做一个基于单片机的下位机通信系统设计--L1602显示器

下位机通信系统可以使用串口通信来实现。在单片机中，需要使用UART模块来实现串口通信。L1602显示器是一种常见的字符型液晶显示器，可以通过单片机的GPIO口控制。

下面是一个基于ATmega328P单片机和L1602显示器的下位机通信系统设计：

1. 硬件设计：

- ATmega328P单片机：使用Arduino UNO开发板上的ATmega328P单片机。
- L1602显示器：连接到单片机的GPIO口，使用4位数据线和2位控制线进行控制。
- 串口模块：使用单片机内置的UART模块进行串口通信，连接到GPIO口。

2. 软件设计：

- 串口通信：使用UART模块进行串口通信，可以通过电脑或其他上位机设备发送指令给下位机。
- L1602显示器控制：使用GPIO口控制L1602显示器，可以显示各种状态和信息。

下面是一个简单的程序框架：

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

#define LCD_RS PD2
#define LCD_EN PD3
#define LCD_D4 PD4
#define LCD_D5 PD5
#define LCD_D6 PD6
#define LCD_D7 PD7

void lcd_command(unsigned char cmnd);
void lcd_data(unsigned char data);
void lcd_init(void);
void lcd_string(char *str);
void lcd_clear(void);

void uart_init(void);
void uart_putchar(char c);
char uart_getchar(void);

int main(void)
{
    uart_init(); // 初始化串口
    lcd_init(); // 初始化L1602显示器

    while(1)
    {
        char c = uart_getchar(); // 从串口读取一个字符

        // 处理接收到的命令
        switch(c)
        {
            case 'a':
                lcd_clear(); // 清屏
                break;
            case 'b':
                lcd_string("Hello World!"); // 显示字符串
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

void uart_init(void)
{
    // 设置波特率为9600，数据位为8位，无校验，停止位为1位
    UBRR0H = (unsigned char)(UBRR_VALUE>>8);
    UBRR0L = (unsigned char)UBRR_VALUE;
    UCSR0B = (1<<TXEN0)|(1<<RXEN0);
    UCSR0C = (1<<UCSZ01)|(1<<UCSZ00);
}

void uart_putchar(char c)
{
    while (!(UCSR0A & (1 << UDRE0))); // 等待发送缓冲区为空
    UDR0 = c; // 发送数据
}

char uart_getchar(void)
{
    while (!(UCSR0A & (1 << RXC0))); // 等待接收到数据
    return UDR0; // 返回接收到的数据
}

void lcd_command(unsigned char cmnd)
{
    PORTD = (PORTD & 0x0F) | (cmnd & 0xF0); // 发送高四位数据
    PORTD &= ~(1 << LCD_RS); // RS为0表示发送命令
    PORTD |= (1 << LCD_EN); // 使能
    _delay_us(1); // 延时
    PORTD &= ~(1 << LCD_EN); // 禁能
    _delay_us(100); // 延时

    PORTD = (PORTD & 0x0F) | ((cmnd << 4) & 0xF0); // 发送低四位数据
    PORTD |= (1 << LCD_EN); // 使能
    _delay_us(1); // 延时
    PORTD &= ~(1 << LCD_EN); // 禁能
    _delay_ms(2); // 延时
}

void lcd_data(unsigned char data)
{
    PORTD = (PORTD & 0x0F) | (data & 0xF0); // 发送高四位数据
    PORTD |= (1 << LCD_RS); // RS为1表示发送数据
    PORTD |= (1 << LCD_EN); // 使能
    _delay_us(1); // 延时
    PORTD &= ~(1 << LCD_EN); // 禁能
    _delay_us(100); // 延时

    PORTD = (PORTD & 0x0F) | ((data << 4) & 0xF0); // 发送低四位数据
    PORTD |= (1 << LCD_EN); // 使能
    _delay_us(1); // 延时
    PORTD &= ~(1 << LCD_EN); // 禁能
    _delay_ms(2); // 延时
}

void lcd_init(void)
{
    DDRD = 0xFF; // 设置PD2~PD7为输出
    _delay_ms(20); // 延时
    lcd_command(0x02); // 4位数据线，2行显示，5x7点阵
    lcd_command(0x28); // 4位数据线，2行显示，5x7点阵
    lcd_command(0x0C); // 开启显示，光标不显示
    lcd_command(0x06); // 光标右移
    lcd_command(0x01); // 清屏
    _delay_ms(2); // 延时
}

void lcd_string(char *str)
{
    while(*str)
    {
        lcd_data(*str++);
    }
}

void lcd_clear(void)
{
    lcd_command(0x01); // 清屏
    _delay_ms(2); // 延时
}

这个程序可以接收从串口发送过来的字符，根据不同的命令控制L1602显示器进行显示。比如，发送字符'a'可以清空屏幕，发送字符'b'可以在屏幕上显示"Hello World!"。