微机原理液晶显示.docx

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微机原理液晶显示

课程设计报告

课程名称：

微机原理课程设计

课题：

液晶显示器与键盘系统

专业班级：

计算机学院14102班

学号：

201417010231

姓名：

杨伏

指导老师：

周慧灿

日期：

2017年1月5日

教师评语：

成绩评定：

指导教师（签名）：

目录

1.课题简介………………………………………………………………………1

2.设计方案…………………………………………………………………………1

3.具体设计…………………………………………………………………………2

3.1硬件设计……………………………………………………………………2

3.1.1单片机及外围电路……………………………………………………2

3.1.2键盘接口电路……………………………………………………3

3.1.3LCD接口电路……………………………………………………………4

3.1.4功能接口电路…………………………………………………………6

3.2软件设计……………………………………………………………………6

3.2.1键盘扫描及管理程序…………………………………………………6

3.2.2液晶显示程序…………………………………………………………8

3.2.3功能键程序……………………………………………………………11

4.测试………………………………………………………………………………12

4.1测试结果…………………………………………………………………12

5总结……………………………………………………………………………11

参考文献……………………………………………………………………………14

1.课题简介

随着电子技术的快速发展．自动化智能控制领域中单片机智能控制系统快速取代了由传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统。

在单片机应用系统中，通常都要有人机对话机能。

它包括人对应用系统的状态干预与数据输入以及应用系统向人报告运行状态与运行结果。

键盘、液晶显示器（LCD）是完成人机对话功能的常用外部设备。

对它们的设计，在一定程度上影响着系统的智能化程度和操作的直观性。

本文介绍一种8031单片机与4×4矩阵式键盘、LCD的接口实现方法，通过按键实现不同的功能，并显示在显示器上。

2.设计方案

2.1单片机选型

AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

STC89C52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

根据万向开关的的档位，控制小直流电动机执行相应的动作。

2.2按键扫描

运用P0口第四位进行行扫描，高四位进行列扫描。

循环判断，得到按键位置。

并在相应按键按下后实现特定功能：

按键10按下时，发光二级管点亮，按键11按下时，发光二级管停止亮；按键12按下时，蜂鸣器响，按键13按下时，蜂鸣器停止响。

2.31602LCD显示

将按键扫描值通过LCD显示出来，并在LCD上显示“WELCOMTOBJTU!

”及“XXkeypress”。

3.具体设计

3.1硬件设计：

该系统硬件设计主要由单片机、LCD液晶显示模块和非编码矩阵式键盘组成。

其中，键盘字符输人及LCD显示系统接口电路包括智能键盘接口电路、LCD显示接口电路、键盘指示灯接口电路、时钟电路、复位电路等。

3.1.1单片机及外围电路

AT89C51单片机,时钟电路和复位电路构成单片机最小应用系统,完成对系统的控制、处理与协调。

图3.1.1AT89C51单片机引脚图

图3.1.1.2时钟电路图

图3.1.1.3复位电路图

3.1.2键盘接口电路

系统应用一个4×4键盘，4×4的矩阵键盘是由4条行线和4条列线组成,其中单片机P1口的高四位接4×4键盘的行线，P3口的低四位接4×4键盘的列线。

按键设置在行列线交点上,行列线分别连接到按键开关的两端。

行线通过上拉电阻接到+5V上,平时无按键动作时,行线处于高电平状态,而当有按键按下时,行线状态将由与此相连的列线电平决定。

键盘中有无按键按下是由列线

送入全扫描字,单片机读入行线状态来判断的。

键盘中的每个键均被赋予了一定的功能。

有0~9共10个数字键，A~F共6个功能键。

按键的识别采用扫描法，逐列置低电平，其余列置高电平，检查行线电平的变化，判断按下的键所处的行线。

键号等于行首键号加列号。

图3.1.2键盘接口电路图

3.1.3LCD接口电路

SMC1602A液晶显示器可以实现英文字母，数字和符号的显示，可以显示两行字符，每行显示16个字符，带有背光源，工作电压+5V。

TS1620-1A上有14个引线端,其中有八条数据线D0～D7,三条控制线（即RS2寄存器选择,R/.W2读写,E2使能）,三条电源线。

采用8位并行数据传输，与单片机接口非常方便，可以与单片机数据总线连接，也可以采用单片机的I/O口线连接进行控制。

SMC1602A液晶显示器采用HD44780及其兼容芯片作为点阵式LCD的控制器驱动器，还采用HD44100进行LCD的时分割驱动。

HD44780的内容结构主要包括显示数据RAM，字符发生器ROM，字符发生器RAM，指令寄存器IR，数据寄存器DR，地址计数器AC和忙标志BF等逻辑电路。

由于单片机为TTL电路,因此LCD与单片机接口时,两者之间需要加上总线驱动器74LS00。

另外,在接口设计中,要重点考虑接口电路应满足LCD的工作时序。

我们将8031的P21信号线与LCD的R/W线相连，LCD使能端E由8031的P27口线与WR、RD线联合控制。

当P27=1时,选中LCD,而8031的P26控制LCD的寄存器选择信号线RS。

当P26=1时，选择数据寄存器；当P26=0时，选择指令寄存器。

在VDD与VSS之间连接一个10K电位器,调节它,可改变显示亮度。

图3.1.3LCD显示电路图

图3.1.3.2LCD74LS00接线图

3.1.4功能接口电路

按照设计要求，需要一个LED亮灯电路以及一个蜂鸣器电路。

这两个电路分别由单片机的P35和P34通过输出高低电平来控制。

电路如下图：

图3.1.4LED灯电路图

3.2软件设计

3.2.1键盘扫描及管理程序

通常，键盘工作方式有三种。

即：

编程扫描、定时扫描和中断扫描。

考虑到本系统采用以键盘控制、管理为中心，信号产生及液晶显示作为功能程序，所以，选用编程扫描作为键盘工作方式。

该种键盘工作方式具体为：

进入键扫描状态后扫描键盘，当识别到键盘被按下时，转消抖动处理。

否则，退出键扫描状态。

消颤延时结束后，再扫描键盘，识别有无键盘被按下，若识别出有键按下，才为真实按下，继而识别出具体按键。

在这种扫描方式下，当用户按下某键盘后，扫描程序可散转到对应的功能程序，CPU即可处理相应事务；而当键盘无人按下时，CPU马上退出键盘扫描状态去干其它事情。

因此可以节省CPU大量时间，又能使CPU与键盘灵活结合，完成需键盘控制的较复杂的任务。

图3.2.1键盘扫描流程图

键盘扫描子程序：

KEY:

MOV50H,#0FFH

ACALLKS1

CJNEA,#0F0H,LK1

AJMPKRET

LK1:

ACALLTIM

ACALLKS1

CJNEA,#0F0H,LK2

AJMPKRET

LK2:

MOVR4,#00H

MOVR2,#0FEH

LK3:

MOVA,R2

MOVP3,A

MOVP1,#0FFH

MOVA,P1

JBACC.4,L1

MOVA,#00H

AJMPLK

L1:

JBACC.5,L2

MOVA,#04H

AJMPLK

L2:

JBACC.6,L3

MOVA,#08H

AJMPLK

L3:

JBACC.7,KNEXT

MOVA,#0CH

LK:

ADDA,R4

PUSHACC

LK4:

ACALLKS1

CJNEA,#0F0H,LK4

POPACC

MOV50H,A

AJMPKRET

KNEXT:

INCR4

MOVA,R2

JNBACC.3,KRET

RLA

MOVR2,A

AJMPLK3

KRET:

RET

3.2.2液晶显示程序

点阵式液晶显示模块是一个智能化的器件,其所有的显示功能都是由指令实现。

它能够显示西文、数字、日语的假名和简单的汉字等。

要使这些字符显示在不同位置上就必须对字符进行编码。

字符编码就是要写入显示数据存储器（DDRAM）的数据,它也就是产生字符存储器的高五位。

产生字符存储器可分为随机存储器（CGRAM）和只读存储器（CGROM）。

LCD的指令格式如下:

图3.2.2LCD指令图

图3.2.2.2LCD指令表图

LCD共有11条指令,它们是清除、返回、输入方式设置、显示开关控制、移位控制、功能设置、CGRAM地址设置、DDRAM地址设置、读忙标志和地址、写数据到CGRAM或DDRAM、从CGRAM或DDRAM读数据。

其所有的显示功能都是由11条指令实现的,同时由于LCD是慢速器件,所以在执行每条指令之前一定要确认LCD的忙标志为0,即非忙状态,否则此指令将失效。

这也是LCD编程的关键所在。

其中,BF为LCD的忙、闲标志,BF=1为忙,BF=0则为闲。

图3.2.2.3控制指令表

图3.2.2.4字符显示地址表

在本实验中，要判断实质是数字还是字母，两者要实现不同的显示功能。

为实现此判断我们用ASCII码值来代替键值。

显示流程图如下。

图3.2.2.5流程图

3.2.3功能键程序

功能键子程序中首先要判断是那个键，可以通过ASCII码值实现。

之后在每个功能键下实现其功能。

如A键实现灯亮，则可在A键功能下给相应的控制管脚置高（低）电平。

其中E键功能为报警系统，采用T0定时中断输出方波。

子程序如下：

GN:

MOVR1,#50H

CJNE@R1,#41H,BG

CLRP3.5

AJMPLP

BG:

CJNE@R1,#42H,CG

SETBP3.5

AJMPLP

CG:

CJNE@R1,#43H,DG

CLRP3.4

AJMPLP

DG:

CJNE@R1,#44H,EG

SETBP3.4

AJMPLP

EG:

CJNE@R1,#45H,FG

AJMPZDEG

FG:

AJMPMAIN

LP:

RET

ZDEG:

AJMPZDEG1

ZDEG1:

MOVSP,#70H

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#031H

MOVTL0,#0E0H

MOVIE,#10000010B

SETBTR0

SJMP$

T0INT:

MOVTH0,#031H

MOVTL0,#0E0H

CPLP3.4

CPLP3.5

ACALLKEY

ACALLASC

MOVR1,#50H

CJNE@R1,#46H,RET1

AJMPRET2

RET1:

RETI

RET2:

AJMPFG

4.测试

4.1测试结果

4.1.1上电初始界面：

图4.1上电初始界面图

4.1.2数字键：

（按下数字键9和1）

图4.1.2图一

图4.1.2图二

4.1.3功能键：

（A键功能）

图4.1.3功能键图

5.总结

本课题的设计在很多方面都有所欠缺，同时本设计也存在着很多的不足之处。

考虑问题不够独特全面，还有待许多需优化的地方。

通过这次的课程设计，在软件方面，就从软件程序方面做起，可是开始的并不顺利。

对于之前都没有接触过的新程序，感到茫然不知从何下手，对程序的总体思路也缺乏了解。

后来查阅了大量资料，才渐渐有了思路知道大体的框架。

慢慢的才把程序调试好，理清仿真图的出口与入口。

在仿真方面因为程序的思路都理清了，所以只要按要求调用器件连接好电路，功能比较顺利的就实现了，没有出现太大的问题。

在硬件方面：

做完软件方面的任务，然后就开始动手做硬件。

虽然硬件的焊接比较少，可是我还是遇到了问题。

原来的板子上的74LS00的借口是焊反了的，我们插得芯片也反的，不仅LCD不显示，还导致74LS00直接烧坏了。

后来几经周折，这才可以显示了。

再者，蜂鸣器的电路也不是很好，声音断断续续，时而发音时而不发音。

设计很小，可是在这过程中我们学会了很多课本上学不到的知识。

也明白书本的知识永远不够，我们自己要学会自学。

同时对于学工科的学生还是要多多动手，在调试硬件时很多东西是要靠经验来检查电路的问题，而且动手经验也可以免去很多不必要的错误。

虽然还没有达到很完善的境界，但是从根本上锻炼了我的自主学习的能力，另外，在此很感谢指导老师的帮助。

也通过本次设计提高了对实际问题的分析能力，为以后的学习做了一个好的开端。

参考文献

[1].胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].2版．北京：

清华大学，2004．

[2].徐爱钧．8051单片机实践教程[M1．北京：

电子工业出版社，2005．

附件

附件一：

硬件电路原理图

附件二：

源程序清单

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG000BH

AJMPT0INT

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#60H

ACALLLCDINI

LOOP:

ACALLKEY

MOVR0,#50H

CJNE@R0,#0FFH,NEXT0

AJMPLOOP

NEXT0:

CJNE@R0,#0AH,NEXT1

NEXT1:

JNCNEXT2

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#01H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

ACALLASC

ACALLLCD2

AJMPLOOP

NEXT2:

CJNE@R0,#10H,NEXT3

NEXT3:

JNCNEXT4

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#01H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

ACALLASC

ACALLGN

NEXT4:

AJMPLOOP

KEY:

MOV50H,#0FFH

ACALLKS1

CJNEA,#0F0H,LK1

AJMPKRET

LK1:

ACALLTIM

ACALLKS1

CJNEA,#0F0H,LK2

AJMPKRET

LK2:

MOVR4,#00H

MOVR2,#0FEH

LK3:

MOVA,R2

MOVP3,A

MOVP1,#0FFH

MOVA,P1

JBACC.4,L1

MOVA,#00H

AJMPLK

L1:

JBACC.5,L2

MOVA,#04H

AJMPLK

L2:

JBACC.6,L3

MOVA,#08H

AJMPLK

L3:

JBACC.7,KNEXT

MOVA,#0CH

LK:

ADDA,R4

PUSHACC

LK4:

ACALLKS1

CJNEA,#0F0H,LK4

POPACC

MOV50H,A

AJMPKRET

KNEXT:

INCR4

MOVA,R2

JNBACC.3,KRET

RLA

MOVR2,A

AJMPLK3

KRET:

RET

ASC:

MOVDPTR,#ASCTAB

MOVA,50H

MOVCA,@A+DPTR

MOV50H,A

RET

ASCTAB:

DB30H,31H,32H,33H,34H,35H

DB36H,37H,38H,39H,41H,42H

DB43H,44H,45H,46H

KS1:

CLRP3.0

CLRP3.1

CLRP3.2

CLRP3.3

MOVP1,#0FFH

MOVA,P1

ANLA,#0F0H

RET

TIM:

MOVR7,#18H

TM:

MOVR6,#0FFH

TM6:

DJNZR6,TM6

DJNZR7,TM

RET

LCDINI:

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#38H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#01H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#0CH

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

ACALLLCD1

RET

LCD1:

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#40H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVR1,#00H

AAA:

MOVDPTR,#TAB

MOVA,R1

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#8100H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

INCR1

CJNER1,#38H,AAA

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#80H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,#00H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,#01H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,#02H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,#03H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,#04H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,#05H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,#06H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

RET

LCD2:

MOVDPTR,#8000H

MOVA,#0C0H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

MOVDPTR,#8100H

MOVA,50H

MOVX@DPTR,A

ACALLBUSY

RET

GN:

MOVR1,#50H

CJNE@R1,#41H,BG

CLRP3.5

AJMPLP

BG:

CJNE@R1,#42H,CG

SETBP3.5

AJMPLP

CG:

CJNE@R1,#43H,DG

CLRP3.4

AJMPLP

DG:

CJNE@R1,#44H,EG

SETBP3.4

AJMPLP

EG:

CJNE@R1,#45H,FG

ACALLZDEG

AJMPLP

FG:

AJMPMAIN

LP:

RET

ZDEG:

AJMPZDEG1

ZDEG1:

MOVSP,#60H

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#031H

MOVTL0,#0E0H

MOVIE,#10000010B

SETBTR0

SJMP$

T0INT:

MOVTH0,#031H

MOVTL0,#0E0H

CPLP3.4

CPLP3.5

ACALLKEY

RETI

RET

TAB:

DB15H,15H,15H,15H,15H,15H,1FH,00H

TAB1:

DB1FH,10H,10H,1FH,10H,10H,1FH,00H

TAB2:

DB10H,10H,10H,10H,10H,10H,1FH,00H

TAB3:

DB1FH,10H,10H,10H,10H,10H,1FH,00H

TAB4:

DB1FH,11H,11H,11H,11H,11H,1FH,00H

TAB5:

DB1FH,15H,15H,15H,15H,15H,15H,00H

TAB6:

DB1FH,10H,10H,1FH,10H,10H,1FH,00H

BUSY:

MOVDPTR,#8200H

MOVXA,@DPTR

JBACC.7,BUSY

RET

END