基于单片机的lcd显示系统设计课程设计 大学论文.docx
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基于单片机的lcd显示系统设计课程设计大学论文
课程设计(论文)
题目名称基于单片机的LCD显示系统设计
课程名称单片机原理及在电气测控学科中的应用
学生姓名陈璟
学号0941201216
系、专业电气工程系、09电气测控类
指导教师陈源
2011年6月30日
邵阳学院课程设计(论文)任务书
年级专业
电气工程系
学生姓名
陈璟
学号
0941201216
题目名称
基于单片机的LCD显示系统设计
设计时间
2011年6月20日—2011年7月1日
课程名称
单片机原理及在电气测控学科中的应用
课程编号
121200105
设计地点
数字控制与PLC实验室(305)
一、课程设计(论文)目的
课程设计是在校学生素质教育的重要环节,是理论与实践相结合的桥梁和纽带。
单片机课程设计,要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案,解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象.《单片机课程设计》是继《电子技术》、和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程,其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识,独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。
二、已知技术参数和条件
设计要求掌握单片机的基本原理;掌握具有一定功能电路的设计;掌握程序设计的方法。
1、51系列单片机
2、12864LCD
3、按键
三、任务和要求
设计LCD显示系统,要求如下:
1、设计12864LCD与单片机的显示接口电路。
2、至少设置两个按键,按下不同的按键,显示不同的内容,要求所显示内容为汉字。
在此基础上请任意发挥。
注:
1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效;
2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件(包括实验室、主要仪器设备等)
1、李华.MCS-51系列单片机实用接口技术(第2版).北京航空航天大学出版社,2001
2、单片机实验与实践教程,北京航空航天大学出版社,何立民等2004年7月
3、求是科技.单片机典型模块设计实例导航(第2版).人民邮电出版社,2008
4、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL软件,WAVE软件
5、数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”。
5、进度安排
2010年6月20日-21日:
收集和课程设计有关的资料,熟悉课题任务何要求
2010年6月22日:
总体方案设计
2010年6月23日-24日:
硬件电路设计
2010年6月25日-26日:
软件设计
2010年6月27日-29日:
系统调试改进
2010年6月30日:
整理书写设计说明书
2010年7月1日:
答辩并考核
六、教研室审批意见
教研室主任(签字):
年月日
七|、主管教学主任意见
主管主任(签字):
年月日
八、备注
指导教师(签字):
学生(签字):
邵阳学院课程设计(论文)评阅表
学生姓名陈璟学号0941201216
系电气工程系专业班级电本三班
题目名称基于单片机的LCD显示系统设计
课程名称单片机原理及在电气测控学科中的运用
一、学生自我总结
在这将近一个月的不断学习中,我知道了更多关于AT89C52的知识。
在老师的指导和同学们的帮助下,我完成了这次的单片机课程设计——基于单片机89C52的LCD显示系统设计。
在此次课程设计中,我接触到了以前从未接触过的知识,也是在书本上学不到的知识。
在不断地探索和追求中,我发现知识是无穷无尽的。
通过这次课程设计,我知道了实际操作的重要性,在以后的学习中生活我会更加注意实际操作。
学生签名:
年月日
二、指导教师评定
评分项目
平时成绩
论文
答辩
综合成绩
权重
30
40
30
老师填写等级:
优、良、中、及格、不及格
单项成绩
指导教师评语:
指导教师(签名):
年月日
注:
1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的“任务书”页后面;
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
摘要
本文讲述的是一种基于AT89C52单片机实现控制的LCD液晶显示屏。
硬件系统由单片机系统和液晶显示系统组成,PC机进行显示内容的编辑和字模数据的提取;液晶显示系统由主控模块和LCD液晶显示模块接口电路组成,主控模块负责接收单片机字模数据并控制各显示模块工作,显示模块以主控制器为核心,控制LCD液晶显示屏显示。
关键字:
AT89C5212864LCD液晶显示器
Abstract
ThisarticledesignswithdevelopsonekindbasedonAT89C51SCM(SingleChipMicrocomputer)controlLCDdisplaymonitor.ThissystemiscomposedbyonSCMsystemandLCDdisplaysystem,andthePCmachinecarriesonthedemonstrationcontenttheeditionandmatrixdatawithdrawing;LCDdisplaysystemcontrolsthemoduleandcertainLCDbythehostdemonstrated,thehost‘sdutyistoreceivetheSCMmatrixdataandcontrolseachdemonstrationmoduleworkandcontrolstheLCDdisplaymonitordisplay.
Keyword:
LCDAT89C51SCM(SingleChipMicrocomputer)
一.液晶显示
1.112864液晶简介
液晶(LiquidCrystal,简称LC)是一种高分子材料,因为其特殊的物理、化学、光学特性,20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。
人们熟悉的物质状态(又称相)为气、液、固,较为生疏的是电浆和液晶(LiquidCrystal,简称LC)。
液晶相要具有特殊形状分子组合始会产生,它们可以流动,又拥有结晶的光学性质。
液晶的定义,现在已放宽而囊括了在某一温度范围可以是现液晶相,在较低温度为正常结晶之物质。
而液晶的组成物质是一种有机化合物,也就是以碳为中心所构成的化合物。
同时具有两种物质的液晶,是以分子间力量组合的,它们的特殊光学性质,又对电磁场敏感,极有实用价值。
1.212864的基本特点
液晶显示(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无法比拟的优点,近几年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。
LCD可分为段位式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。
其中,段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字的简单显示,不能满足图形曲线和汉字显示的要求;而点阵式LCD不仅可以显示字符、数字,还可以显示各种图形、曲线及汉字,并且可以实现屏幕上下左右滚动,动画功能,分区开窗口,反转,闪烁等功能,用途十分广泛。
1.3液晶显示的原理
液晶显示材料最常见的用途是电子表和计算器的显示板,为什么会显示数字呢?
原来这种液态光电显示材料,利用液晶的电光效应把电信号转换成字符、图像等可见信号。
液晶在正常情况下,其分子排列很有秩序,显得清澈透明,一旦加上直流电场后,分子的排列被打乱,一部分液晶变得不透明,颜色加深,因而能显示数字和图象。
12864LCD是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。
可完成图形显示,也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。
主要技术参数和性能:
1.电源:
VDD:
+5V;模块内自带-10V负压,用于LCD的驱动电压。
2.显示内容:
128(列)×64(行)点
3.全屏幕点阵
4.七种指令
5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线
6.占空比1/64
7.工作温度:
-10℃∽+50℃,存储温度:
-20℃∽+70
模块主要硬件构成说明
图1-1结构框图
IC3为行驱动器。
IC1,IC2为列驱动器。
IC1,IC2,IC3含有以下主要功能器件。
了解如下器件有利于对LCD模块之编程。
1.指令寄存器(IR)
IR是用于寄存指令码,与数据寄存器数据相对应。
当D/I=0时,在E信号下降沿的作用下,指令码写入IR。
2.数据寄存器(DR)
DR是用于寄存数据的,与指令寄存器寄存指令相对应。
当D/I=1时,在下降沿作用下,图形显示数据写入DR,或在E信号高电平作用下由DR读到DB7∽DB0数据总线。
DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。
3.忙标志:
BF
BF标志提供内部工作情况。
BF=1表示模块在内部操作,此时模块不接受外部指令和数据。
BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据。
利用STATUSREAD指令,可以将BF读到DB7总线,从检验模块之工作状态。
4.显示控制触发器DFF
此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。
DFF=1为开显示(DISPLAYOFF),DDRAM的内容就显示在屏幕上,DFF=0为关显示(DISPLAYOFF)。
DDF的状态是指令DISPLAYON/OFF和RST信号控制的。
5.XY地址计数器
XY地址计数器是一个9位计数器。
高3位是X地址计数器,低6位为Y地址计数器,XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针,X地址计数器为DDRAM的页指针,Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。
X地址计数器是没有记数功能的,只能用指令设置。
Y地址计数器具有循环记数功能,各显示数据写入后,Y地址自动加1,Y地址指针从0到63。
6.显示数据RAM(DDRAM)
DDRAM是存储图形显示数据的。
数据为1表示显示选择,数据为0表示显示
非选择。
DDRAM与地址和显示位置的关系见DDRAM地址表(见第6页)。
7.Z地址计数器
Z地址计数器是一个6位计数器,此计数器具备循环记数功能,它是用于显示行扫描同步。
当一行扫描完成,此地址计数器自动加1,指向下一行扫描数据,RST复位后Z地址计数器为0。
Z地址计数器可以用指令DISPLAYSTARTLINE预置。
因此,显示屏幕的起始行就由此指令控制,即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。
此模块的DDRAM共64行,屏幕可以循环滚动显示64行。
1.412864液晶显示动态指标及术语
并行接口模块说明:
表1-1
管脚号
管脚名称
电平
管脚功能描述
1
VSS
0V
电源地
2
VCC
3.0+5V
电源正
3
V0
-
对比度(亮度)调整
4
RS(CS)
H/L
RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据
RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据
5
R/W(SID)
H/L
R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0
R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR
6
E(SCLK)
H/L
使能信号
7
DB0
H/L
三态数据线
8
DB1
H/L
三态数据线
9
DB2
H/L
三态数据线
10
DB3
H/L
三态数据线
11
DB4
H/L
三态数据线
12
DB5
H/L
三态数据线
13
DB6
H/L
三态数据线
14
DB7
H/L
三态数据线
15
PSB
H/L
H:
8位或4位并口方式,L:
串口方式(见注释1)
16
NC
-
空脚
17
/RESET
H/L
复位端,低电平有效(见注释2)
18
VOUT
-
LCD驱动电压输出端
19
A
VDD
背光源正端(+5V)(见注释3)
20
K
VSS
背光源负端(见注释3)
*注释1:
如在实际应用中仅使用并口通讯模式,可将PSB接固定高电平,也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。
*注释2:
模块内部接有上电复位电路,因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。
*注释3:
如背光和模块共用一个电源,可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。
指令说明
指令表
表1-2
指
指令码
功能
令
W/R
D/I
DD7
DD6
DD5
DD4
DD3
DD2
DD1
D0
显示ON/OFF
0
0
00
00
01
01
01
11
11
1/0
控制显示器的开关,不影响DDRAM中数据和内部状态
显示起始行
0
0
11
11
显示起始行
(0····63)
指定显示屏从DDRAM中哪一行开始显示数据
设置X地址
0
0
11
00
11
11
11
X:
0···7
设置DDRAM中的页地址(X地址)
设置Y地址
0
0
00
11
Y地址(0···63)
设置地址(Y地址)
读
状
态
1
0
B
U
S
Y
U
00
OON/
OFF
R
S
T
S
R
S
T
00
00
00
0
读取状态
RST1:
复位0:
正常
ON/OFF1:
显示开0:
显示关
BUSY0:
READY1:
INOPERATION
写显示数据
0
1
显示数据
将数据线上的数据DB7∽DB0写入DDRAM
读显示数据
1
1
显示数据
将DDRAM上的数据读入数据线DB7∽DB0
1.显示开关控制(DISPLAYON/OFF)
代码
R/W
D/I
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
形式
0
0
0
0
1
1
1
1
1
D
D=1:
开显示(DISPLAYON)意即显示器可以进行各种显示操作
D=0:
关显示(DISPLAYOFF)意即不能对显示器可以进行各种显示操作
2.设置显示起始行
代码
R/W
D/I
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
形式
0
0
1
1
A5
A4
A3
A2
A1
A0
前面在Z地址计数器一节已经描述了显示起始行是由Z地址计数器控
制的。
A5∽A0的6位地址自动送入Z地址计数器,起始行的地址可以是0∽63的任意一行。
例如:
选择A5∽A0是62,则起始行与DDRAM行的对应关系如下:
DDRAM行:
62630123·····················2829屏幕显示行:
123456·····················3132
3.设置页地址(页地址)
代码
R/W
D/I
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
形式
0
0
1
0
1
1
1
A2
A1
A0
所谓页地址就是DDRAM的行地址,8行为一页,模块共64行即8页,A2
∽A0表示0∽7页。
读写数据对地址没有影响,页地址由本指令或RST信号
改变复位后页地址为0。
页地址与DDRAM的对应关系见DDRAM地址表。
4.设置Y地址(SETYADDRESS)(行地址)
代码
R/W
D/I
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
形式
0
0
0
1
A5
A4
A3
A2
A1
A0
此指令的作用是将A5∽A0送入Y地址计数器,作为DDRAM的Y地址指针。
在对DDRAM进行读写操作后,Y地址指针自动加1,指向下一个DDRAM单元。
DDRAM地址表:
表1-3
CS1=1
CS2=1
Y=
0
1
···
62
63
0
1
···
62
63
行号
DB0
DB0
DB0
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
0
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
X=0
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
7
DB0
DB0
DB0
DB0
DB0
DB0
DB0
DB0
DB0
DB0
8
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
55
X=7
DB0
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
DBO
56
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
DB7
63
5.读状态(STATUSREAD)
代码
R/W
D/I
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
形式
0
1
BUSY
0
ON/
OFF
RET
0
0
0
0
当R/W=1D/I=0时,在E信号为“H”的作用下,状态分别输出到数据总线(DB7∽DB0)的相应位。
BF:
前面已叙述过(见BF标志位一节)。
ON/OFF:
表示DFF触发器的状态(见DFF触发器一节)。
RST:
RST=1表示内部正在初始化,此时组件不接受任何指令和数据。
6.写显示数据(WRITEDISPLAYDATE)
代码
R/W
D/I
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
形式
0
1
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7∽D0为显示数据,此指令把D7∽D0写入相应的DDRAM单元,Y地指针自动加1。
7.读显示数据(READDISPLAYDATE)
代码
R/W
D/I
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
形式
1
1
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
此指令把DDRAM的内容D7∽D0读到数据总线DB7∽DB0,Y地址指针自动加1。
读写操作时序
1.读写时序参数表
表1-4
名称
符号
最小值
典型值
最大值
单位
E周期时间
Tcyc
1000
---
---
ns
E高电平宽度
Pweh
450
---
---
ns
E低电平宽度
Pwel
450
---
---
ns
E上升时间
Tr
---
---
25
ns
E下降时间
Tf
---
---
25
ns
地址建立时间
Tas
140
---
---
ns
地址保持时间
Tah
10
---
---
ns
数据建立时间
Tdsw
200
---
---
ns
数据延迟时间
Tddr
---
---
320
ns
写数据保持时间
Tdhw
10
---
---
ns
读数据保持时间
Tdhw
20
---
---
ns
1.5AT89C52相关知识
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
图1-289C52单片机
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
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。
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。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
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/
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