成。本設(shè)計是模擬電導率儀實際測定顯示被測液體電導率、溫度、PH值等數(shù)據(jù)的一部分。3.2

40、顯示部分要求與顯示原理本設(shè)計要求通過Atmega8515單片機，控制液晶顯示器顯示模塊CS1621，以程序語言控制顯示模塊CS1621顯示電導率、溫度。系統(tǒng)以Atmega8515單片機為核心，在了解掌握Atmega8515和定制液晶顯示器顯示模塊CS1621各引腳功能以與二者之間采用的IIC協(xié)議進行數(shù)據(jù)的交互方式后，通過編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊CS1621進行數(shù)據(jù)顯示，最后實現(xiàn)液晶顯示器顯示電導率、溫度等數(shù)據(jù)的目的。系統(tǒng)通過定制液晶顯示器顯示模塊CS1621顯示電導率、溫度等參數(shù)。圖3-4CS1621-LCD顯示界面表3-1CS1621-LCD顯示界面顯示位PIN1

41、2345678910111213141516COM1COM2COM3COM4SEG1SEG2SEG3SEG4SEG5SEG6SEG7SEG8SEG9SEG10SEG11SEG12COM1COM12A2B3A3B4A4BT25A5B6A6BCOM2COM22F2G3F3G4F4GT35F5G6F6GCOM3COM32E2C3E3C4E4CT45E5C6E6CCOM4COM42DDOT3D1BC4D1G5D6DT1由圖3-4以與表3-1對應(yīng)可知CS1621-LCD顯示界面的顯示數(shù)據(jù)控制驅(qū)動碼控制顯示界面的工作方式，CS1621-LCD顯示驅(qū)動碼是0-滅；1-亮。要控制顯示界面顯示的容，只要把對應(yīng)位

42、置1，對應(yīng)位亮起則可顯示要求的容。例如顯示容為1234s/cm以與25則：1、顯示第一位字符1時應(yīng)設(shè)置1BC位置1；2、顯示第二位字符2時應(yīng)設(shè)置2A、2B、2D、2E、2G共五位置1；3、顯示第三位字符小數(shù)點時應(yīng)設(shè)置DOT位置1；4、顯示第四位字符3時應(yīng)設(shè)置3A、3B、3C、3D、3G共五位置1；5、顯示第五位字符4時應(yīng)設(shè)置4B、4C、4F、4G共四位置1；6、顯示第六位字符電導率單位時應(yīng)設(shè)置T4位置1；7、顯示第七位字符2時應(yīng)設(shè)置5A、5B、5D、5E、5G共五位置1；8、顯示第八位字符5時應(yīng)設(shè)置6A、6C、6D、6F、5G共五位置1；9、顯示第九位字符溫度單位時應(yīng)設(shè)置T1位置1。如此設(shè)置輸

43、入的控制驅(qū)動碼則最后輸出顯示界面就會顯示出要求顯示的容1234 s/cm以與25。最后，若要求顯示的數(shù)字為負數(shù)時，則獎對應(yīng)控制驅(qū)動碼1G置1，就能顯示出負號，接下來的數(shù)字顯示如上。3.3IIC總線IIC即HYPERLINK :/baike.baidu /view/95764.htmI2C，一種HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線結(jié)構(gòu)。IIC即Inter-Integrated Circuit(集成電路總線），這種HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線類型是由HYPERLINK :/baike.baidu /vi

44、ew/3960199.htm菲利浦半導體公司在八十年代初設(shè)計出來的，主要是用來連接整體電路(HYPERLINK :/baike.baidu /view/44854.htmICS)，IIC是一種多向HYPERLINK :/baike.baidu /view/712982.htm控制總線，也就是說多個芯片可以連接到同一HYPERLINK :/baike.baidu /view/576327.htm總線結(jié)構(gòu)下，同時每個芯片都可以作為實施數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。這種方式簡化了信號傳輸HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線。隨著HYPERLINK :/baike.ba

45、idu /view/412393.htm大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，把CPU和一個單獨工作系統(tǒng)所必需的HYPERLINK :/baike.baidu /view/15546.htmROM、HYPERLINK :/baike.baidu /view/3558.htmRAM、HYPERLINK :/baike.baidu /view/962212.htmI/O端口、HYPERLINK :/baike.baidu /view/404970.htmA/D、HYPERLINK :/baike.baidu /view/396622.htmD/A等外圍電路集成在一個單片而制成的HYPERLINK :/baik

46、e.baidu /view/1012.htm單片機或微控制器愈來愈方便。目前，世界上許多公司生產(chǎn)HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm單片機，品種很多。其中包括各種HYPERLINK :/baike.baidu /view/731.htm字長的CPU，各種容量的ROM、RAM以與功能各異的I/O接口電路等等，但是，HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm單片機的品種規(guī)格仍然有限，所以只能選用某種單片機來進行擴展。擴展的方法有兩種：一種是HYPERLINK :/baike.baidu /view/2384130.htm并行

47、總線，另一種是串行總線。由于串行HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線的連線少，結(jié)構(gòu)簡單，往往不用專門的母板和插座而直接用導線連接各個設(shè)備。因此，采用串行線可大大簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計。PHILIPS公司早在十幾年前就推出了I2C串行HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線，利用該總線可實現(xiàn)多HYPERLINK :/baike.baidu /view/4520804.htm主機系統(tǒng)所需的裁決和高低速設(shè)備同步等功能。因此，這是一種高性能的串行HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總

48、線。3.3.1IIC總線的硬件結(jié)構(gòu)I2C串行HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。所有接到I2CHYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。為了避免HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線信號的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時必須是HYPERLINK :/baike.baidu /view/1329040.htm漏極開路（OD

49、）輸出或集電極開路（OC）輸出。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線SDA接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。而串行時鐘線也應(yīng)是雙向的，作為HYPERLINK :/baike.baidu /view/712982.htm控制總線HYPERLINK :/baike.baidu /view/5593592.htm數(shù)據(jù)傳送的主機，一方面要通過SCL輸出電路發(fā)送HYPERLINK :/baike.baidu /view/188811.htm時鐘信號，另一方面還要檢測總線上的SCL電平，以決定什么時候

50、發(fā)送下一個HYPERLINK :/baike.baidu /view/1539297.htm時鐘脈沖電平；作為接受主機命令的從機，要按總線上的SCL信號發(fā)出或接收SDA上的信號，也可以向SCL線發(fā)出低HYPERLINK :/baike.baidu /view/1573140.htm電平信號以延長總線時鐘信號周期。HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線空閑時，因各設(shè)備都是開漏輸出，上拉電阻R使SDA和SCL線都保持高電平。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線信號線變低，也就是說：

51、各設(shè)備的SDA是“與”關(guān)系，SCL也是“與”關(guān)系。I2CHYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線的運行（數(shù)據(jù)傳輸）由HYPERLINK :/baike.baidu /view/23880.htm主機控制。所謂主機是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動信號）、發(fā)出HYPERLINK :/baike.baidu /view/188811.htm時鐘信號以與傳送結(jié)束時發(fā)出停止信號的設(shè)備，通常主機都是HYPERLINK :/baike.baidu /view/1125.htm微處理器。被HYPERLINK :/baike.baidu /view/23880.htm主機尋訪

52、的設(shè)備稱為從機。為了進行通訊，每個接到I2CHYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線的設(shè)備都有一個唯一的地址，以便于主機尋訪。HYPERLINK :/baike.baidu /view/23880.htm主機和從機的HYPERLINK :/baike.baidu /view/5593592.htm數(shù)據(jù)傳送，可以由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，也可以由從機發(fā)到主機。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到HYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。I2CHYPERLINK :/baike.baidu /

53、view/1389.htm總線上允許連接多個HYPERLINK :/baike.baidu /view/1125.htm微處理器以與各種外圍設(shè)備，如HYPERLINK :/baike.baidu /view/87697.htm存儲器、HYPERLINK :/baike.baidu /view/52538.htmLED與LCDHYPERLINK :/baike.baidu /view/15529.htm驅(qū)動器、A/D與HYPERLINK :/baike.baidu /view/405241.htmD/A轉(zhuǎn)換器等。為了保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，任一時刻HYPERLINK :/baike.baidu /v

54、iew/1389.htm總線只能由某一臺主機控制，各HYPERLINK :/baike.baidu /view/1125.htm微處理器應(yīng)該在總線空閑時發(fā)送啟動數(shù)據(jù)，為了妥善解決多臺微處理器同時發(fā)送啟動數(shù)據(jù)的傳送（總線控制權(quán)）沖突，以與決定由哪一臺微處理器HYPERLINK :/baike.baidu /view/712982.htm控制總線的問題，I2C總線允許連接不同傳送速率的設(shè)備。多臺設(shè)備之間HYPERLINK :/baike.baidu /view/188811.htm時鐘信號的同步過程稱為同步化。3.3.2IIC總線的數(shù)據(jù)傳輸在I2CHYPERLINK :/baike.baidu /

55、view/1389.htm總線傳輸過程中，將兩種特定的情況定義為開始和停止條件：當SCL保持“高”時，SDA由“高”變?yōu)椤暗汀睘殚_始條件；當SCL保持“高”且SDA由“低”變?yōu)椤案摺睍r為停止條件。開始和停止條件均由主控制器產(chǎn)生。使用硬件接口可以很容易地檢測到開始和停止條件，沒有這種接口的微機必須以每HYPERLINK :/baike.baidu /view/85561.htm時鐘周期至少兩次對SDA取樣，以檢測這種變化。SDA線上的數(shù)據(jù)在時鐘“高”期間必須是穩(wěn)定的，只有當SCL線上的HYPERLINK :/baike.baidu /view/188811.htm時鐘信號為低時，數(shù)據(jù)線上的“高”

56、或“低”狀態(tài)才可以改變。輸出到SDA線上的每個字節(jié)必須是8位，每次傳輸?shù)淖止?jié)不受限制，但每個字節(jié)必須要有一個應(yīng)答ACK。如果一接收器件在完成其他功能（如一HYPERLINK :/baike.baidu /view/2447096.htm部中斷）前不能接收另一數(shù)據(jù)的完整字節(jié)時，它可以保持時鐘線SCL為低，以促使發(fā)送器進入等待狀態(tài)；當接收器準備好接受數(shù)據(jù)的其它字節(jié)并釋放時鐘SCL后，數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)進行。HYPERLINK :/baike.baidu /view/5593592.htm數(shù)據(jù)傳送具有應(yīng)答是必須的。與應(yīng)答對應(yīng)的HYPERLINK :/baike.baidu /view/1539297.ht

57、m時鐘脈沖由主控制器產(chǎn)生，發(fā)送器在應(yīng)答期間必須下拉SDA線。當HYPERLINK :/baike.baidu /view/1303626.htm尋址的被控器件不能應(yīng)答時，數(shù)據(jù)保持為高并使主控器產(chǎn)生停止條件而終止傳輸。在傳輸?shù)倪^程中，在用到主控接收器的情況下，主控接收器必須發(fā)出一數(shù)據(jù)結(jié)束信號給被控發(fā)送器，從而使被控發(fā)送器釋放數(shù)據(jù)線，以允許主控器產(chǎn)生停止條件。合法的數(shù)據(jù)傳輸格式如下：I2CHYPERLINK :/baike.baidu /view/1389.htm總線在開始條件后的首字節(jié)決定哪個被控器將被主控器選擇，例外的是“通用訪問”地址，它可以在所有期間尋址。當主控器輸出一地址時，系統(tǒng)中的每一

58、器件都將開始條件后的前7位地址和自己的地址進行比較。如果一樣，該器件即認為自己被主控器尋址，而作為被控接收器或被控發(fā)送器則取決于R/W位。3.4CS1621時序圖圖3-5CS1621時序圖WRITE模式CS初始化串行接口電路和主控制器和CS1621之間終接通信端。CS為1時，主控制器和CS1621之間數(shù)據(jù)和命令被禁止和初始化。出現(xiàn)命令模式和模式轉(zhuǎn)換之前，需要一個高電平脈沖初始化CS1621的串行接口。數(shù)據(jù)線時串行輸入/輸出線。讀寫數(shù)據(jù)或?qū)懭朊畋仨毻ㄟ^數(shù)據(jù)線。RD線是READ時鐘輸入。RAM中的數(shù)據(jù)在RD信號的下降沿被讀出，讀出數(shù)據(jù)將顯示在DATA線上。主控制器在READ信號上升沿和下一個下降

59、沿之間讀出正確數(shù)據(jù)。WR線是WRITE時鐘輸入。數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)、地址、命令在WR信號上升沿全被讀到CS1621。當CS從高電平變成低電平即CS又1變?yōu)?時，在WR的上升沿開始DATA開始讀出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)首三位為CS1621的控制指令，接著為六位地址數(shù)據(jù)，最后四位是控制數(shù)據(jù)，讀完數(shù)據(jù)之后。接著開始下一個讀數(shù)據(jù)的過程。根據(jù)上文介紹的要顯示的容1234 s/cm以與25相對應(yīng)的控制驅(qū)動碼，結(jié)合CS1621時序圖WRITE模式，在此模式下開始的三位字符一定為101，則在此模式下控制顯示界面顯示1234 s/cm以與25容其代碼101XXXXXXXXX，顯示的對應(yīng)位不同只是代碼六位地址位以與四位數(shù)據(jù)位不同

60、。第四章電導率儀顯示模塊的軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計系統(tǒng)總框圖電導率儀顯示模塊的軟件設(shè)計即為控制電導率顯示模塊顯示相應(yīng)容的軟件編程，是控制顯示模塊最終顯示容的直接指令，軟件設(shè)計所編寫的指令是根據(jù)上文分析的定制液晶顯示器顯示模塊CS1621顯示原理以與連接Atmega8515和定制液晶顯示器顯示模塊CS1621二者之間采用的IIC協(xié)議要求綜合編寫，通過編寫程序然后將要顯示的數(shù)據(jù)送入定制液晶顯示器顯示模塊CS1621進行數(shù)據(jù)顯示，最后實現(xiàn)液晶顯示器顯示電導率、溫度等數(shù)據(jù)的目的。系統(tǒng)通過定制液晶顯示器顯示模塊CS1621顯示電導率、溫度等參數(shù)。6圖4-1電導率儀顯示模塊軟件設(shè)計系統(tǒng)總框圖電導率儀顯示模塊