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路媛：基于单片机的自动窗帘系统设计

红线接电源5V，橙色电线接P1.3口，黄色电线接P1.2口，粉色电线接P1.1口，蓝色接P1.0口。

由于单片机接口信号不够大需要通过ULN2003放大再连接到相应的电机接口。 ULN2003晶体管阵列：

ULN2003是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路。它是由7对NPN达林顿管组成的，它的高电压输出特性和阴极箝位二极管可以转换感应负载。单个达林顿对的集电极电流是500mA。达林顿管并联可以承受更大的电流。此电路主要应用于继电器驱动器，字锤驱动器，灯驱动器，显示驱动器（LED气体放电），线路驱动器和逻辑缓冲器。ULN2003的每对达林顿管都有一个2.7kΩ串联电阻，可以直接和TTL或5V CMOS装置。ULN2003的主要特点： （1）500mA 额定集电极电流（单个输出）。 （2）高电压输出：50V。 （3）输入和各种逻辑类型兼容。 （4）继电器驱动器。

步进电机控制系统电路如图3.9所示：

图3.9 步进电机控制系统电路图

在实用两相混合式步进电机时需注意，该种电机在低速运转时有振动和噪声，是其固有的缺点、一般可采用以下方案来克服： （1）如步进电机正好工作在共振区，可通过改变减速比等机械传动避开共振区； （2）采用带有细分功能的驱动器，这是最常用的、最简便的方法； （3）换成步距角更小的步进电机，如三相或五相步进电机；

（4）换成交流伺服电机，几乎可以完全克服震动和噪声，但成本较高； （5）在电机轴上加磁性阻尼器，市场上已有这种产品，但机械结构改变较大。

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华科学院本科毕业设计（论文）

3.2.4 键盘/显示接口电路

键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据，传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。本设计中的键盘采用了四个按键。K1键可以设置日期及时间，按下K1依次调整年月日时和分，调整哪个那个会显示**，可以按K2+ K3-，来调整要调整的数据,按到调整分钟之后会全部出现**就是设置完成了。设置开启和关闭时间：K4键，第一行显示kai：xx:xx，第二行显示guan:xx:xx.此时按下K2+ K3-，来调整要调整的数据，第一次设置开的小时，第二次设置开的分钟，第三次设置关的小时，第四次设置关的分钟。第五次恢复正常显示。 按键接口电路如图3.10所示：

图3.10 键盘接口电路图

显示部分则主要用于显示时间，用于设置时间。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通用器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机与人的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。本设计中采用的是液晶显示器作为输出器件的。

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在单片机系统中应用液晶显示器作为输出有以下几个优点：

（1） 显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，

恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。

（2） 数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更

加方便。

（3） 体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的

目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多

（4） 低功耗：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而

耗电量比其它显示器要少得多。

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。本设计采用的液晶显示器为1602字符型液晶显示器。

1602LCD主要技术参数： 显示容量:16×2个字符； 芯片工作电压:4.5—5.5V； 工作电流:2.0mA(5.0V)；

模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。 1602液晶显示器引脚接口说明： 第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。

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1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图3.11所示：

图3.11 1602液晶显示器尺寸图

LCD显示的基本原理：

点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，??（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。

1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令如表3.2所示:

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表3.2 1602液晶模块控制指令表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

指令 清显示 光标返回 置输入模式 显示开/关控制 光标或字符移位 置功能 置字符发生存贮器地址 置数据存贮器地址 读忙标志或地址 写数到CGRAM或DDRAM RS R/W D7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 BF D6 0 0 0 0 0 0 1 D5 0 0 0 0 0 1 D4 0 0 0 0 1 D3 0 0 0 1 D2 0 0 1 D F D1 0 1 I/D C * D0 1 * S B * * S/C R/L * DL N 字符发生存贮器地址 显示数据存贮器地址 计数器地址 要写的数据内容 读出的数据内容 从CGRAM或DDRAM1 读数 1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）

指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。 指令2：光标复位，光标返回到地址00H。

指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。

指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。

指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。 指令7：字符发生器RAM地址设置。 指令8：DDRAM地址设置。

指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据。 指令11：读数据。

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