基于单片机的lcd显示系统设计课程设计学位论文.docx

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基于单片机的lcd显示系统设计课程设计学位论文

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/P