12864液晶显示汉字 1.docx
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12864液晶显示汉字1
摘要
因为汉字本身的特点,显示汉字始终是计算机在我国应用普及的一个障碍。
随着单片机和显示技
术的发展,加上人们不满足单片机系统采用LED数码管的简单显示,利用单片机控制液晶显示成为当
前显示系统的主流。
本文主要介绍了89S52单片机为控制设备,液晶显示器为显示设备。
实现的一个
可以显示汉字、字符和动态显示汉字的液晶显示器设备。
通过汉字显示程序的地址,接着运行相应的
程序取汉字机内码和西文字符的ASCII码,并在存储器中进行寻址找出相对应的显示代码或汉字字模,
提取后作为阵显示信息送液晶显示器显示。
再者通过按键控制可以实现显示的汉字左右移动。
利用液
晶显示器显示汉字操作灵活,汉字显示果可以大大提高。
关键词液晶显示点阵显示单片机
BecauseofthecharacteristicsofChinesecharacters,displayingChinesecharactersitselfis
alwayscomputerisappliedinourcountrypopularityofanobstacle.Withsingle-chipmicrocomputer
anddisplaytechnologydevelopment,andpeopledon'tsatisfySCMsystemusingLEDdigitaldisplay,
usesimpletubeofsingle-chipmicrocomputercontrolLCDdisplaycurrentlybecomethemainstream
ofthedisplaysystem.Thisarticlemainlyintroducedthe89S52ofcontrolequipment,LCDmonitors
fordisplaydevice.ImplementsacandisplayChinesecharacters,charactersanddynamicdisplayof
ChineseLCDequipment.ThroughChinesedisplayingaprogram'saddress,andthenrunthe
correspondingprogramtakeChinesecharactersMachinecodeandcataloguingofASCIIcharacters,
andinstorageaddressingfindcorrespondingdisplaycodeorChinesecharacter,afterextraction
word-modelasArraydisplayinformationsentLCDdisplay.Moreoverthroughbuttoncontrolcanbe
realizeddisplaycharactersmovearound.UsingLCDdisplaycharactersoperationisflexibleand
Chinesedisplayingfruitcanimprovegreatly.
KeywordsLCDdotmatrixdisplaybuttoncontrol
第一章绪论
1.1液晶显示的发展趋势和介绍
第2章系统总体设计
2.1简介
2.2电路硬件原理图
2.3软件设计方案
2.4仿真结果
第三章ATMEL89S52系列单片机
3.2单片机CPU结构
3.3AT89S52用户系统
3.4引脚介绍
3.1单片机
51单片机:
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
作为嵌入式系统控制核心的单片机具有其体积小、功能全、性价比高等诸多优点。
51系列单片机是国内目前应用最广泛的单片机之一,随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用,51系列单片机的发展又进入了一个新的阶段。
在今后很长一段时间内51系列单片机仍将占据嵌入式系统产品的中低端市场。
汇编语言:
汇编语言是一种面向机器的计算机低级编程语言,通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。
汇编语言保持了机器语言的优点,具有直接和简捷的特点,其代码具有效率高实时性强等优点。
但是对于复杂的运算或大型程序,用汇编语言编写将非常耗时。
汇编语言可以与高级语言配合使用,应用十图-1设计流程图分广泛。
ISP:
ISP(In-SystemProgramming)在系统可编程,是当今流行的单片机编程模式,指电路板上的空白元器件可以编程写入最终用户代码,而不需要从电路板上取下元器件。
已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。
本次课程设计便使用ISP方式,直接将编写好的程序下载到连接好的单片机中进行调试。
单片机的基础
占空比概念在设计中的运用:
如图所示的一串方波序列,导通时间同周期的比值即占空比。
在用单片机控制对多个数码管的扫描显示中,数码管接收到的电压可以看成是一串方波序列,占空比控制了数码管的亮度。
实际上对显示延时时间的调节就是调节数码管电压的占空比,当占空比大于一定数值的时候数码管可以显示,实验证明占空比在0.1时仍可以使数码管清晰显示。
利用这个概念可以比较直观地理解显示延时的调节。
CPU的分时复用:
单片机只有一个CPU,因此在一个时间内只能执行一条语句,要使单片机同时控制多个外部元件(比如扬声器和数码管)就必须对单片机的CPU进行分时复用,让单片机在一小段时间内连续交替执行控制多个器件的语句,从表面上看,单片机便用一个CPU控制了多个元件。
本次课程设计中对整点报时和闹铃功能的实现便用到了这个概念。
单片机位寻址区的使用:
单片机内部数据存储器由20H到2FH共有16个字节的位寻址区可以被作为程序执行过程中的状态参数,许多程序模块至于两个状态(比如闪烁与正常显示,报时与不报时等)用位寻址区中的某一位来记录程序执行状态,在需要对状态进行判断的时候十分方便并且节约空间,一个字节便可以判断八个状态,而非位寻址区的地址记录程序状态时可能需要先进行变换,增加了执行成本且容易出错。
检测开关时需要注意的问题:
对于用各种开关控制程序执行状态的程序设计中,需要注意实时地进行开关的检测,以确保一旦有开关动作,程序状态立即随之改变。
此外,在用多个开关控制不同执行状态时,应注意设置开关检测的优先级以防止多个开关同时按下时出现错误。
系统资源分配与使用:
单片机有许多资源是有限的不能滥用,比如定时计数器T,外部中断等,在设计一个多模块程序时,要注意先做一个整体规划,把稀缺资源用在最需要用的地方。
此外在有多个模块时,要注意模块间的数据传递,比如累加器A和进位标志C,在使用时要注意不能让前一个模块的数据对下一个模块产生不希望有的影响。
在模块间的数据传递比较多时最好用固定的内部数据存储器,以避免冲突发生错误。
3.2整体设计方案
3.2.1单片机的选择
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。
通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:
中央处理器、存储器和I/O接口电路等。
因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展,正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。
其发展趋势不外乎以下几个方面:
1、多功能
单片机中尽可能地把所需要的存储器和I/O口都集成在一块芯片上,使得单片机可以实现更多的功能。
比如A/D、PWM、PCA(可编程计数器阵列)、WDT(监视定时器---看家狗)、高速I/O口及计数器的捕获/比较逻辑等。
有的单片机针对某一个应用领域,集成了相关的控制设备,以减少应用系统的芯片数量。
例如,有的芯片以51内核为核心,集成了USB控制器、SMARTCARD接口、MP3解码器、CAN或者I*I*C总线控制器等,LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中。
2、高效率和高性能
为了提高执行速度和执行效率,单片机开始使用RISC、流水线和DSP的设计技术,使单片机的性能有了明显的提高,表现为:
单片机的时钟频率得到提高;同样频率的单片机运行效率也有了很大的提升;由于集成度的提高,单片机的寻址能力、片内ROM(FLASH)和RAM的容量都突破了以往的数量和限制。
由于系统资源和系统复杂程度的增加,开始使用高级语言(如C语言)来开发单片机的程序。
使用高级语言可以降低开发难度,缩短开发周期,增强软件的可读性和可移植性,便于改进和扩充功能。
3、低电压和低功耗
单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。
由于CMOS等工艺的大量采用,很多单片机可以在更低的电压下工作(1.2V或0.9V),功耗已经降低到uA级。
这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。
4、低价格
单片机应用面广,使用数量大,带来的直接好处就是成本的降低。
目前世界各大公司为了提高竞争力,在提高单片机性能的同时,十分注意降低其产品的价格。
STC89C52是一个低功耗高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,STC89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
3.2.2单片机的基本结构
MCS-52单片机内部结构:
8052单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:
中央处理器:
中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。
数据存储器(RAM):
8052内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。
图-2单片机8052的内部结构
程序存储器(ROM):
8052共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。
定时/计数器(ROM):
8052有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
并行输入输出(I/O)口:
8052共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。
全双工串行口:
8052内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。
中断系统:
8052具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。
时钟电路:
8052内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8052单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈佛(Harvard)结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构,即普林斯顿(Princeton)结构。
INTEL的MCS-52系列单片机采用的是哈佛结构的形式,而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。
下图是MCS-52系列单片机的内部结构示意图。
图-3MCS-52系列单片机的内部结构
MCS-51的引脚说明:
MCS-52系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。
现在我们对这些引脚的功能加以说明:
Pin9:
RESET/Vpd复位信号复用脚,当8052通电,时钟电路开始工作,在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。
初始化后,程序计数器PC指向0000H,P0-P3输出口全部为高电平,堆栈指针写入07H,其它专用寄存器被清“0”。
RESET由高电平下降为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。
然而,初始复位不改变RAM(包括工作寄存器R0-R7)的状态,8052的初始态。
图-4单片机的引脚图
3.2.3电路的硬件设计
复位电路MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连,斯密特触发器用来抑制噪声,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
上电复位:
上电复位电路是—种简单的复位电路,只要在RST复位引脚接一个电容到VCC,接一个电阻到地就可以了。
上电复位是指在给系统上电时,复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号,这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落,所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统安全可靠的复位,RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
图-5复位电路
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。
时钟电路:
时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准,有条不紊的一拍一拍地工作。
因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。
常用的时钟电路有两种方式:
一种是内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。
本文用的是内部时钟方式。
图-6时钟电路
MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器。
3.3液晶12864LCD
3.3.1SMG12864ZK液晶显示模块概述
12864中文/图形点阵液晶显示模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形,具有绘图及文字画面混合显示功能。
提供三种控制接口,分别是8位微处理器接口,4位微处理器接口及串行接口。
所有的功能,包含显示RAM,字型产生器,都包含在一个芯片里面,只要一个最小的微处理系统,就可以方便操作模块。
内置2M-位中文字型ROM(CGROM)总共提供8192个中文字型(16x16点阵),16K-位半宽字型ROM(HCGROM)总共提供126个符号字型(16x8点阵),64x16-位字型产生RAM(CGRAM),另外绘图显示画面提供一个64x256点的绘图区域(GDRAM),可以和文字画面混和显示。
提供多功能指令:
画面清除(Displayclear)、光标归位(Returnhome)、显示打开/关闭(Displayon/off)、光标显示/隐藏(Cursoron/off)、显示字符闪烁(Displaycharacterblink)、光标移位(Cursorshift)显示移位(Displayshift)、垂直画面旋转(Verticallinescroll)、反白显示(By_linereversedisplay)、待命模式(Standbymode)等。
主要参数:
1、工作电压(VDD):
4.8~5.2V。
2、逻辑电平:
2.7~5.5V。
3、LCD驱动电压(Vo):
0~7V。
4、工作温度(Ta):
0~55℃(常温)/-20~70℃(宽温)保存温度(Tstg):
-10~65℃(常温)/-30~80℃(宽温)。
3.3.2模块引脚说明
12864有20个引脚,其引脚功能如下表所列:
表-112864引脚说明
RS/CS:
并行模式时选择数据或指令,H:
数据、L:
指令。
串行模式时选择模块与否,H:
选择、L:
不选择。
RW/SID:
并行模式时控制读写串行模式时输入数据,H:
读L:
写。
E/SCLK:
并行模式时使能端、串行模式时输入时钟脉冲。
PSB:
H:
并行模式、L:
串行模式。
3.3.3资料传输与接口时序
并列接口传输讯号:
当PSB脚接高电位时,模块将进入并列模式,在并列模式下可由指令DLFLAG来选择8-位或4-位接口,主控制系统将配合(RS,RW,E,DB0..DB7)来达成传输动作。
从一个完整的流程来看,当设定地址指令后(CGRAM,DDRAM)若要读取数据时需先DUMMYREAD一次,才会读取到正确数据第二次读取时则不需DUMMYREAD除非又设定地址指令才需再次DUMMYREAD。
在4-位传输模式中,每一个八位的指令或数据都将被分为两个字节动作:
较高4位(DB7~DB4)的资料将会被放在第一个字节的(DB7~DB4)部分,而较低4位(DB3~DB0)的资料则会被放在第二个字节的(DB7~DB4)部分,至于相关的另四位则在4-位传输模式中DB3~DB0接口未使用。
接口传输讯号请参考图
图-7接口传输讯号请参考图
串行接口与串行传输资料:
当PSB脚接低电位时,模块将进入串行模式。
从一个完整的串行传输流程来看,一开始先传输启始字节,它需先接收到五个连续的〝1〞(同步位字符串),在启始字节,此时传输计数将被重置并且串行传输将被同步,再跟随的两个位字符串分别指定传输方向位(RW)及寄存器选择位(RS),最后第八的位则为〝0〞。
在接收到同步位及RW和RS资料的启始字节后,每一个八位的指令将被分为两个字节接收到:
较高4位(DB7~DB4)的指令资料将会被放在第一个字节的LSB部分,而较低4位(DB3~DB0)的指令资料则会被放在第二个字节的LSB部分,至于相关的另四位则都为0。
图-8串行传输讯号参考图
在12864中读写数据与指令:
在12864中可以读也可以写资料,分别可以读数据与指令也可以写数据与指令,我在这里主要是以写数据与写指令。
MPU写资料到模块:
图-9写数据时的时序图
3.3.412864LCD模块指令
具体指令介绍:
清除显示(指令代码为01H):
功能:
将DDRAM填满”20H”(空格),把DDRAM地址计数器调整为“00H”,重新进入点设定将I/D设为”1”,光标右移AC加1
地址归位(02H):
功能:
把DDRAM地址计数器调整为“00H”,光标回原点,该功能不影响显示DDRAM
点设定(04H/05H/06H/07H):
功能:
设定光标移动方向并指定整体显示是否移动。
I/D=1光标右移,AC自动加1;I/D=0光标左移,AC自动减1,SH=1且DDRAM为写状态:
整体显示移动,方向由I/D决定(I/D=1左移,I/D=0右移),SH=0或DDRAM为读状态:
整体显示不移动
显示状态开/关(08H/0CH/ODH/0EH/0FH):
功能:
D=1:
整体显示ON;D=0:
整体显示OFF.C=1:
光标显示ON;C=0:
光标显示OFF.
B=1:
光标位置反白且闪烁;B=0:
光标位置不反白闪烁
光标或显示移位控制(10H/14H/18H/1CH):
功能:
10H/14H:
光标左/右移动,AC减/加1;18H/1CH:
整体显示左/右移动,光标跟随移动,AC值不变
功能设定(20H/24H/26H/30H/34H/36H):
功能:
DL=1:
8-BIT控制接口DL=0:
4-BIT控制接口
RE=1:
扩充指令集动作RE=0:
基本指令集动作
设定CGRAM地址(40H-7FH):
功能:
设定CGRAM地址到地址计数器(AC),需确定扩充指令中SR=0(卷动地址或RAM地址选择)
设定DDRAM地址(80H-9FH):
功能:
设定DDRAM地址到地址计数器(AC)
读取忙碌状态(BF)和地址:
功能:
读取忙碌状态(BF)可以确认内部动作是否完成,同时可以读出地址计数器(AC)的值,当BF=1,
表示内部忙碌中此时不可下指令需等BF=0才可下新指令
写资料到RAM”
功能:
写入资料到内部的RAM(DDRAM/CGRAM/GDRAM),每个RAM地址都要连续写入两个字节的资料
读出RAM的值
功能:
从内部RAM读取数据(DDRAM/CGRAM/GDRAM),当设定地址指令后,若需读取数据时需先执
行一次空的读数据,才会读取到正确数据,第二次读取时则不需要,除非又下设定地址指令。
待命模式(01H):
功能:
进入待命模式,执行其它命令都可终止待命模式
卷动地址或RAM地址选择(02H/03H):
功能:
SR=1:
允许输入卷动地址SR=0:
允许设定CGRAM地址(基本指令)
反白选择(04H-07H):
功能:
选择4行中的一、三行或二、四行同时作反白显示,并可决定反白与否。
扩充功能设定(20H/24H/26H/30H/34H/36H)
功能:
DL=1:
8-BIT控制接口DL=0:
4-BIT控制接口
RE=1:
扩充指令集动作RE=0:
基本指令集动作G=1:
绘图显示ONG=0:
绘图显示OFF
设定卷动地址(40H-7FH)
功能:
SR=1:
AC5~AC0为垂直卷动地址
设定绘图RAM地址(80H-FFH)
功能:
设定GDRAM地址到地址计数器(AC)
3.3.5显示步骤
显示资料RAM(DDRAM):
显示数据RAM提供64x2个字节的空间,最多可以控制4行16字(64个字)的中文字型显示,当写入显示资料RAM时,可以分别显示CGROM,HCGROM与CGRAM的字型;本模块可以显示三种字型,分别是半宽的HCGROM字型、CGRAM字型及中文CGROM字型,三种字型的选择,由在DDRAM中写入的编码选择,在0000H~0006H的编码中将选择CGRAM的自定字型,02H~7FH的编码中将选择半宽英数字的字型,至于A1以上的编码将自动的结合下一个字节,组成两个字节的编码达成中文字型的编码BIG5(A140~D75F)GB(A1A0~F7FF),详细各种字型编码如下:
1.显示半宽字型:
将8位资料写入DDRAM中,范围为02H~7FH的编码。
2.显示CGRAM字型:
将16位资料写入DDRAM中,总共有0000H,0002H,0004H,0006H四种编码。
3.显示中文字形:
将16位资料写入DDRAM中,范围为A140H~D75FH的编码(BIG5),A1A0H~F7FFH的编码(GB)。
将16位资料写入DDRAM方式为透过连续写入两个字节的资料来完成,先写入高字节(D15~D8)再写入低字节(D7~D0)。
绘图RAM(GDRAM):
绘图显示RAM提供64x32个字节的记忆空间(由扩充指令设定绘图RAM地址),最多可以控
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