单片机控制激光条码扫描器

图3.3.1-4 写操作时序
3.3.2 LCD1602工作过程[10]
条码扫描器读取数据后经过RXD接收给51单片机，51单片机进行数据处理后通过LCD1062显示出来，其中LCD的RS端、R/W端和E端分别与51单片机的P1.0、P1.1和P1.2 口相连接。
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。
图3.1.1-1 中断串行接收方式
在中断方式中，在主程序中将中断口初始化为下降沿触发方式，并将PS/2接口的Data线和Clock线都初始化为空闲状态，即高电平状态，使程序在每个时钟下降沿时自动进入到中断服务程序读取数据。当中断进行11次后说明一帧数据接收完毕，设置一个标志位为后续程序查询所用，转向扫描码的判断和ASCII码的转换程序。
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
置数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM）
1
0
要写的数据内容
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
4
显示开/关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
6
置功能
0
0
0
0
1
DL
单片机控制激光条码扫描器系统设计毕业论文 2010-07-02 22:08:14 阅读250 评论7 字号：大中小 订阅
时间过的真快，毕业设计那段忙碌的时光还历历在目，那时紧张的无法形容，为了便于学弟学妹们学习，我把我做的论文主要部分公布下集模块设计
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。
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。
表3.3.2-1 LCD1602基本操作时序表
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出的数据内容
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。
图3.1 PS/2结构图
本文提出两种采集数据方案：串行方式，并行方式。
3.1.1 串行方式
在接口设计中条码扫描器的输出接口选用键盘口搭配PS/2协议，采用串行方式进行数据传输时，连线较为简单，主要将Clock线和Data线与单片机相连，读取数据时可采用中断触发方式，将Clock线接到单片机外部中断0请求入口端P3.2上，见图3.1.1-1。为保证在每一个时钟信号的下降沿单片机能准确读取Data线的状态（一位数据），触发形式有两种方案：中断方式和查询方式。
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
2. LCD1602的指令说明及时序
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令
如果设计中其他应用程序占用了中断口，就必须采用查询方式来接收条码数据。设计中要保持CPU一直检测Clock线上的电平，一旦出现拉低，开始检测Data线的电平状态，得到一位数据，同时记录Clock线跳变次数，满11次记录一个8位的字符数据。这两种方式各有优缺点：中断触发减轻了CPU负担，处理速度更快，查询方式为系统设计节省中断口，供应用程序使用，在实际应用中，可根据设计需要采用不同的采集方式。
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。
读写操作时序如图3.3.1-3和3.3.1-4所示：
图3.3.1-3 读操作时序
表3.3.1-2：控制命令表
序号
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
图 3.3.1-1 LCD1602 液晶显示器
1. LCD1602的基本参数及引脚功能
LCD1602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所示
图3.3.1-2 LCD1602尺寸图
LCD1602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
引脚功能说明
LCD1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表所示:
由于LCD显示屏具有功耗低、控制方便、设计灵活等诸多优点，因此本课题设计采用LCD1602作为条码扫描器的显示器。以下将简要介绍LCD1602工作原理。
3.3.1 LCD1602 概述[9]
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过器件，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。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。
根据以上数据传输格式，本设计采用的数据处理方法为去除断码，保留通码。并将通码顺序保存到内存RAM单元，以备数据处理模块程序调用处理。
3.3 数据显示模块设计
目前常用的显示器是LED显示器和LCD液晶平面显示器二种，LED显示屏是由发光二极管排列组成的显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远等特点。LCD液晶平面显示器其工作原理就是利用液晶的物理特性：通电时排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。其优点主要包括零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像还原精确、字符显示锐利等。
输出
无
3.4 系统整体方案定型
在接口设计中条码扫描器的输出接口选用PS/2协议，采用51单片机串行口直接接收条码数据，选用方式3，11位数据帧格式，与条码扫描器数据帧格式一致，将Data线与单片机的RXD线相连，并且使用上拉电阻将电位拉高，闲置时保持数据线为高电平状态[11]。
图3.1.2-1 并行接收数据原理图
3.2 数据处理模块设计
条码扫描器内部数据处理类似于键盘。对于大多数键码而言，只要一个键被按下，就一定会产生一个通码；只要一个键被释放，就一定会产生一个断码。于是，对于一个键值而言，它的组成就是通码+断码。在第二套通码中，对于绝大多数键而言，通码为单字节,断码为双字节的。其规则为：断码的第一个字节是F0h，第二个字节是这个键的通码。比如：按键“a”的通码为1CH,而其断码则为F0H,1CH,整个代码1CH,F0h,1CH就表示按键小写字母“a”的一个动作。若在PS/2键盘中整个击键的过程，先按下左SHIFT键，再按下a键，释放a键，释放左SHIFT键，这些时间段内分别产生了左SHIFT的通码(12H)，A的通码(1CH)，A的断码(F0H,1CH)，SHIFT断码(F0H,12H)，查表后可以得出产生了12H,1CH,F0H,1CH,F0H,12H这一连串表示大写字母“A”的扫描码[8]。
3.1.2 并行方式
设计的核心是采用串入并出芯片如74HC164，条码输入设备输出的串行数据脉冲和时钟脉冲分别接到74HC164的数据端A，B端及时钟输入CLK端，由Clock脉冲的下降沿经非门后控制74HC164的移位操作，条码输入设备每输出一个字符的扫描码，由CLK控制在74HC164的输出脚Q0-Q7上分别输出扫描码的D7-D0位，这部分转换完成后接口通知单片机将转换完毕的扫描码读入。由于Q0-Q7不能直接和P0口相连，因此，为了保证单片机准确读取74HC164的Q0-Q7脚上的扫描码，设计一片74HC245将他们隔开，74HC245是八位双向3态缓冲电路，在ENABLE与DIR同时为低电平的时候，74HC245将B1-B8上的数据传送至A1-A8上，为使单片机准确地发出读数命令，接口电路要完成74HC164转换完一个扫描码之后通知单片机接收74HC164的Q0-Q7数据。设计中采用对Clock脉冲的下降沿记数来实现，输入至74HC164的CLK脉冲同时又输入至单片机的T1脚，见图3.1.2-1。利用T1对CLK脉冲记数，因为条码扫描器输出数据中每9个负脉冲对应一帧扫描码，因此T1每记数9次向CPU发出中断请求，从而保证CPU准确地读取数据。