基于單片機的lcd點陣顯示屏的設計畢業論文(文件)

　

【正文】 而訪問外部數據存儲器時，將不被激活。為了執行內部程序指令，應該接 VCC。 特殊功能寄存器 在 STC89C52RC片內存儲器中， 80H～ FFH共 128個單元位特殊功能寄存器 （ SFR） ，SFR的地址空間。 不應將 “1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復位后這些單元數值總是 “0”。對于 89C52，如果 EA 接 VCC，程序先從內部存儲器（地址為 0000H—1FFFFH）開始，接著從外部尋址， 尋址范圍為：20xxH—FFFFH。當一條指令訪問高于 7FH 的地址河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 14 時，尋址方式決定 CPU 訪問高字節 RAM 還是特殊功能寄存器空間。 IE 還包括一個中斷總控制位 EA，它能禁止所有中斷。 單片機復位電路原理是在單片機的復位引腳 RST 上外接電 阻和電容，實現上電復位。 （ 2） 按鍵復位：按鍵復位就是在復位電 容上并聯一個開關，當開關按下時電容被放電、RST 也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復位。有些晶 振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱為壓控振蕩器 （ VCO） 。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持同步。由于 LCD 具有低工作電壓、微功耗、體積輕薄、適于 LSI 驅動、易于實現畫面顯示、全色顯示性能優良等特點已被公認為是媒體時代的關鍵器件。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發光管、 LED 數碼管、液晶顯示器 [10]。數字式接口液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。與傳統的陰極射線管（ CRT）相比， LCD 占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。無論是筆記本電腦還是桌面系統，采用的 LCD 顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。在控制 LCD1602 過程中主要是通過LCD1602 顯示模指令和單片機的中斷嵌套來實現的。 液晶顯示的驅動就是用來調整施加在液晶顯示器件電極上的電位信號的相位、峰值、頻率等，建立驅動電場，以實現液晶顯示器件的顯示效果 [13]。其中段位式 LCD 和字符式 LCD只能用于字符和數字的簡易顯示，而不能夠滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而 點陣式LCD 不僅可以顯示字符、數字，還可以顯示各種圖形、曲線和漢字，并且可以實現屏幕上河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 19 下左右滾動，動畫功能，分區開窗口，反轉，閃爍等功能。一般 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 所示： 圖 字符型液晶顯示器實物圖 LCD1602 的基本參數及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖 所示： 圖 1602LCD 尺寸圖 河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 20 LCD1602 主要技術參數 顯示容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說明 LCD1602 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，引腳圖如圖 所示： 圖 LCD1602 引腳圖 各引腳接口說明如表 所示 : 表 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數據 /命令選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15 BLA 背光源正極 8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 21 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 5 腳： R/W 為讀 寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第 15 腳：背光源正極。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 D： 控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 8： DDRAM 地址設置。 與 HD44780 相兼容的芯片時序表 所示 ： 表 基本操作時序表 讀狀態 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=狀態字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0—D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數據 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=數據 寫數據 輸入 RS=H， R/W=L， D0—D7=數據， E=高脈沖 輸出 無 讀寫操作時序如圖 和圖 所示： 河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 23 圖 讀操作時序 圖 寫操作時序 LCD1602 的 RAM 地址映射及標準字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 1602 液晶模塊內部的字符發生存儲器 （ CGROM） 已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文 字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H） ，顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A”。由于 LCD1602 的字符有相應的字符代碼，不用編寫字庫 [15],因此在設計時對方案的選擇就只考慮單片機與顯示器的數據傳送類型，即串行通信和并行通信。主要特點：一是同時并行傳送的二進位數就是數據寬度；二是在計算機與外設間采用應答式的聯絡信號來協調雙方的數據操作。因本程序 涉及的模塊較多，所以程序編寫也采用模塊化設計，本系統的軟件主要采用 C 語言編寫。 （ 2） 運算符豐富 C 的運算符包含的范圍很廣泛，共有種 34 個運算符。能用來實現各種復雜的數據類型的運算。 （ 4） C 是結構式語言 結構式語言的顯著特點是代碼及數據的分隔化 ,即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。程序調試的難點在于設計的功能模塊過多，程序結構比較復雜，使得調試起來比較費時間。 運行 Keil 軟件需要 16MB 或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN WINWINXP 等操作系統。 （ 3） 用項目管理器生成各種應用文件。如實物圖 所示： 河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 31 圖 實物圖 在 LCD1602 中正確顯示了字符信息，符合設計的要求。基本符合預期設想，可以在實際中得到應用。還培養了我們勇于探索，嚴格推理，用實踐去檢驗理論的嚴謹的治學態度。 在設計中，涉及的知識面很廣泛，能力要求包括：運用理論去處理問題的能力，實驗能力，外語水平，計算機運用水平，書面及口頭表達能力等，想在短時間內在這么多方面都做的很好很不現實，這時團隊的力量就顯得很重要了，在共同合作的過程中，又提高了我對同學友愛、團結、協作攻關，一起開拓進取 的基本素質。但是在查閱資料的過程中，又培養了我從文獻、科學實驗、生產實踐、和調查研究中獲取知識的能力，提高了我借助別人的經驗，從別人的科 研成果中尋求解決問題新途徑的能力，同時，也讓我認識到，要尊重他人的知識產權。在實際 制作的過程當中，通過對電路方案的確定，提高了我分析電路的能力，當然，在設計電路的過程中，由于自己知識的匱乏，也遇到了很多困難。 河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 32 總 結 本文通過分析 LCD 顯示屏的技術發展現狀，根據實際應 用需求，通過對 LCD 顯示屏硬件組成以及各部件的分析、各部件之間的關系的分析，確定了控制系統的硬件組成模塊以及各模塊的功能，又通過了解 LCD 點陣顯示屏結構，對 STC89C52 單片機、 LCD 點陣結構和管腳、以及一系列所用元件的介紹，完整地設計了 LCD 顯示屏控制系統。 河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 30 （ 5） 編程操作。選擇芯片，確定選項。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變為機器碼， Keil 軟件是目前最流行開發MCS51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 C 語言是以函數形式提供給用戶的 ,這些函數可方便的調用 ,并具有多種循環、條件語句控制程序流向 ,從而使程序完全結構化。另外 C 語言具有強大的圖形功能 , 支持多種顯示器和驅動器。從而使 C 的運算類型極 其豐富表達式類型多樣化，靈活使用各種運算符可以實現在其它高級語言中難以實現的運算。它把高級語言的基本結構和語句與低級語言的實用性結合起來。單片機與外部設備之間也通常采用 8 位并行 I/O 接口進行短距離的通信其傳輸距離近，傳送方式 較單一 ，每次傳送一個字或一個字節。由于串行通信是數據的逐位順序傳送，在進行通信時，只需一根傳輸線，其傳送的數據位多且通信距離長。 顯示電路采用 LCD1602 液晶顯示，如圖 所示，圖中只畫出了其相應的接口，3 腳用于調節 LCD1602 的背光 , 6 為 LCD1602 的控制口，用于控制其寫入或是讀出指令， 7 至 14 腳為 LCD1602 的數據口，將數傳送到 LCD1602 中。 在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。 指令 10：寫數據。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10的點陣字符。高電平表示有效，低電平則無效。 接口信號說明 接口信號說明 如 表 所示： 表 接口信號說明 編號 符號 引腳說明 編號 符 號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數據 /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BAL 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極 LCD1602 的 指令說明及時序 1602 液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令，如表 所示： 表 控制命令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發生存貯器址 0 0 0 1 字符發生存貯器地址 8 置數據存貯器地址 0 0 1 顯示數據存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數器地址 河南師范大學新聯學院本科畢業 設計 22 10 寫數到 CGRAMDDRAM） 1 0 要寫的數據內容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數 1 1 讀出的數據內容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高 ,對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 1602 字符型 LCD 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式 LCD，目前常用16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。對于 TN 及 STNLCD 一般采用靜態驅動或多路驅動電極度數必須與顯示筆段數相同，因而用途不如多路驅動廣。 LCD 的驅動方式 液晶的顯示是由于在顯示像素上施 加了電場的緣故，而這個電場則由顯示像素前后兩電極上的點位信號合成產生，在顯示上是非常容易的事，但直流電場將導致液晶材料的化學反應和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示壽命，因此必須建立交流驅動電場，并且要求這個交流電場中的直流分量越小越好，通常要