第04章Arduino常用器件原理综述课件

第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理第第4 4章章 ArduinoArduino常用器件原理常用器件原理本章内容本章内容：色环电阻阻值的识别色环电阻阻值的识别 光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 蜂鸣器的基本原理及使用蜂鸣器的基本原理及使用 二极管、三极管的基本原理及作用二极管、三极管的基本原理及作用 数码管的工作原理数码管的工作原理 LCD1602y液晶显示器的工作原理液晶显示器的工作原理 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4.1 4.1 色环电阻阻值的识别色环电阻阻值的识别 电阻的种类电阻的种类按材料分，有碳膜电阻、水泥电按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率分有分有1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W电阻电阻最常见的就是色环碳膜电阻如图最常见的就是色环碳膜电阻如图1所示所示1.电阻电阻(a)四环电阻四环电阻(b)五环电阻五环电阻图图1 色环电阻图色环电阻图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 色环电阻的基本单位有：欧姆色环电阻的基本单位有：欧姆()、千欧、千欧(K)、兆欧兆欧(M)。2.色环电阻阻值的识别色环电阻阻值的识别 其中四环电阻前二环为数字，第三环表示阻值其中四环电阻前二环为数字，第三环表示阻值倍乘的数，最后一环为误差；五环电阻前三环为数倍乘的数，最后一环为误差；五环电阻前三环为数字，第四环表示阻值倍乘的数，最后一环为误差。字，第四环表示阻值倍乘的数，最后一环为误差。误差通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差误差通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差为为5%，银的误差为，银的误差为10%，棕色的误差为，棕色的误差为1%，无色，无色的误差为的误差为20%，另外偶尔还有以绿色代表误差的，另外偶尔还有以绿色代表误差的，绿色的误差为绿色的误差为0.5%。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理图图2 色环电阻识别原理图色环电阻识别原理图阻值阻值1 K 误差误差10%1 M2.74 K1 K560 K 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4.2 4.2 光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照下，其阻值迅这些制作材料具有在特定波长的光照下，其阻值迅速减小的特性。速减小的特性。1.光敏电阻光敏电阻 光敏电阻的工作原理基于内光电效应。在半导光敏电阻的工作原理基于内光电效应。在半导体光敏材料的两端装上电极引线，将其封装在带有体光敏材料的两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度2.光敏电阻工作原理光敏电阻工作原理 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理图图3 光敏电阻实物图光敏电阻实物图，两电极常做成梳状。在有光照射时，射入的光强，两电极常做成梳状。在有光照射时，射入的光强，电阻减小，射入的光弱，电阻增大。光敏电阻实物电阻减小，射入的光弱，电阻增大。光敏电阻实物图如图图如图3所示。所示。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4.3 4.3 蜂鸣器的工作原理蜂鸣器的工作原理 图图4所示，为蜂鸣器的实物图。小型蜂鸣器因其所示，为蜂鸣器的实物图。小型蜂鸣器因其体积小体积小(直径只有直径只有 6mm)、重量轻、价格低、结构牢、重量轻、价格低、结构牢靠，而广泛地应用在各种需要发声的电器设备、电靠，而广泛地应用在各种需要发声的电器设备、电 子子 制作和单片机等电路中。制作和单片机等电路中。1.蜂鸣器蜂鸣器 图图4 蜂鸣器实物图蜂鸣器实物图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 蜂鸣器一般分为有源和无源两种，如图蜂鸣器一般分为有源和无源两种，如图5所示。所示。2.有源无源蜂鸣器有源无源蜂鸣器(a)有源蜂鸣器有源蜂鸣器(b)无源蜂鸣器无源蜂鸣器图图5 有源有源/无源蜂鸣器无源蜂鸣器 从外观上看，两种蜂鸣器好像一样，如果将蜂从外观上看，两种蜂鸣器好像一样，如果将蜂鸣器引脚朝上时，可以看到，有绿色电路板的是一鸣器引脚朝上时，可以看到，有绿色电路板的是一种无源蜂鸣器，没有电路板而使用黑胶密封的是一种无源蜂鸣器，没有电路板而使用黑胶密封的是一种有源蜂鸣器。种有源蜂鸣器。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理从外观上并不能绝对的区分出有源与无源，最可靠从外观上并不能绝对的区分出有源与无源，最可靠的做法除了查看产品的参数手册以外，还有就是使的做法除了查看产品的参数手册以外，还有就是使用万用表测试蜂鸣器电阻，只有用万用表测试蜂鸣器电阻，只有 8 或者或者 16 的是的是无源蜂鸣器，电阻在几百欧以上的是有源蜂鸣器。无源蜂鸣器，电阻在几百欧以上的是有源蜂鸣器。有源蜂鸣器直接接上额定电源（新的蜂鸣器在有源蜂鸣器直接接上额定电源（新的蜂鸣器在标签上都有注明）就可以连续发声，而无源蜂鸣器标签上都有注明）就可以连续发声，而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才能发声。能发声。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理实践操作实践操作1 1：参考图参考图 6 所示电路原理图，当正常环境光线时，蜂鸣所示电路原理图，当正常环境光线时，蜂鸣器不发声，当用手遮住光敏电阻时，蜂鸣器鸣叫。器不发声，当用手遮住光敏电阻时，蜂鸣器鸣叫。图图6 光敏电阻光敏电阻/蜂鸣器实验连接图蜂鸣器实验连接图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理参考代码参考代码：int photocellPin=2;/定义变量定义变量photocellsh=2，为电压读取端口。，为电压读取端口。int buzzer=12;/定义变量定义变量ledPin=12，为，为led 电平输出端口电平输出端口int val=0;/定义定义val变量的起始值变量的起始值void setup()pinMode(buzzer,OUTPUT);/使使ledPin为输出模式为输出模式 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void loop()val=analogRead(photocellPin);/从传感器读取值从传感器读取值 if(val=512)/512=2.5V /想让传感器敏感一些的时候，把数值调高想让传感器敏感一些的时候，把数值调高 /想让传感器迟钝的时候把数值调低。想让传感器迟钝的时候把数值调低。buzzer(100);/digitalWrite(buzzer,HIGH);/当当val小于小于512(2.5V)的时候，的时候，led亮。亮。else digitalWrite(buzzer,LOW);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void buzzer(int n)for(i=0;in;i+)/输出一个频率的声音输出一个频率的声音 digitalWrite(buzzer,HIGH);/发声音发声音 delay(1);/延时延时1ms digitalWrite(buzzer,LOW);/不发声音不发声音 delay(1);/延时延时ms 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4.4 4.4 晶体管的工作原理晶体管的工作原理 二极管二极管(diode)是一种半导体电子元件，由一种叫是一种半导体电子元件，由一种叫PN结结的半导体制成，从的半导体制成，从P型半导体型半导体中引出导线叫正极，中引出导线叫正极，从从N型半导体型半导体中引出导线叫负极。二极管的一个实物中引出导线叫负极。二极管的一个实物图如图图如图7所示，二极管的电路符号如图所示，二极管的电路符号如图8所示。所示。1.二极管二极管图图7 二极管实物图二极管实物图图图8 二极管电路符号二极管电路符号 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 二极管具有正向导通，反向截止的特点。二极二极管具有正向导通，反向截止的特点。二极管的正向电阻很小，一般在几欧姆至几百欧姆，甚管的正向电阻很小，一般在几欧姆至几百欧姆，甚至更小，反向电阻很大，一般在几十千欧姆至几十至更小，反向电阻很大，一般在几十千欧姆至几十兆欧姆。兆欧姆。2.二极管的特性二极管的特性图图9 二极管伏安特性曲线二极管伏安特性曲线 二极管伏安特性曲二极管伏安特性曲线加在线加在PN结两端的结两端的电压电压和流过二极管的和流过二极管的电流电流之之间的关系曲线称为伏安间的关系曲线称为伏安特性曲线。二极管的伏特性曲线。二极管的伏安特性如图安特性如图9所示。所示。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 由二极管伏安特性曲线知，对二极管施加正向由二极管伏安特性曲线知，对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过，随着偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过，随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管导通电压导通电压时时(锗管为锗管为0.3V左右，硅管为左右，硅管为 0.7V左右左右)，电流急剧，电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。化都很大。对二极管施加反向偏置电压时，二极管处于截对二极管施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压击穿电压时，时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿现象，这很容易造成二极管的永久性避免出现击穿现象，这很容易造成二极管的永久性损坏。损坏。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 发光二极管也是由一个发光二极管也是由一个 PN 结构成，具有单向结构成，具有单向导电性。但其正向工作电压导电性。但其正向工作电压(开启电压开启电压)比普通二极管比普通二极管高，约为高，约为 12.5V，反向击穿电压比普通二极管低，反向击穿电压比普通二极管低，约约 5V 左右。当正向电流达到左右。当正向电流达到 1mA 左右时开始发光，左右时开始发光，发光强度发光强度近似与工作电流成正比；但工作电流达到近似与工作电流成正比；但工作电流达到一定数值时，发光强度逐渐趋于饱和，与工作电流一定数值时，发光强度逐渐趋于饱和，与工作电流成非线性关系。一般小型发光二极管正向工作电流成非线性关系。一般小型发光二极管正向工作电流为为1020mA，最大正向工作电流为，最大正向工作电流为 3050 mA。3.发光二极管发光二极管 发光二极管的实物图如图发光二极管的实物图如图10所示，电路符号如所示，电路符号如图图11所示。所示。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理图图10 发光二极管实物图发光二极管实物图图图11 发光二极管电路符号发光二极管电路符号 实际用到的实际用到的LED 从网上查找资料得知，其工作从网上查找资料得知，其工作电压一般为电压一般为1.5-2.0V，工作电流一般为，工作电流一般为10-20ma，反，反向击穿电压为向击穿电压为5V。控制板逻辑电路供电为。控制板逻辑电路供电为5V。根据。根据以上参数假设以上参数假设LED 工作电压选用工作电压选用1.7，工作电流选用，工作电流选用15ma，限流电阻，限流电阻=(总电压总电压-LED 电压电压)/电流，所以限电流，所以限流电阻流电阻=（5-1.7）/0.015=220。4.限流电阻的计算限流电阻的计算 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4.5 4.5 三极管的基本原理三极管的基本原理 三极管三极管(Triode)，全称应为半导体三极管，是，全称应为半导体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号，信号放大成幅值较大的电信号，具有电流放大作用，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。是电子电路的核心元件。1.三极管三极管 晶体三极管按材料分有两种：锗管和硅管。而每一晶体三极管按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种材料又有种材料又有NPN和和PNP两种结构形式，但使用最多的是两种结构形式，但使用最多的是硅材料三极管。硅材料三极管。有三个极，分别叫做有三个极，分别叫做集电极集电极C，基极，基极B，发射极发射极E，三极管的结构示意图和电路符号如图三极管的结构示意图和电路符号如图12所示。所示。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理(a)NPN型三极管型三极管图图12 三极管结构原理图三极管结构原理图(b)PNP型三极管型三极管 三极管的伏安特性曲线可全面反映各电极的电三极管的伏安特性曲线可全面反映各电极的电压和电流之间的关系，这些特性曲线实际上就是压和电流之间的关系，这些特性曲线实际上就是结性能的外部表现。从使用的角度来看，可把三结性能的外部表现。从使用的角度来看，可把三2.三极管的伏安特性三极管的伏安特性 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理极管当做一个非线性电阻来研究它的伏安特性，而极管当做一个非线性电阻来研究它的伏安特性，而不必涉及它的内部结构。其中最常用的是输入输出不必涉及它的内部结构。其中最常用的是输入输出特性。利用图特性。利用图13所示的电路即可测试三极管的特性所示的电路即可测试三极管的特性图图13 三极管伏安特性测量原理图三极管伏安特性测量原理图 按照图按照图13的电路测量而形成的三极管输入电压的电路测量而形成的三极管输入电压(V1)与输入电流与输入电流(uA)形成三极管的输入特性，输出形成三极管的输入特性，输出电压电压(V2)与输入电流与输入电流(mA)形成三极管的输出特性。形成三极管的输出特性。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理(a)三极管输入特性曲线三极管输入特性曲线图图14 三极管三极管I/O特性曲线特性曲线(b三极管输出特性曲线三极管输出特性曲线 由输出特性曲线可见，可将该图分为三个区：由输出特性曲线可见，可将该图分为三个区：(1)放大区放大区：发射结正偏，集电结反偏，此时有：发射结正偏，集电结反偏，此时有 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 当加在三极管发射结的电压大于当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数电流放大倍数Ic/Ib，三极管处于截止状态。，三极管处于截止状态。(2)截止区截止区：Ube死区电压，死区电压，IB=0，IC 0 当加在三极管发射结的电压小于当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。于截止状态。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 (3)饱和区饱和区：发射结正偏，集电结正偏，此时有：发射结正偏，集电结正偏，此时有 当加在三极管发射结的电压大于当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。们称之为饱和导通状态。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理实践操作实践操作2 2：参考图参考图 15 所示电路原理图，估算限流电阻的大小，所示电路原理图，估算限流电阻的大小，编程实现数字跑马灯的功能。编程实现数字跑马灯的功能。图图15 光敏电阻光敏电阻/蜂鸣器实验连接图蜂鸣器实验连接图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理参考代码参考代码：int BASE=2;int NUM=6;int index=0;void setup()for(int i=BASE+NUM;iBASE;i+)pinMode(i,OUTPUT);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void loop()for(int i=BASE;iBASE+NUM;i+)digitalWrite(i,LOW);digitalWrite(BASE+index,HIGH);index=(index+1)%NUM;delay(100);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理实践操作实践操作3 3：参考图参考图 16 所示电所示电路原理图，连接各器路原理图，连接各器件，编程实现六灯闪件，编程实现六灯闪烁的功能。烁的功能。图图16 六灯闪烁实验连线图六灯闪烁实验连线图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理参考代码参考代码：/设置设置Led的数字的数字IO引脚引脚int Led1=1;int Led2=2;int Led3=3;int Led4=4;int Led5=5;int Led6=6;/Led灯的花样显示示例灯的花样显示示例1程序程序void style_1(void)第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 unsigned char j;for(j=1;j=1;j-)digitalWrite(j,LOW);delay(200);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4.6 4.6 数码管的基本原理数码管的基本原理 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。常见的数码管为八段数码管，分别代发光二极管。常见的数码管为八段数码管，分别代表数码管上数字组成的七段和右下角的一个小数点，表数码管上数字组成的七段和右下角的一个小数点，一位数码管的原理图如图一位数码管的原理图如图17所示。发光二极管单元所示。发光二极管单元连接方式分为共阳数码管和共阴数码管。连接方式分为共阳数码管和共阴数码管。1.一位数码管显示原理一位数码管显示原理图图17 一位数码管原理图一位数码管原理图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 本次实验采用数码管型号为本次实验采用数码管型号为SM4105 W8U3，为，为一个一个共阳极共阳极的数码管，引脚图如图的数码管，引脚图如图17所示。所示。2.一位数码管一位数码管SM4105 W8U3图图17 SM4105 W8U3一位数码管引脚图一位数码管引脚图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void setup()unsigned char i;for(i=1;i=6;i+)pinMode(i,OUTPUT);void loop()style_1();第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 四位数码管同一位数码管一样也分共阴和共阳四位数码管同一位数码管一样也分共阴和共阳两类。图两类。图18即为一个共阳四位数码管示意图，有即为一个共阳四位数码管示意图，有12个引脚，分别对应每位一位数码管的公共阳极，和个引脚，分别对应每位一位数码管的公共阳极，和与每一位数码管阴极与每一位数码管阴极(a,b,c,d,e,f,g,dp)相连的相连的8个引脚个引脚3.四位数码管显示原理四位数码管显示原理 图图18 四位共阳数码管引脚图四位共阳数码管引脚图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4 位数码管总共有位数码管总共有12 个引脚，小数点朝下正放个引脚，小数点朝下正放在面前时，左下角为在面前时，左下角为1，其他管脚顺序为逆时针旋转。，其他管脚顺序为逆时针旋转。左上角为最大的左上角为最大的12 号管脚，如图号管脚，如图19所示。所示。图图19 四位共阳数码管引脚位置指示图四位共阳数码管引脚位置指示图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 位数码管内部连接原理图，如图位数码管内部连接原理图，如图20所示。所示。驱驱动数码管限流电阻有两种接法，一种是在动数码管限流电阻有两种接法，一种是在 d1-d4 阳阳极接个电阻。这种接法好处是需求电阻比较少，极接个电阻。这种接法好处是需求电阻比较少，但是会产生每一位上显示不同数字亮度会不一样。但是会产生每一位上显示不同数字亮度会不一样。另外一种接法就是在其它个引脚上接，这种接法另外一种接法就是在其它个引脚上接，这种接法亮度显示均匀，但是用电阻较多。亮度显示均匀，但是用电阻较多。图图20 四位共阳数码管原理图四位共阳数码管原理图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理实践操作实践操作4 4：参考图参考图 21 所示电路所示电路连接图，实现一个数字骰连接图，实现一个数字骰子。试估算限流电阻的大子。试估算限流电阻的大小，编程实现数字从小，编程实现数字从0到到9循环跳动，当按下按键循环跳动，当按下按键时，数码管定格在当前的时，数码管定格在当前的数字上，不再跳动。数字上，不再跳动。图图21 数字骰子连线图数字骰子连线图 数码管型号：数码管型号：SM4105 W8U3 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理参考代码参考代码：/一位数码管显示实验一位数码管显示实验int a=7;int b=6;int c=5;int d=11;int e=10;int f=8;int g=9;int dp=4;第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理/显示数字显示数字1代码代码void digital_1(void)unsigned char j;digitalWrite(c,LOW);digitalWrite(b,LOW);for(j=7;j=11;j+)digitalWrite(j,HIGH);digitalWrite(dp,HIGH);/其它数字其它数字0,2,9,全灭全灭 代码参考数字代码参考数字1显示代码显示代码 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void setup(void)int i;for(i=4;i1000)delay(100);digital_2();while(analogRead(0)1000)delay(100);.digital_9();delay(2000);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理实践操作实践操作5 5：参考图参考图 22 所示电路连接图，实现一个显示任意所示电路连接图，实现一个显示任意4位位有效数字的数字显示器，参考代码有效数字的数字显示器，参考代码(略略)。图图22 四位数码管显示连线图四位数码管显示连线图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 4.7 16024.7 1602液晶显示的基本原理液晶显示的基本原理 LCD1602字符型液晶显示模块是一种专门用于字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用的，目前常用的有有16*1，16*2，20*2和和40*2行等的模块。行等的模块。1.液晶显示器液晶显示器1602 图图23 LCD1602液晶显示模块实物图液晶显示模块实物图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理显示容量显示容量:162个字符个字符2.LCD1602的基本参数的基本参数芯片工作电压芯片工作电压:4.55.5V 工作电流工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸字符尺寸:2.954.35(WH)mm3.LCD1602的引脚功能说明的引脚功能说明 1602LCD采用标准的采用标准的14脚（无背光）或脚（无背光）或16脚脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表（带背光）接口，各引脚接口说明如表1所示所示:第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理第第3脚脚：Vl为液晶显示器对比度调整端，接正电源时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，对比度过对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过 高时会产生高时会产生“鬼影鬼影”，使用时可以通过一个，使用时可以通过一个 10K的电位器调整对比度。的电位器调整对比度。表表1 LCD1602液晶显示模块引脚说明表液晶显示模块引脚说明表 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理第第 4 脚脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存为寄存器选择，高电平时选择数据寄存 器、低电平时选择指令寄存器。器、低电平时选择指令寄存器。第第 5 脚：脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作为读写信号线，高电平时进行读操作 ，低电平时进行写操作。当，低电平时进行写操作。当RS和和R/W共同共同 为低电平时可以写入指令或者显示地址，为低电平时可以写入指令或者显示地址，当当RS为低电平为低电平R/W为高电平时可以读忙信为高电平时可以读忙信 号，当号，当RS为高电平为高电平R/W为低电平时可以写为低电平时可以写 入数据。入数据。第第 6 脚：脚：E端为使能端，当端为使能端，当E端由高电平跳变成低电端由高电平跳变成低电 平时，液晶模块执行命令。平时，液晶模块执行命令。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理(1)指令说明指令说明：1602液晶模块内部的控制器共有液晶模块内部的控制器共有11条条 控制指令，如表控制指令，如表2所示：所示：3.LCD1602的指令说明及时序的指令说明及时序 表表2 LCD1602液晶显示模块指令说明表液晶显示模块指令说明表 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理指令指令 1：清显示，指令码：清显示，指令码01H，光标复位到地址，光标复位到地址00H 位置。位置。指令指令 2：光标复位，光标返回到地址：光标复位，光标返回到地址00H。指令指令 3：光标和显示模式设置：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，：光标移动方向，高电平右移，低电平左移高电平右移，低电平左移；S:屏幕上所有屏幕上所有 文字是否左移或者右移。高电平表示有效文字是否左移或者右移。高电平表示有效 ，低电平则无效。，低电平则无效。指令指令 4：显示开关控制。：显示开关控制。D：控制整体显示的开与：控制整体显示的开与 关，高电平表示开显示，低电平表示关显关，高电平表示开显示，低电平表示关显 示示；C：控制光标的开与关，高电平表示：控制光标的开与关，高电平表示 有光标，低电平表示无光标有光标，低电平表示无光标；B：控制光：控制光 标是否闪烁，高电平闪烁，低电标是否闪烁，高电平闪烁，低电 平不闪烁平不闪烁 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理指令指令 5：光标或显示移位：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的：高电平时移动显示的 文字，低电平时移动光标。文字，低电平时移动光标。指令指令 6：功能设置命令。：功能设置命令。DL：高电平时为：高电平时为4位总线位总线 ，低电平时为，低电平时为8位总线；位总线；N：低电平时为单：低电平时为单 行显示，高电平时双行显示行显示，高电平时双行显示；F:低电平时低电平时 显示显示 5x7 的点阵字符，高电平时显示的点阵字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符。的点阵字符。指令指令 7：字符发生器：字符发生器RAM地址设置。地址设置。指令指令 8：DDRAM地址设置。地址设置。指令指令 9：读忙信号和光标地址：读忙信号和光标地址。BF：为忙标志位，：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或高电平表示忙，此时模块不能接收命令或 者数据，如果为低电平表示不忙。者数据，如果为低电平表示不忙。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理指令指令10：写数据。：写数据。指令指令11：读数据。：读数据。(2)时序时序 1602的读的读/时序说明如表时序说明如表3所示，读时序如图所示，读时序如图24所所示，写数据的时序如图示，写数据的时序如图25所示。所示。表表3 LCD1602液晶显示模块时序表液晶显示模块时序表 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 图图25 LCD1602液晶显示模块写时序图液晶显示模块写时序图 图图24 LCD1602液晶显示模块读时序图液晶显示模块读时序图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理4.LCD1602的地址映射的地址映射 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，表表4是是1602的内部显示地址。的内部显示地址。表表4 LCD1602液晶显示模块显示地址表液晶显示模块显示地址表 以以40地址为例：因为写入显示地址时要求最高地址为例：因为写入显示地址时要求最高位位D7恒定为高电平恒定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是所以实际写入的数据应该是01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理5.LCD1602的初始化过程的初始化过程 延时延时15mS 写指令写指令38H（不检测忙信号）（不检测忙信号）延时延时5mS 写指令写指令38H（不检测忙信号）（不检测忙信号）延时延时5mS 写指令写指令38H（不检测忙信号）（不检测忙信号）以后每次写指令、读以后每次写指令、读/写数据操作均需检测忙信号写数据操作均需检测忙信号 写指令写指令38H：显示模式设置：显示模式设置 写指令写指令08H：显示关闭：显示关闭 写指令写指令01H：显示清屏：显示清屏 写指令写指令06H：显示光标移动设置：显示光标移动设置 写指令写指令0CH：显示开及光标设置：显示开及光标设置 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理实践操作实践操作6 6：参考图参考图 26 所示电路连接图，实现一个在所示电路连接图，实现一个在1602屏幕的屏幕的任意位置显示字符的功能。任意位置显示字符的功能。图图26 LCD1602液晶显示模块写时序图液晶显示模块写时序图 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理参考代码参考代码：/一位数码管四位接法显示实验一位数码管四位接法显示实验int LCD1602_RS=12;int LCD1602_RW=11;int LCD1602_EN=10;int DB=6,7,8,9;char str1=Welcome to;char str2=geek-workshop;char str3=this is the;char str4=4-bit interface;第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void LCD_Command_Write(int command)/写命令函数写命令函数 int i,temp;digitalWrite(LCD1602_RS,LOW);digitalWrite(LCD1602_RW,LOW);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);temp=command&0 xf0;for(i=DB0;i=9;i+)digitalWrite(i,temp&0 x80);temp=1;第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 /将命令写入命令寄存器（高将命令写入命令寄存器（高4位）位）digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);delayMicroseconds(1);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);/将命令写入命令寄存器（低将命令写入命令寄存器（低4位）位）temp=(command&0 x0f)4;for(i=DB0;i=10;i+)digitalWrite(i,temp&0 x80);temp=1;digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 delayMicroseconds(1);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);/end command write void LCD_Data_Write(int dat)/写数据函数写数据函数 int i=0,temp;digitalWrite(LCD1602_RS,HIGH);digitalWrite(LCD1602_RW,LOW);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);temp=dat&0 xf0;for(i=DB0;i=9;i+)第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 digitalWrite(i,temp&0 x80);temp=1;digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);delayMicroseconds(1);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);temp=(dat&0 x0f)4;for(i=DB0;i=10;i+)digitalWrite(i,temp&0 x80);temp=1;第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 digitalWrite(i,temp&0 x80);temp=1;digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);delayMicroseconds(1);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);temp=(dat&0 x0f)4;for(i=DB0;i=10;i+)digitalWrite(i,temp&0 x80);temp=1;第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);delayMicroseconds(1);digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);/end data writevoid LCD_SET_XY(int x,int y)/定位光标位置定位光标位置 int address;if(y=0)address=0 x80+x;else address=0 xC0+x;LCD_Command_Write(address);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void LCD_Write_Char(int x,int y,int dat)/向指定位置写入一个字符向指定位置写入一个字符 LCD_SET_XY(x,y);LCD_Data_Write(dat);void LCD_Write_String(int X,int Y,char*s)/向指定位置写入一个字符串向指定位置写入一个字符串 LCD_SET_XY(X,Y);/设置地址设置地址 while(*s)/写字符串写字符串 LCD_Data_Write(*s);s+;/end while /end function 第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理void setup(void)int i=0;for(i=6;i=12;i+)pinMode(i,OUTPUT);delay(100);LCD_Command_Write(0 x28);/4 线线 2 行行 5x7 delay(50);LCD_Command_Write(0 x06);delay(50);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 LCD_Command_Write(0 x0c);delay(50);LCD_Command_Write(0 x80);delay(50);LCD_Command_Write(0 x01);delay(50);void loop(void)/循环主体循环主体 LCD_Command_Write(0 x01);delay(50);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理 LCD_Write_String(3,0,str1);/第第1 行，第行，第4 个地址起个地址起 delay(50);LCD_Write_String(1,1,str2);/第第2 行，第行，第2 个地址起个地址起 delay(5000);LCD_Command_Write(0 x01);delay(50);LCD_Write_String(0,0,str3);delay(50);LCD_Write_String(0,1,str4);delay(5000);第第第第章章章章阿阿阿阿帝帝帝帝诺诺诺诺常常常常用用用用器器器器件件件件原原原原理理理理思考和练习：思考和练习：1、掌握识别色环电阻的方法。、掌握识别色环电阻的方法。2、掌握光敏电阻的工作原理。、掌握光敏电阻的工作原理。3、掌握蜂鸣器的工作原理。、掌握蜂鸣器的工作原理。4、掌握蜂鸣器发声原理。、掌握蜂鸣器发声原理。5、掌握二极管、三极管工作原理及使用。、掌握二极管、三极管工作原理及使用。6、掌握数码管的工作原理及使用。、掌握数码管的工作原理及使用。7、掌握、掌握1602液晶显示器的工作原理及使用。液晶显示器的工作原理及使用。