基于單片機的電子閱讀器的設計與實現(xiàn).doc

河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 摘要進入21世紀，隨著電子技術的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)越來越多了。由此而誕生的電子閱讀器也逐漸增多，曾在08年到12年這幾年，電子閱讀器曾轟動一時！之后隨著手機平板電腦的普及，以及可以實現(xiàn)閱讀，方便實用！越來越多的群眾不再喜愛只有一種功能的電子閱讀器了，致使電子閱讀器從12年銷量達到頂峰之后，每年銷量急劇下降！而此次畢業(yè)設計所做的基于C51單片機的電子閱讀器的，通過12864液晶顯示屏現(xiàn)實字幕的，用紅外設備控制翻頁，相當于按鍵部分采用了紅外遙控代替的，這種作品實際上基本上已經(jīng)不具有實用價值，雖然所用的是還算是比較先進的LED顯示屏來實現(xiàn)閱讀的吧！因為現(xiàn)在的電子書閱讀器廠家基本上已經(jīng)放棄了LCD液晶顯示，而是使用更先進的電子紙實現(xiàn)閱讀的，而且C51單片機已經(jīng)過時了，之所以我依舊選擇這個題目是因為電子書接近現(xiàn)實，有更廣泛的興趣愛好，而且不光學習單片機知識，還有LED顯示應用的知識，對于當代大學生掌握應用更高級的單片機知識打下了一個良好的基礎。關鍵字：單片機; LED; 電子閱讀器4Abstract Entering the 21st century, electronic products has been more and more with the rapid development of electronic technology.Hence the birth of electronic readers also gradually increasing.E-book reader made a great flutter, in recent years from 2008 to 2012.After this,mobile phone tablet was popular,and it can achieve reading,be convenient and be practical!More and more people no longer love the electronic reader for only a function.Electronic reader sales peaked in 2012, after that annual sales fell sharply! And this e-book reader based on C51 SCM dose not have practical value.Though it was used to advanced 12864 LED screen!Now e-reader manufacturers basically has abandoned the LCD screen but them use more advanced electronic paper as the screen for e-book reader,and the C51 has been out of date.I still choose this topic because e-books is close to reality,and I have a wider range of the LED. Through it ,we can learn more knowledge for LED.It is a great foundation for college students!Key words:SCM; LED; E-reader book目錄摘要1Abstract21 緒論11.1課題提出的背景目的以及意義11.1.1課題提出的背景11.1.2課題提出的目的11.1.3課題提出的意義11.2國內(nèi)外研究狀況21.2.1國外研究狀況21.2.2國內(nèi)發(fā)展狀況31.3論文結構以及安排41.3.1論文整體結構41.3.2論文各部分策劃安排42 課題整體設計思路與研究方法52.1 課題整體研究方案52.1.1 研究整體構架描述52.1.2整體構架圖52.2課題所需芯片及軟件62.2.1芯片介紹62.2.2軟件介紹153 電子閱讀器的硬件設置163.1最小系統(tǒng)設置163.2 LED顯示電路設置193.3鍵盤控制電路設置204電子閱讀器的軟件設置244.1 LED顯示子程序244.2 硬件漢字庫相關知識254.3總電路圖284.4 部分軟件設計295 系統(tǒng)仿真與測試335.1keil編譯335.2.Proteus仿真335.3出現(xiàn)的問題以及解決35結束語37致謝38參考文獻39附錄40 1 緒論1.1課題提出的背景目的以及意義1.1.1課題提出的背景 信息技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，讓全世界的人們提前很多年享受到虛擬網(wǎng)絡世界給人們帶來的幸福與快樂，信息的快速傳遞和思想情感的充分交流是IT和Internet給人們帶來最為美好的一面。但是IT和Internet經(jīng)濟的泡沫，卻讓過早的享受這一切的人們也付出了代價，尤其是使投資者們損失了巨額的資金。 當帶有許多泡沫的網(wǎng)絡大潮退卻的時候，人們發(fā)現(xiàn)海灘上還留下了電子郵件，資訊的快速瀏覽和尋找，聊天和免費的互動娛樂，除了這樣幾件東西以外，還有另外一件東西，那就是電子書。網(wǎng)絡的存在，無疑會使傳統(tǒng)的精神文化產(chǎn)品受到?jīng)_擊。人們歡迎電子書，但是電子書卻不能違背產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律，也不能無視資本的力量。不然我們絕對不會看到：現(xiàn)在所有新出的“書籍、雜志和報紙”原本都已經(jīng)數(shù)字化了，可就在面向讀者的最后一關出版，沒有將“數(shù)字化”進行到底，仍舊使用的是紙張。如果說，這是由于技術的原因而不能實現(xiàn)以電子顯示的方式進行大眾閱讀，那么這顯然不是正確的回答。1.1.2課題提出的目的 隨著電子技術的發(fā)展以及電子產(chǎn)品的鋪天蓋地，越來越多的消費者逐漸的喜歡了拿在手里方便，不可無限重復下載閱讀的電子閱讀器了，他們喜歡閱讀哪一本書的時候不用再掏錢去書店里買了，只在網(wǎng)上下載次數(shù)到閱讀器里面就可以隨時隨地的實現(xiàn)閱讀，這樣不僅省去了買書的錢，而且攜帶方便，觀看方便。由此電子閱讀器的產(chǎn)生是必然趨勢。而在未來的年代里，電子書很可能代替紙質的課本了，這樣更節(jié)能！至此，我選擇了電子閱讀器的制作，為了就是適應潮流，適應社會的發(fā)展。1.1.3課題提出的意義電子閱讀器的發(fā)展是文字的紙質版逐漸向電子版轉化的一個樞紐，也許電子版的閱讀器永遠無法完全代替紙質版的，可是這是一個趨勢！地球的資源是有限的，總有一天會有短缺的時候，也許到了那一天來臨的時候，就不會再有紙質版的文字記載了，全部都是電子檔的，為了節(jié)約資源！我想那一天的來臨也就預計著地球的危機了吧！1.2國內(nèi)外研究狀況1.2.1國外研究狀況一般現(xiàn)在的研究課題都要與當今世界先進技術做對比，要跟著世界發(fā)展的步伐也只有這樣了。目前說國外的研究狀況，一般指的是世界先進國家的發(fā)展水平。在當今世界上電子閱讀器研究水平頂尖的國家也就數(shù)美國和日本了，那么我們談論國外的研究狀況就從這兩個國家說起：美國 (1)Microsoft PC機操作系統(tǒng)及工具軟件王國的事實上的統(tǒng)治者，同時憑借內(nèi)容格式和經(jīng)營閱讀平臺方面的技術優(yōu)勢，期望通過eBook產(chǎn)業(yè)闖入經(jīng)營內(nèi)容的王國。(2)Gemstar 美國新聞集團為主要股東的NSDAQ上市企業(yè)，準備在IPG和eBook方面找到未來消費類電子產(chǎn)業(yè)中最具發(fā)展力的增長點，并于1999年徹底的收購了美國ebook閱讀器最著名的兩家公司Rocket Book 和SoftBook. 在專用閱讀器方面準備實行技術壟斷控制。(3)HP&Adobe HP無疑是IT公司中的佼佼者，尤其在打印機語言方面HL已基本形成了業(yè)界的標準。而Adobe公司以PS語言與之抗衡，特別是其網(wǎng)絡上的PDF格式更加著名，目前60，70以上的西文電子文檔都使用該格式。這兩家公司豈能放棄eBook方面的積累優(yōu)勢，都投入巨資，希圖占領未來的肥沃市場。(4) Franklin 美國著名的消費類電子產(chǎn)品品牌，且擁有自己的內(nèi)容渠道，但其ebook的形象是稍大一點的PDA形象ebookman，目前出貨量在美國號稱第一，但年出貨量仍然小于10萬臺。 日本 (1)Toshiba(東芝) 憑借著其綜合的優(yōu)勢，在非揮發(fā)超大容量存儲器、數(shù)字版權處理、存儲卡和顯示技術方面頻頻出大手筆，據(jù)說在ebook閱讀器方面也投入了巨資開發(fā)。 (2)Sony（索尼） 在許多的電子類終端產(chǎn)品都有長線的投資，其在PS2方面的成功，使得全世界的業(yè)內(nèi)人士清楚的看到，沒有系統(tǒng)、內(nèi)容和運營的全面服務，很難在未來的市場中立于不敗之地。因此Sony在ebook產(chǎn)品所涉及部分大舉投資，是其本能的反應。(3)MEI（松下） 松下SD卡全系列技術和盟員的出臺，不但在版權和半導體技術進行了集成，而且在盟員的聯(lián)合和新品的開發(fā)上都采取了全新的模式，可謂出手不凡。e平臺方面的全面投入，使得他在未來的經(jīng)營中取得了綜合優(yōu)勢，ebook已經(jīng)被松下聚焦為重中之中的旗艦產(chǎn)品。1.2.2國內(nèi)發(fā)展狀況 （1）Amazon Kindle由 Amazon生產(chǎn)的一系列電子書閱讀器。第一代Kindle于2007年11月19日發(fā)布，用戶可以通過無線網(wǎng)絡使用 Amazon Kindle 購買、下載和閱讀電子書、報紙、雜志、博客、芝麻客及其他電子媒體。由Amazon旗下 Lab126 所開發(fā)的 Amazon Kindle 硬件平臺，最早只有一種設備，但已經(jīng)發(fā)展為一個系列，大部分使用 E Ink 十六級灰度電子紙顯示技術，能在最小化電源消耗的情況下提供類似紙張的閱讀體驗。 2013年9月4日消息，亞馬遜正式宣布推出全新Kindle Paperwhite電子書2新款Kindle Paperwhite定價119美元（有廣告）和139美元，它們將于9月5日上市，當前已經(jīng)開放預訂；至于售價189美元的3G版則要等到11月5日才會發(fā)布。兩者均會在 9 月 30 日于美國出貨。 據(jù)亞馬遜的描述，新款Kindle Paperwhite的處理器要快25%，改善屏幕高對比顯示，更長的電池續(xù)航。另外，亞馬遜還為新Kindle Paperwhite增加了Kindle Page Flip等新功能。(2)（港臺）漢文化傳信 香港上市公司，中文倉吉輸入法的發(fā)明人朱邦復為整體的領軍人物，協(xié)同人民教育出版社大力開展中文學生課本的工作，理念宏達、手筆龐大，核心技術為字庫、操作平臺和中文MCU。 (3)北大方正 依據(jù)多年來，在華文出版界和報界的排版系統(tǒng)和相關設備的行業(yè)優(yōu)勢，大舉進攻網(wǎng)絡出版，并搶占內(nèi)容格式（CEB與XEB）方面的制高點，以形成事實上的標準，目前主要的戰(zhàn)略是：廣泛與出版界聯(lián)合，建立網(wǎng)絡出版的依托平臺，同時密切與國內(nèi)外的硬件閱讀器廠商合作。 (4)南開津科 專心致力于電子閱讀器器具的研發(fā)，生產(chǎn)“翰林電子書”，廣泛與網(wǎng)絡出版、傳統(tǒng)出版商合 作，重點突破閱讀器具與版權控制的瓶頸，為形成新型的產(chǎn)業(yè)構筑堅實的基礎。 (5)遼寧秦通 遼寧出版集團與美國硅谷一家公司合資，其“掌上書房”，主要仿制Rocket Book，缺乏可競爭的技術核心，運營思路是內(nèi)容和閱讀器一起上。 (6)湖南遠景科技 整體思路和概念十分類似一Rocket Book, 內(nèi)容有湖南出版集團的支持。 (7)北京伯通 推出主要針對中小學市場的“綠色電子書包”，其實是擴大的PDA，技術主要來源于臺灣的PDA廠商。1.3論文結構以及安排1.3.1論文整體結構此次論文主要內(nèi)容分為四個部分，第一部分主要是有關芯片以及軟件的介紹，芯片主要介紹AT89C52單片機以及最小系統(tǒng)的內(nèi)部原理，軟件主要是keil和proteus_ISIS的介紹，最后介紹一下12864LCD液晶屏；第二部分是電子閱讀器的硬件設置，主要是LED顯示電路和sd卡控制電路的設置；第三部分是軟件設置部分，主要是LCD12864顯示子程序和外設控制程序；第四部分是關于調試仿真部分，基本就是在proteus_ISIS中的調試仿真。1.3.2論文各部分策劃安排 本論文主要內(nèi)容就是24章，核心是第三章與第四章，蓋含了AD89C51單片機內(nèi)部功能，引腳與最小系統(tǒng)原路；LCD12864液晶顯示屏的整體介紹；單片機讀取sd卡的分析和編程仿真軟件的使用。至于仿真的結果與實物的演示基本不做介紹，因為此次畢設我不能保證一定可以調試成功，或者說一定可以做出實物。422 課題整體設計思路與研究方法2.1 課題整體研究方案2.1.1 研究整體構架描述本次設計是從程序中讀取文本并顯示到12864液晶顯示屏上，還可以通過按鍵實現(xiàn)上下翻頁的功能，選擇要讀取的內(nèi)容。第一部分是漢字顯示和按鍵部分，主要用12864液晶顯示，紅外遙控控制翻頁；第二部分是漢字讀取和字庫讀取部分。這兩部分用單片機來實現(xiàn)。閱讀器由單片機、紅外接收裝置、12864LCD液晶顯示屏、鍵盤和供電電源組成，各部分電路均采用模塊化設計。電子書存放在程序中，AT89C51單片機通過編程讀取電子書信息，用紅外無線控制鍵盤選擇電子書顯示在液晶顯示屏上。2.1.2整體構架圖圖2.1 系統(tǒng)框圖圖2.2 軟件流程圖2.2課題所需芯片及軟件2.2.1芯片介紹 (1)AT89C單片機：隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了DSP,ARM等更高級的單片機，DSP：它從16位32位，內(nèi)部采用哈佛結構，特別適合數(shù)據(jù)處理。其中16位DSP適合中高級工控到簡單語音/圖片（不含視頻）處理；其中32位DSP適合復雜語音/圖片/視頻處理。ARM：是32位單片機，由于結構和計算速度的原因，目前適合做事務處理或者中低端應用，從中高級工控到簡單語音/圖片（不含視頻）處理 。51單片機雖然和DSP,ARM相比處理速度和運算速度上都比較慢，但它的體積小、質量輕、價格便宜，它的速度可以滿足本次實驗的要求，所以我們采用AT89C51這款單片機。AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。AT89C51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,1個全雙工串行通信口。主要特性： 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 圖2.3 AT89C51單片機芯片內(nèi)部原理圖 圖2.4 AT89C52引腳結構 STC89C52RC引腳功能說明：VCC（40引腳）：電源電壓VSS（20引腳）：接地P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅動8個TTL負載，對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復用總線。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。此外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體參見下表：在對Flash ROM編程和程序校驗時，P1接收低8位地址。表2.1 P1.0和P1.1引腳復用功能引腳號功能特性P1.0T2（定時器/計數(shù)器2外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制）P2端口（P2.0P2.7，2128引腳）：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX DPTR”指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX R1”指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。在對Flash ROM編程和程序校驗期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。P3端口（P3.0P3.7，1017引腳）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。在對Flash ROM編程或程序校驗時，P3還接收一些控制信號。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復用功能，如下表所示：表2.2 P3口引腳復用功能引腳號復用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST（9引腳）：復位輸入。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機單片機的復位初始化操作。看門狗計時完成后，RST引腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。 ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOV指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。（29引腳）：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當AT89C51RC從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。/VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應該接VCC。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。 (2)CH376 是文件管理控制芯片，用于單片機系統(tǒng)讀寫U 盤或者SD 卡中的文件。CH376 支持USB 設備方式和USB 主機方式，并且內(nèi)置了USB 通訊協(xié)議的基本固件，內(nèi)置了處理Mass-Storage海量存儲設備的專用通訊協(xié)議的固件，內(nèi)置了SD 卡的通訊接口固件，內(nèi)置了FAT16和FAT32 以及FAT12 文件系統(tǒng)的管理固件，支持常用的USB 存儲設備（包括U 盤/USB 硬盤/USB 閃存盤/USB 讀卡器）和SD 卡（包括標準容量SD 卡和高容量HC-SD 卡以及協(xié)議兼容的MMC 卡和TF 卡）。CH376 支持三種通訊接口：8 位并口、SPI 接口或者異步串口，單片機/DSP/MCU/MPU 等控制器可以通過上述任何一種通訊接口控制CH376 芯片，存取U 盤或者SD 卡中的文件或者與計算機通訊。CH376 的USB 設備方式與CH372 芯片完全兼容，CH376 的USB 主機方式與CH375 芯片基本兼容。下圖為CH376 的應用框圖。 圖2.5 CH376應用圖特點 支持1.5Mbps低速和12Mbps 全速USB 通訊，兼容USB V2.0，外圍元器件只需要晶體和電容。 支持USB-HOST 主機接口和USB-DEVICE 設備接口，支持動態(tài)切換主機方式與設備方式。 支持USB 設備的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸。 自動檢測USB 設備的連接和斷開，提供設備連接和斷開的事件通知。 提供6MHz 的SPI 主機接口，支持SD 卡以及與其協(xié)議兼容的MMC 卡和TF 卡等。 內(nèi)置USB 控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器，簡化常用的控制傳輸。 內(nèi)置固件處理海量存儲設備的專用通訊協(xié)議，支持Bulk-Only傳輸協(xié)議和SCSI、UFI、RBC 或等效命令集的USB 存儲設備（包括U 盤/USB 硬盤/USB 閃存盤/USB 讀卡器）。 內(nèi)置FAT16 和FAT32 以及FAT12 文件系統(tǒng)的管理固件，支持容量高達32GB 的U 盤和SD 卡。 提供文件管理功能：打開、新建或刪除文件、枚舉和搜索文件、創(chuàng)建子目錄、支持長文件名。 提供文件讀寫功能：以字節(jié)為最小單位或者以扇區(qū)為單位對多級子目錄下的文件進行讀寫。 提供磁盤管理功能：初始化磁盤、查詢物理容量、查詢剩余空間、物理扇區(qū)讀寫。 提供2MB 速度的8 位被動并行接口，支持連接到單片機的并行數(shù)據(jù)總線。 提供2MB/24MHz 速度的SPI 設備接口，支持連接到單片機的SPI 串行總線。 提供最高3Mbps 速度的異步串口，支持連接到單片機的串行口，支持通訊波特率動態(tài)調整。 支持5V 電源電壓和3.3V 電源電壓以及3V 電源電壓，支持低功耗模式。 USB 設備方式完全兼容CH372 芯片；USB 主機方式基本兼容CH375 芯片。 提供SOP-28 和SSOP20 無鉛封裝，兼容RoHS，提供SOP28 到DIP28 的轉換板，SOP28 封裝的引腳基本兼容CH375 芯片。下圖為CH376封裝圖 圖2.6 封裝 (3)12864液晶介紹主要技術參數(shù)如表2.3所示。 表2.3 主要技術參數(shù)顯示容量12864點陣（SYN型）模塊最佳工作電壓5.0V工作電壓4.85.2V字符尺寸0.48mm0.48mm(WH)工作電流5.1Ma(5.0V)工作溫度-2060背光源顏色黃綠存儲溫度-3070背光源電流140mA接口信號說明如表2.4所列。 表2.4 接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地1DB4Data I/O2VDD電源正極（+5V）2DB5Data I/O3V0LCD偏壓輸入3DB6Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇（H/L）4DB7Data I/O5R/W讀寫控制信號（H/L）5CS1片選IC1信號6E使能信號6CS2片選IC2信號7DB0Data I/O7RST復位端（H:正常工作，L:復位）8DB1Data I/O8VEELCD驅動負壓輸出（-5V）9DB2Data I/O9BLA背光源正極10DB3Data I/O10BLK背光源負極控制器接口說明（KS108B及兼容芯片）。（1）基本操作時序讀狀態(tài)：輸入 RS=L,R/W=H,CS1或CS2=H,E=H； 輸出 D0D7=狀態(tài)字。寫指令：輸入 RS=L,R/W=L, D0D7=指令碼，CS1或CS2=H,E=高脈沖； 輸出 無。讀數(shù)據(jù)：輸入 RS=H,R/W=H,CS1或CS2=H,E=H； 輸出 D0D7=數(shù)據(jù)。寫數(shù)據(jù)：輸入 RS=H,R/W=L, D0D7=數(shù)據(jù)，CS1或CS2=H,E=高脈沖； 輸出 無。（2）狀態(tài)字說明表2.5 狀態(tài)字說明SAT7SAT6SAT5SAT4SAT3SAT2SAT1SAT0D7D6D5D4D3D2D1D0（3）指令說明初始化設置。(a)顯示開/關設置，見表2.6。表2.6 顯示開/關設置指令碼功能3EH關顯示3FH開顯示（b）顯示初始行設置，見表2.7。表2.7 顯示初始行設置指令碼功能C0H設置顯示初始行數(shù)據(jù)控制。控制器內(nèi)部設有一個數(shù)據(jù)地址頁指針和一個數(shù)據(jù)地址列指針，用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部512B RAM。（4）初始化過程寫指令COH；設置顯示初始行。寫指令3FH；開顯示。2.2.2軟件介紹(1)Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。該軟件的特點是：集原理圖設計、仿真和PCB設計于一體，真正實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整電子設計工具。具有模擬電路、數(shù)字電路、單片機應用系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)（不高于ARM7）設計與仿真功能。 具有全速、單步、設置斷點等多種形式的調試功能。 具有各種信號源和電路分析所需的虛擬儀表。 支持Keil C51 uVision2、MPLAB等第三方的軟件編譯和調試環(huán)境。 具有強大的原理圖到PCB板設計功能，可以輸出多種格式的電路設計報表。擁有PROTEUS電子設計工具，就相當于擁有了一個電子設計和分析平臺。Proteus軟件自 1989 年問世至今，經(jīng)歷了近20年的發(fā)展歷史，功能得到了不斷的完善，性能越來越好，全球的用戶也越來越多。PROTEUS之所以在全球得到應用，原因是它具有自身的特點和結構。PROTEUS電子設計軟件由原理圖輸入模塊（簡稱ISIS）、混合模型仿真器、動態(tài)器件庫、高級圖形分析模塊、處理器仿真模型及PCB板設計編輯（簡稱ARES）六部分組成。(2)Keil C51是美國Keil Software公司（ARM公司之一）出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。Keil C51目前由ARM國內(nèi)授權代理商提供技術支持和銷售等相關服務。產(chǎn)業(yè)標準的Keil C編譯器、宏匯編器、調試器、實時內(nèi)核、單板計算機和仿真器，支持所有的251系列微控制器，幫助你如期完成項目進度。以下圖表顯示Keil的開發(fā)工具以及它們相互之間的接口。KEIL C51開發(fā)工具旨在解決嵌入式軟件開發(fā)商面臨的復雜問題。當你開始一個新項目，只需簡單的從設備數(shù)據(jù)庫選擇使用的設備，uVision IDE將設置好所有的編譯器、匯編器、鏈接器和存儲器選項。包含大量的例程，幫助你著手使用最流行的嵌入式8051設備。Keil Vision調試器準確地模擬8051設備的片上外圍設備（IC、CAN、UART、SPI、中斷、I/O端口、A/D轉換器、D/A轉換器和PWM模塊）。模擬幫助你了解硬件配置，避免在安裝問題上浪費時間。 此外，使用模擬器你可以在沒有目標設備的情況下編寫和測試應用程序。當你準備在目標硬件上測試軟件應用時，可以使用MON51、MON390、NONADI、或者FlashMON51目標監(jiān)視器、ISD51 In-System調試器、ULINK USB-JTAG適配器在目標系統(tǒng)上下載并測試程序代碼。3 電子閱讀器的硬件設置3.1最小系統(tǒng)設置 (1)復位電路圖3.1 復位電路上圖為上電自動復位電路，在通電瞬間，電容C通過電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復位，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就完成了系統(tǒng)自動復位初始化。 (2)時鐘電路圖3.3 時鐘電路89C51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2,兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容器C1和C2通常取30pf左右，可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調作用。振蕩脈沖頻率范圍為024MHz。 (3)電源電路圖3.4 電源電路在電源引腳并聯(lián)一個0.1uf的小電容目的是其一濾波，引入濾波電容的原因是要獲得平滑穩(wěn)定的電壓，因為電容兩端的電壓不能突變，所以它能抑制電壓的波動，使電壓變得平穩(wěn)光滑。其二去耦，也叫退耦，主要作用有兩個：去除器件之間的交流射頻耦合。它能將器件的電源端上瞬間的尖峰、毛刺對地短路掉。并聯(lián)10uf的大電容目的是穩(wěn)壓，保證電源引腳端口有穩(wěn)定的電壓。 (4)端電路圖 圖3.5 端接高電平電路圖當引腳接高電平時，CPU只訪問片內(nèi)Flash Rom并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。但當PC（程序計數(shù)器）的值超過0FFFH時，將自動轉去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。當輸入信號引腳接低電平時，CPU只訪問片外ROM并執(zhí)行片外程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。當端保持高電平時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。 (5)單片機最小系統(tǒng)硬件電路圖3.6 單片機硬件最小系統(tǒng)3.2 LED顯示電路設置在實際應用中，液晶模塊與單片機的連接方式很多，從占用I/O口線的多少來分有串行方式和并行方式，其中串行方式速度較慢，占用的口較少，并行方式分為4線和8線，速度較快，占用的I/O口多，實際應用中以并行方式居多。LCD12864的管腳共有20個之多，但是連接的電路并不復雜。但是需要注意的是LCD的電源共有2組，一組是用于驅動LCD顯示，另一組用于背光顯示?？蓪⑦@兩組連再一起或者背光電源省略。另外有個輸入管腳V0需要接入LCD調整電壓來調節(jié)對比度。通常剛使用液晶時的問題是由此引起的，對比度過高于或過低均會使屏幕無法正常顯示。它可接至10K-20K電位器的調整端，電位器兩端分別接至VDD與VEE。目前市場上某些LCD12864的對比度可由單片機操作其寄存器調節(jié)，可根據(jù)不同的條件進行選擇。其余的端口均連接至單片機。本文將IO口DB0-DB7連接至P2口，RS、RW、E、CS1、CS2、RET分別連接至P1.0至P1.5。其他硬件部分，四位按鍵分別連接P3.2-P3.5，由于四位按鍵已能完成基本功能，操作簡單，使用方便，分別設置為左右選擇鍵，上下選擇鍵，且節(jié)省單片機IO口，因此不采用矩陣鍵盤目前51系列單片機是國內(nèi)外應用最廣泛的一類單片機的P0口和P3口的部份引腳與DMC20261型液晶顯示連接電路如圖3.7所示。圖3.7 單片機與液晶屏的連接3.3鍵盤控制電路設置鍵盤輸入信息處理的主要過程如下：CPU判斷是否有鍵盤按下。確定按下的是哪一個鍵。把此鍵代表的信息翻譯成計算機所能識別的代碼，如ASC碼或其他特征碼。以上第、步主要由硬件完成，稱為編碼鍵盤；如果主要由軟件完成，則稱為非 編碼鍵盤。單片機應用系統(tǒng)中通常采用非編碼鍵盤，如行列式鍵盤。鍵的識別功能，即判斷鍵盤中是否有鍵盤按下。若有鍵按下，則確定其所在的行列位置。程序掃描法是一種常用的鍵識別方法，應用這種方法時，只要CPU空閑，就調用鍵盤掃描程序，查詢鍵盤并給予處理。此次畢業(yè)課題選擇的是紅外線控制翻頁，所用的是HS0038紅外接收頭，通過外設遙控控制翻頁。下面對HS0038紅外接收頭的簡介。紅外接收探頭，接收紅外信號頻率為38kHz，周期約26s。隨著家用電器、視聽產(chǎn)品的普及，自動化辦公設備的廣泛應用和網(wǎng)絡化的不斷發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品具有了待機功能（如遙控開關、網(wǎng)絡喚醒、定時開關、智能開關等）。產(chǎn)品的待機功能實現(xiàn)遙控操作，極大地方便了我們的生活，但也浪費了大量的能源。中國節(jié)能產(chǎn)品認證中心（CECP）調查顯示，全球每個家庭處于待機狀態(tài)下的家電相當于亮著一個15 W30 W 的長明燈，僅一臺彩電每年在“無用待機狀態(tài)”下浪費電力近100度，在我國彩色電視機待機一項一年就浪費電力150 多億度，相當于十幾個大型火力發(fā)電廠白白發(fā)電。澳大利亞電器設備能源委員會新近的研究成果顯示，不僅會耗費可觀的電能，每月支付數(shù)額不小的“冤枉電費”，而且其釋放大量有害氣體二氧化碳在一定程度上加速了氣候的變暖。利用本系統(tǒng)可以良好的達到節(jié)能和環(huán)保的效果。同時在家庭或工業(yè)控制現(xiàn)場，一些手動操作不太方便的場合，可以使用現(xiàn)有遙控器通過設置代替手動操作，比如可以利用家中現(xiàn)有的彩電遙控器，控制其它沒有遙控功能的電器（如電燈、計算機、音響、電腦、打印機、飲水機、熱水器等），方便生活。為了實現(xiàn)系統(tǒng)整體功能，紅外解碼部分是核心，紅外解碼指將遙控發(fā)射器所產(chǎn)生的紅外遙控編碼脈沖所對應的鍵值翻譯出來的過程。下面將系統(tǒng)方案做一論證，通常有硬件解碼和軟件解碼兩種方案。方案一：此方案中，使用專用遙控器作為控制信號發(fā)出裝置，當按下遙控器的設置鍵后，一體化紅外接收裝置接收到遙控器發(fā)出的設置控制信號，然后將信號送到專用的解碼芯片中進行解碼，解碼后將信號送到單片機，由單片機查表判斷這個信號是不是設置信號，當確認是設置信號后，啟動設置子程序，那么以后接收到的紅外信號就是設置的時間信號了，紅外接收頭接收到紅外信號后再通過放大器將信號傳到解碼器中，解碼器解完碼后送到單片機，單片機再通過查表確定這些數(shù)值并進行設置，然后按下確認鍵，紅外接收頭接收到這個信號并通過放大送到解碼器中，解碼后再送到單片機中，單片機通過查表確定這是確認操作后，可以通過可控硅控制電源通斷。 方案二：此方案中，我們采用普通的家用電器遙控器作為控制信號發(fā)出裝置，當按下遙控器的設置鍵后，紅外接收裝置接收到遙控器發(fā)出的紅外線控制信號，然后把這個信號轉換成電信號，傳到單片機中，利用單片機對這個信號進行解碼，解碼完成后查表確定是不是設置信號，當這個信號是設置信號后，啟動設置子程序，那么以后接收到的紅外信號就是設置的時間信號了，單片機再對這些信號進行解碼，查表判斷出數(shù)值是多少，然后設置，設置完時間后要進行確認，當遙控器發(fā)出確認信號后，單片機收到這個信號并查表判斷這是確認信號后，執(zhí)行確認指令，使設置生效,從而達到控制電源通斷的目的。方案一為硬件解碼方案，硬件解碼需要使用與遙控器相配套的專用的解碼器芯片，而解碼芯片一般不易得到，價格也較貴，或者自行開發(fā)解碼電路（但電路太復雜，性能欠佳）。方案二為軟件解碼方案，軟件解碼可以不考慮遙控器的芯片是什么型號的，因為我們只需檢測到它的發(fā)射編碼，然后用軟件方式來對它進行處理，從而得到所要的信息。軟件解碼具有靈活、硬件精簡（僅需集成紅外接收頭和一片單片機）、可靠性高，成本低等特點。經(jīng)以上的論證，可以采用軟件解碼方案，成本低，方便實現(xiàn)，并且系統(tǒng)整體性能和可靠性高。系統(tǒng)組成和實現(xiàn)本系統(tǒng)硬件電路主要有以下幾部分組成：(1)供電電源電路（給微處理器AT89C2051 和紅外一體化接收頭HS0038 提供工作需要的5V 電壓）。(2)微控制器AT89C2051 系統(tǒng)（系統(tǒng)的核心部分）。(3)紅外接收電路（接收系統(tǒng)所配備遙控器所發(fā)出的紅外信號）。(4)看門狗和EEPROM 存儲電路（防止系統(tǒng)死機和存儲編碼信號）。(5)執(zhí)行電路（控制被控電器電源）。 紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的TTL 信號，這樣大大簡化了接收電路的復雜程度和電路的設計工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭HS0038。HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號情況下，其接收距離可達35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。HS0038 為直立側面收光型。它接收紅外信號頻率為38 kHz,周期約26 s，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到TTL 電平的編碼信號。三個管腳分別是地、5 V 電源、解調信號輸出端。 紅外遙控解碼的實現(xiàn)：因為要進行遙控操作，必須使被遙控對象能夠認識遙控指令，這樣才能對其進行操作。舉例說明一下：假如我只會說漢語，而JIM 只會說英語，讓我們兩個獨自交流的話肯定不會有什么結果，那我們要進行交流，怎么辦？這就需要一個翻譯者來做中間人了，翻譯者將JIM（我）說的話翻譯給我（JIM）能夠聽懂、識別的語言，這樣我們交流就沒問題了。同樣，在紅外遙控方面，要使被遙控對象能夠識別遙控指令，那就需要一個“翻譯者”，我們將這作為一個過程，叫解碼。本系統(tǒng)中所使用的遙控器為普通電視遙控器，紅外芯片采用的是3010 芯片。識別方法分析：為了用軟件識別以上波形，采用與程控交換機中“脈沖號碼識別法”類似的方法來解決。用掃描的方式對接收波形快速掃描，然后根據(jù)掃描結果分析出編碼值。識別編碼的關鍵之一是確定掃描周期。分析波形和參數(shù)知道：整個數(shù)據(jù)14 位，總時長為22 ms25 ms，則一個數(shù)據(jù)位時長為1.5 ms1.8 ms，占空比1:1，脈寬為750 s900 s。在編程時要考慮脈寬的偏差容限，為保證掃描精度，選取掃描周期為100 s。識別編碼的關鍵之二是判別“0”和“1”。數(shù)據(jù)“0”為波形從低到高，即在相鄰的2 次掃描中,掃描值從0 到1，則識別數(shù)據(jù)為“0”；數(shù)據(jù)“1”為波形從高到低，即在相鄰的2 次掃描中，掃描值從1 到0，則識別數(shù)據(jù)為“1”。為了記錄相鄰2 次掃描值，則分別用2 個變量來記錄當前掃描值和前一次的掃描值，程序中用變量TheB 和PreB。識別編碼的關鍵之三是識別各個數(shù)據(jù)比特的跳變時刻。為了識別這種跳變時刻，用一個標志位做“變化識別標志位”，程序中用VIB 表示，它由前次掃描值和當前掃描值“相異或”而得，即VIBPreB TheB，若VIB1，則說明是跳變時刻。但是，在2 個數(shù)據(jù)位之間，也有一個跳變，為了將它與數(shù)據(jù)位中的有效跳變區(qū)分開，設置一個“數(shù)據(jù)有效標志位”，程序中用IDB 表示。當VIB1，且IDB1 時，則說明是有效的數(shù)據(jù)跳變,便在此時進行0,1 的判別，用當前掃描值的反碼和前次掃描值“相與”即得到該位的數(shù)據(jù)編碼，即DATA/TheBPreB。在每次識別出一個比特的數(shù)據(jù)編碼后，將IDB 求反，則在2個比特位之間的跳變時（VIB1），IDB 為0，不做識別運算。同時在識別出每個比特的數(shù)據(jù)編碼后，將記錄掃描次數(shù)的計數(shù)器清零，當連續(xù)10 次掃描波形無變化時，則時長至少大于1 ms，大于數(shù)據(jù)位脈寬900 s，即已經(jīng)過了2 個比特位之間的跳變,視作已經(jīng)掃描到下一個數(shù)據(jù)位，將IDB 再次求反，為下一個比特位的識別做好準備。識別編碼的關鍵之四是判別整個數(shù)據(jù)何時結束?？梢杂脪呙栌嫈?shù)器的值來判別，若計數(shù)器值大于25，則說明至少連續(xù)2.5 ms 內(nèi)波形已無變化，已遠大于一個比特位的時長，可視作整個數(shù)據(jù)的最后一位,結束識別。當檢測到有紅外中斷時，進入中斷服務程序，在該程序中調用識別程序，并注意關閉外部中斷，同時在另一定時中斷中判別連續(xù)發(fā)碼的間隔時間，并打開外部中斷。為了提高識別的抗干擾能力，1）在中斷服務程序中，判別系統(tǒng)碼，系統(tǒng)碼有效，才視為有效結果；2）對同一按鍵連續(xù)2次接收的結果做比較,相同才視為有效結果。紅外遙控編碼正確識別以后，設置任意鍵碼實現(xiàn)存儲，配以控制執(zhí)行部分，比如采用繼電器或者可控硅很容易實現(xiàn)被控電器的電源的通斷，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和方便生活的目的。4電子閱讀器的軟件設置 4.1 LED顯示子程序 首先是LCD的初始化，包含對LCD的復位與關開顯示。利用LCD的初始化函數(shù)void LCD_Init(void)，其中對液晶操作的延時為兩個_nop_()；語句以確保時序的正確性。初始化完畢后執(zhí)行寫命令函數(shù)void LCD_WriteCmd(uchar CmdCode)和寫數(shù)據(jù)函數(shù)void LCD_WriteData(uchar Data)。空閑狀態(tài)檢測時利用讀狀態(tài)函數(shù)uchar LCD_ReadStatus(void)讀入的狀態(tài)BUSY與RST位均為0時即檢測到LCD空閑，跳出while循環(huán)，將E置0后跳出函數(shù)。對于液晶的讀寫均用到空閑狀態(tài)檢測以保證液晶的正常顯示。 為了方便對LCD的使用，本設計提供了多個對LC