基于單片機圖形液晶顯示器接口畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 直接接地，不存在譯碼的問題。擴展 32K 程序存儲器的電路如圖 33 所示：圖 33 單片機系統擴展 32K 程序存儲器單片機擴展程序存儲器，/EA 引腳必須接地；由 P2 口和鎖存器共同組成 16 位的地址總線；P0 為數據總線； /PSEN 為控制總線。 27C256 是一個容量為32KBEPROM 芯片，它共有 28 個引腳，分別是：電源（VCC ） 、數字地（GND ） 、地址引腳（A14?A0） 、數據引腳（O7?O0） 、/片選信號（ /CE） 、輸出允許（/OE）和編程電源 Vpp。27C256 作為程序存儲器時，其地址引腳 A14?A0 分別接地址總線的A14?A0；數據引腳 D7?D0 分別接數據總線的 D7?D0；片選信號/CE 接地；輸出允許（/OE ）接程序選通允許/PSEN。VCC 接+5V 電源；GND 接數字地；Vpp 接+5V電源。（2）單片機系統數據存儲器（SRAM/EEPROM/Flash）的擴展單片機系統擴展數據存儲器按存儲器接口類型可分為兩種，即擴展并行接口的數據存儲器和擴展串行接口的數據存儲器。傳統的擴展數據存儲器的方法即是指擴展并行接口的數據存儲器。并行數據存儲器的擴展和程序存儲器的擴展方法基本相西安文理學院本科畢業設計（論文）第 10 頁同，即地址總線和數據總線的連接和程序存儲器完全一樣，訪問數據存儲器時的控制總線主要由/RD、/WR 等組成。SRAM、E2PROM、Flash 芯片都可以作為數據存儲器，單片機系統最常見的 SRAM 型數據存儲器有 6264（8KB ） 、62256（32KB）628128（128KB） ，前面提到的 AT28C6AT28C256 、AT29C256 等也都可用作外部 RAM，但用 E2PROM 和 FLASH 芯片作外部 RAM 時，寫操作的速度要比SRAM 慢得多。系統擴展 8KB 外部 RAM 的電路如圖 34 所示：圖 34 單片機系統擴展 8K 外部 RAM由于數據存儲器可讀、可寫，所以，數據存儲器芯片與程序存儲器芯片的最大區別是它都有一個寫信號引腳，圖 34 為擴展 6264 的原理圖。SRAM6264 的容量為8KB，有 28 個引腳，即電源和地引腳（Vcc、GND ） 、13 個地址引腳（A12 ?A0） 、8個數據引腳（O7?O0） 、2 個片選引腳（/CECE2 ） 、1 個寫信號引腳（/WE） 、1 個輸出允許（/OE）信號引腳，具體的引腳定義如圖 34 所示。一般情況下，當存儲器的“片選（/CE） ”信號無效時，O7?O0 為三態輸出。從圖 33 和圖 34 可以看出，并行接口的存儲器芯片引腳基本相同，大容量的芯片地址線增加，除了電源和地外，其余的引腳可分成三類，即接地址總線的引腳（An ?A0） 、接數據總線的引腳（O7? O0）以及接控制總線的引腳（/OE、/WE、/CE、/RD）等。單片機數據存儲器最大可擴展 64KB，可以用多片 SRAM 芯片實現，也可以用一片 64KB 容量的芯片實現，但需要注意，一般的單片機系統除了擴展外部 RAM，可能還需要擴展各種端口，如 A/D、D/A 轉換或用于鍵盤或顯示的 I/O 端口等，由于單片機系統的外部RAM 和端口是統一編址的，即是說如果一個地址用作外部存儲器單元，則將不能再用作端口地址，反之亦然，所以，實際應用中很少有擴展 64KB 外部 RAM 的，如果實際應用系統確實需要 64KB 或更大的外部 RAM 空間，則可以通過存儲器分頁技術或采用擴展串行接口的外部 RAM 解決。（3）單片機擴展存儲器電路圖西安文理學院本科畢業設計（論文）第 11 頁圖 35 單片機擴展存儲器電路圖西安文理學院本科畢業設計（論文）第 12 頁 內置 CM1286417 控制的液晶顯示模塊的硬件特性本設計用的就是內置 CM1286417 控制器的圖形點陣式液晶顯示控制器。該液晶顯示模塊由液晶顯示控制器 CM1286417 及其周邊電路、行驅動器 T6A40 組、列驅動器T6A39 組、液晶驅動偏壓電路、顯示存儲器以及液晶屏組成。CM1286417 的指令可帶一個、兩個參數，或無參數，則每條指令執行時指令必須檢測不同狀態位。CM1286417 廣泛應用于內置控制器的液晶顯示模塊。CM1286417 的最大特點是具有獨特的硬件初始值設置功能，顯示驅動所需的參數如占空比系數，驅動傳輸的字節書/行及字體選擇等均由引腳電平設置，這樣 CM1286417 的初始化在上電是就已經基本設置完成，軟件操作的主要精力就可以全部用于顯示畫面的設計上了。在內置 CM1286417 的液晶顯示模塊上已經實現了 CM1286417 與行、列驅動器及顯示緩沖區 RAM 的接口，同時也已用硬件設置了數據傳輸方式、顯示窗口長度、寬度等。CM1286417 是圖形點陣式液晶顯示控制器，能直接與 80 系列的 8 位微處理器接口。內置 CM1286417 的單屏點陣圖形液晶顯示模塊結構如圖 36 所示：電源線數據總線控制總線行驅動器組列驅動器組8K RAMAT89C51LCD液晶顯示屏圖 36（內置 CM1286417 的單屏點陣圖形液晶顯示模塊結構）此模塊的初始化設置一般由管腳設置完成，所以初始化時，由軟件編寫的指令就集中在顯示功能的設置上。CM1286417 的指令可帶一個、兩個參數，或無參數。若指令中含有參數，則每條指令執行時均須先送入參數，再送入指令代碼。由于狀態位作用不一樣，因此執行不同指令必須檢測不同狀態位。西安文理學院本科畢業設計（論文）第 13 頁 CM1286417 與單片機的接口電路本設計的接口電路中，CPU 采用的是 8051 芯片，液晶顯示模塊是 CM1286417 點陣式模塊。本文中的液晶模塊是 12864 點陣。CM1286417 模塊與 8051 之間的數據傳送可以通過串口方式，也可以通過并口方式來實現。CM1286417 模塊與 MPU8051 的并口方式下的接口圖見下圖（圖 48） 。其中：D0~D7 是 CM1286417 與 MPU 接口的數據總線，它與 8051 的 ~ 相連，用來傳送數據。 （本設計中 CM1286417 控制器的液晶顯示模塊與計算機的接口采用的是直接控制方式，所以 LCD 模塊和 8051 的 P0 口相連，讀寫線和 P3 口相連。 ）圖 48 （CM1286417 與 51 單片機的接口線路圖）/RD 和 /WR 是 CM1286417 的讀、寫選通信號，它們分別連接 8051 的讀和寫信號。/CE 是 CM1286417 的片選信號。 （由于并行接口只用于液晶顯示模塊，所以/CE 信號直接接地。 ）VO 是 CM1286417 需要的負電壓。 CM1286417 鍵盤接口設計鍵盤是一種常見的輸入設備，用戶可以向計算機輸入數據或命令。根據按鍵的識別方法分類，有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。通過硬件識別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過軟件識別的鍵盤稱非編碼鍵盤。非編碼鍵盤有兩種接口方式。西安文理學院本科畢業設計（論文）第 14 頁 獨立按鍵接口在單片機系統中，若所需按鍵數量少，可采用獨立式鍵盤。每只按鍵接單片機的一條 I/O 線，通過對輸入線的查詢，即可識別出各按鍵的狀態。如圖 49 所示。4 只按鍵分別接在 MCS－51 單片機的 ～。無按鍵按下時， ～ 線上均輸入高電平。當某鍵按下時，與其相連的 I/O 線將得到低電平輸入。 單片機 S1S2S3S4圖 49 獨立鍵盤接口 按鍵去抖動按鍵在閉合和斷開時，觸點會存在抖動現象：穩定閉合按下抖動 釋放抖動理想波形實際波形西安文理學院本科畢業設計（論文）第 15 頁圖410 鍵盤開關波形采用軟件來消除按鍵抖動的基本思想是：在第一次檢測到有按鍵按下時，該按鍵所對應飛行線為低電平，執行一段延時10ms的子程序，確認該行線電平是否仍然低電平，如果仍為低電平，則確認為該行確實有鍵按下。當按鍵松開時，行線的低電平變為高電平，執行一段延時10ms的子程序后，檢測該行線為高電平，說民航按鍵確實已經松開。采用以上措施消除按鍵抖動的影響。西安文理學院本科畢業設計（論文）第 16 頁第四章 系統軟件設計 設計思路由實現功能可以看出，本設計中需要用到西文顯示、漢字顯示、繪圖等子程序。首先，要實現西文/漢字的顯示，需要三個子程序：創建字模，寫入字模，顯示西文或漢字。ML1286417 實現西文/漢字的顯示有三種方式：文本顯示，圖形顯示和文本屬性顯示。由于繪圖只能使用圖形顯示，因此在本設計中采用圖形顯示方法來實現西文/漢字的顯示。其次，要實現繪圖，需要由繪點子程序實現。繪圖功能則是通過連續使用繪點子程序實現的。最后，還需要用到初始化子程序、清屏子程序。同時狀態字的檢測和指令的寫入、數據的自動寫、數據的一次寫等子程序也是必不可少的。由于每進行一次操作都需要檢測狀態字，所以可以把狀態字檢測程序做成通用程序方便調用。初始化程序和清屏幕程序主要完成 ML1286417 的初始化和屏幕清除功能。西文/ 漢字的顯示首先需要創建字模，然后將字模寫入 ML1286417 中，最后再在屏幕上顯示出來。 實現功能隨著顯示技術發展的日新月異，液晶顯示器因其功耗低、重量輕而成為便攜式應用中的主流顯示技術。本設計將實現的主要功能如下：（1）顯示阿拉伯數字，英文字母，常見符號等；（2）在指定顯示區域中顯示漢字或西文；（3）全屏顯示圖片；（4）按鍵翻頁； 系統時序 單片機的時序圖時序就是進行某種操作時，各種數據、控制信號先后出現的順序。單片機的工作時序是個很重要的概念，了解時序是進行硬件電路設計的第一步運行單片機程序時，總是按照取指、譯碼、執行，再取指、再譯碼、再執行的順序進行。為了說明 CPU 的時序，把 12 個振蕩周期稱為一個機器周期，2 個振蕩周期被稱為一個狀態（state） ，每個狀態中，前一個振蕩周期被稱為相（Phase）1，第二個振蕩周期被稱為相（Phase）2，這樣任何一個振蕩周期都可以用 SiPj（i=1 ?6。j=1?2）來表示。 ALE 信號總是在一個機器周期的S1PS2P1 和 S4PS5P1 被激活。單周期指令總是從 S1P2 開始取指，當操作碼被鎖存到指令寄存器時，如果是雙字節指令，在同一機器周期的 S4 讀第二個字節代碼；如果是個單字節指令，在 S4 仍會讀一次，但這次讀到的內容將被忽略或丟棄。在任何情況下，指令都是在 S6P2 執行完畢。單周期、單字節指令和單周期、雙字節指令的取指、執行過程如圖 41 的（A） （B）所示。AT89S51 單片機的指令中，大多數指令都是單周西安文理學院本科畢業設計（論文）第 17 頁期或雙機器周期指令，只有乘法指令（MUL，multiply）和除法指令（DIV，divide）需要四個機器周期才能完成。單字節雙周期指令的取指、執行時序如圖 42（C）所示。共有四次取指，但只有第一次是有效的，后三次都被丟棄。在這類指令中，有一個例外，即 MOVX 指令，它的取指和執行時序如圖 42（D）所示，當讀取和執行 MOVX 指令時，在第二個機器周期的沒有了兩次取指操作，并且，在第二個機器周期的 S1PS2P1 期間，ALE 信號也不會出現。圖 41CPU 取指令讀指令時序（A） （B）圖 42CPU 取指令讀指令時序（C） （D） CM1286417 的讀寫操作時序圖1．寫操作時序（如圖 43 所示）西安文理學院本科畢業設計（論文）第 18 頁圖 43 寫操作時序圖（如圖 44 所示）圖 44 讀操作時序圖（如表 41 所示）西安文理學院本科畢業設計（論文）第 19 頁表 41 系統程序本系統根據硬件設計，主要部分由三大模塊組成：T6963C 驅動程序設計，鍵盤掃描程序設計，字模程序設計等；下面就分開來說明各個模塊的設計。西安文理學院本科畢業設計（論文）第 20 頁 主程序流程圖（如圖 45 所示）入口設置堆棧地址初始化清屏西文/漢文顯示繪圖結束圖 45 主程序流程圖西安文理學院本科畢業設計（論文）第 21 頁 判斷狀態字流程圖（如圖 46 所示）STA1=0STA1=1STA3=3數據寫操作NNN圖 46 判斷狀態字流程圖西安文理學院本科畢業設計（論文）第 22 頁 指令寫入流程圖（如圖 47 所示）判斷 S0、S1 狀態雙參數入口參數 D1 寫入數據通道判 S0、S1 狀態參數 D2 寫入數據通道判 S0、S1 狀態指令代碼寫入指令通道返回單參數入口無參數入口圖 47 指令寫入流程圖西安文理學院本科畢業設計（論文）第 23 頁 數據寫入流程圖（如圖 48 所示）入口顯示地址指針設置判 S0、S1 狀態寫入數據自動寫指令代碼數據寫操作判狀態位 S3結束？寫入退出自動寫方式指令返回N圖 48 數據寫入流程圖西安文理學院本科畢業設計（論文）第 24 頁 各功能子程序模塊（1）數據一次寫入流程圖（如圖 49 所示）入口判 S0、S1 狀態顯示地址指針設置數據寫操作寫入數據一次寫指令代碼返回圖 49 數據一次寫入流程圖（2）