液晶显示应用课设报告

陕西理工学院课程设计第1页共16页引言当今是一个信息化的时代，信息的重要性是不言而喻的，获取手段显得尤其重要。人们所接受的信息有70%来自于人的视觉，无论用何种方式获取的信息最终需要有某种显示方式来表示。在各种显示技术中，以液晶显示器LCD(LiquidCrystalDisplay)为代表的平板显示器发展最快、应用最广。LCD是典型的光电器件，它以材料科学为基础，综合利用了精密机械、光电及计算机技术，并正在微机械、微光学、纤维光学等前沿领域研究基础上，向高集成化、智能化方向发展。液晶显示模块(LCM即LiquidCrystalDisplayModule)是将液晶显示器件(LCD)、连接件、控制、驱动电路和PCB电路板、背光源、结构件装配在一起的组件。由于点阵型液晶显示器的引线众多，用户使用极不方便，所以制造商将点阵型液晶显示器件和驱动器做在一块板子上成套出售，这种产品称为液晶显示模块或模组。液晶显示技术的普及应用和发展，给仪器、设备的小型化及智能化带来了光辉的前景，特别是点阵图形式液晶显示模块，它具有体积小、重量轻、低电压、底功耗之优点，因而在显示内容和显示功能等方面表现出了独特的性能。由于液晶显示器已成为日常工作和生活中各种显示仪器、仪表、和袖珍电子产品的重要组成部分，因此对于点阵图形液晶显示器件（模块）的开发、设计、应用和研究具有重要意义。该设计是基于LCD的广泛应用，用AT89S51为控制中心，用LCD为显示器，实现了汉字的显示的功能。陕西理工学院课程设计第2页共16页1.液晶显示的方案介绍1.1方案一本方案选择AT89C51为核心控制元件，以AMPIRE128×64LCD为显示元件，设计制作了一个日常生活中用到的LCD显示系统。用AT89C51单片机通过写入相应的程序，控制12864LCD显示器显示出相应的文字，P0.0～P0.7分别接AMPIRE128×64的DB0～DB7数据端口P3.0接LCD的读写使能端E,P3.1接LCD的读写端口R/W,P3.2接数据命令选择口RS，XTAL1、XTAL2接震荡电路，RST接复位电路，EA接高电平，LCD上的VO、RST接电源+5V，GND接地。用编译软件KeiluVision4编辑C源程序，经过编译连接生成十六进制文件，把生成的十六进制文件加载在仿真软件Proteus里面就可一进行仿真了。其模块图如图1.1.图1.1方案一模块图1.2方案二该方案用AT89C51控制LCD显示系统，外设两个按钮来控制显示的方式，对于按钮的工作方式可以是中端也可以是查询，在该方案中选择外部中断，用单片机的P2口的低五位来作为LCD的显示控制端，即控制LCD使能端，读写控制端，数据指令选择端及两个选屏端。12864LCD显示屏被分了两部分，即左半屏和右半屏，分别由CS1和CS2来控制，RST接复位电路，EA接高电平，LCD上的VO、RST接电源+5V，GND接地。图1.2方案二模块图AT89C51液晶显示电路输入电路AT89C51AT89C51程序运行液晶显示外设按钮陕西理工学院课程设计第3页共16页1.3对比选择由于方案一较容易实现，用到的元器件及导线又少，硬件电路简单，相应的软件程序设计也比较简单，并且方案一可以实现方案二所能实现的结果，所以根据实验的从优从简原则，优先选择方案一。1.4总体设计2.硬件电路设计2.1硬件电路总电路图图2.1电路硬件原理图由上图可知，用AT89C51单片机通过写入相应的程序，控制12864LCD显示器显示出相应51系列单片机系统亮度控制电路液晶显示晶振电路复位电路图1.3线路原理框图XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51CS11CS22GND3VCC4V05RS6R/W7E8DB09DB110DB211DB312DB413DB514DB615DB716RST17-Vout18LCD1AMPIRE128X64R110kC1100pC233pC333pX1CRYSTAL陕西理工学院课程设计第4页共16页的文字，P0.0～P0.7分别接AMPIRE128×64的DB0～DB7数据端口，P3.0接LCD的读写使能端E,P3.1接LCD的读写端口R/W,P3.2接数据命令选择口RS，XTAL1、XTAL2接震荡电路，RST接复位电路，EA接高电平，LCD上的VO、RST接电源+5V，GND接地。当开关闭合复位电路接通后，夜晶显示器上可以显示出与程序相对应的所要求显示的内容，即达到了实验的要求和目的。2.2AT89C51芯片介绍2.2.1AT89C51用户系统AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgrammableandEraseableReadOnlyMemory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能：1.与MCS-51微控制器产品系列兼容。2.片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器。2.2.2引脚介绍：图2.2AT89C51引脚图(1)P0端口[P0.0-P0.7]P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。对内部程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。陕西理工学院课程设计第5页共16页(2)P1端口[P1.0－P1.7]P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部程序存储器编程时，接收低8位地址信息。(3)P2端口[P2.0－P2.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。(4)P3端口[P3.0－P3.7]P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。除此之外P3端口还用于一些专门功能。（5）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。（6）ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。（7）/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。（8）/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。（9）XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。（10）Vcc40电源端，GND20接地端，工作电压为5V。2.3LCD液晶显示器图2.3128x64点阵图形液晶模块的内部结构LCD液晶显示器我选择的是AMPIRE128×64的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字陕西理工学院课程设计第6页共16页及图形，图形液晶显示显示器如图2.3所示。CS11CS22GND3VCC4V05RS6R/W7E8DB09DB110DB211DB312DB413DB514DB615DB716RST17-Vout18LCD2AMPIRE128X64图2.3LCD管脚图AMPIRE128×64液晶显示器的各管脚功能列表如下：管脚号管脚电平说明1CS1H/L片选择信号，低电平时选择前64列2CS2H/L片选择信号，低电平时选择后64列3GND0V逻辑电源地4VCC5.0V逻辑电源正5V0LCD驱动电压，应用时在VEE与V0之间加一2K可调电阻6RSH/L数据\指令选择：高电平：数据D0-D7将送入显示RAM；低电平：数据D0-D7将送入指令寄存器执行7R/WH/L读\写选择：高电平：读数据；低电平：写数据8EH/L读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据9DB0H/L数据输入输出引脚10DB1H/L数据输入输出引脚11DB2H/L数据输入输出引脚12DB3H/L数据输入输出引脚13DB4H/L数据输入输出引脚14DB5H/L数据输入输出引脚15DB6H/L数据输入输出引脚16DB7H/L数据输入输出引脚17RSTL复位信号，低电平有效18VOUT-10VLCD驱动电源陕西理工学院课程设计第7页共16页2.4晶振电路图2.4晶振电路图XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。一个晶体振荡器，接在单片机内部的振荡电路上，两个电容是起振电容，频率越高，应该越小.。2.5复位电路图2.5复位电路图在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。如上图2.5所示复位电路，由于复位时高电平有效，当刚接上电源的瞬间，电容C3两端相当于短路，即相当于给RESET引脚一个高电平，等充电结束时（这个时间很短暂），电容相当于断开，这时已经完成了复位动作。一般分为手动复位和上电复位两种：1）手动复位的复位电路就是当按键按下去的时候，即给予一个高电平，同样可以完成复位动作。陕西理工学院课程设计第8页共16页2）上电复位，可以理解成加上电源就复位了，至于其他复位当然还有很多，不同的系统对复位的准确性和可靠性要求不一样。3．系统软件设计3.1系统总体流程图图3.1主程序流程图液晶显示模块输入高电平复位，然后液晶显示器的内部会有5MS的缓冲，下一步LCD液晶显示屏进行初始化，由AT89C51控制液晶显示器模块，写入程序，屏幕首先清屏，清屏完后，开始显示文字。3.2文字显示流程图初始化指针指向数组首地址写汉字程序1，3行写汉字2，4行清屏开显示指令清屏关显示指令功能设定图3.2LCD显示主程序流程图图3.3初始化子程序流程图上电复位延时5ms初始化LCD清屏显示显示文字陕西理工学院课程设计第9页共16页判断屏幕是否忙使能有效设置RS和R/W状态使能信号关闭写数据指令将数据送人P4关闭使能信号将P4设置状态为读入是否循环等待使能读状态指令使能信号开送数据指令判忙使能信号关图3.4写指令子程序流程图图3.5送数据子程序流程图使用图形液晶模块以点阵形式来显示汉字和图形，每8个点组成1个字节，每个点用一个二进制位表示，存1的点显示时在屏上显示一个亮点，存0的点则在屏上不显示，最常用的16×16的汉字点阵由32个字节组成。以应用较为普及的液晶显示驱动控制器12864为例，在液晶屏上横向8个点为1个字节数据，则每一个汉字由16×16点阵字模组成，通过字模提取软件按照先左后右，先