1、智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)摘要在電子產(chǎn)品設(shè)計中顯示模塊往往作為主控制器的一個重要組成部分來顯示系 統(tǒng)的控制信息，雖然此部分在重要的大型控制系統(tǒng)中的作用不是很大，但是在產(chǎn) 品的但是在產(chǎn)品的升級過程中仍要對此部分進行移植。增加開發(fā)產(chǎn)品的工作量, 提高了成本，降低了產(chǎn)品的競爭力。本文針對此種情況，將顯示系統(tǒng)做成一個獨 立的模塊，采用一個點陣式的LCD,設(shè)計成一個成本低，體積小，功耗小，可 擴展的智能LCD顯示模塊，使相應(yīng)的顯示模塊專注于控制功能的實現(xiàn)，使產(chǎn)品 更新?lián)Q代過程中移植人機接口部分更加方便快捷，減少相應(yīng)的軟件，硬件，測試 的工作量，從而降低成本，加快升級過程。關(guān)

2、鍵詞：單片機模塊顯示12864LCD9 / 469 / 46AbstractIn electronic product design, display module is often regarded as an important part of the main controller to display control information system, although this part in the lar ge scale control system in important role is not very big, but in the product but in t

3、he upgrade process of products still want tliis part transplantation. To increase the develo pment of work products, increase the cost, reduce the competitiveness of products. Th is article in view of this situation, the display system can be made into an independent module, using a dot matrix LCD,

4、designed as a low cost, small volume, low power co nsumption, intelligent scalable LCD display module, the display module focuses on th e control function of the realization of the conespondiiig products, the upgrading proc ess of transplantation of manmachine interface pan is more convenient, reduc

5、e the co nesponding software, hardware, test workload, thereby reducing the cost, speed up th e process of upgradingKeywords: SCM 12864LCD display module目錄摘要錯誤!未定義書簽。Abs trac t錯誤!未定義書簽。第1章緒論錯誤!未定義書簽。1.1課題的研究背景錯誤!未定義書簽。1.2課題目的和意義錯誤!未定義書簽。13國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.4主要技術(shù)指標錯誤!未定義書簽。第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計錯誤!未定義書簽。2.1硬件設(shè)計框圖錯誤!未定義書簽

6、。2.2單片機錯誤!未定義書簽。2.2.1單片機模塊方案的比較與確定錯誤!未定義書簽。2.2.2單片機簡介及其發(fā)展趨勢錯誤!未定義書簽。223單片機的引腳及其功能錯誤!未定義書簽。2.2.4單片機的時鐘電路112.2.5單片機的復位電路錯誤!未定義書簽。2.3液晶顯示模塊錯誤!未定義書簽。2.3.1液晶簡介錯誤!未定義書簽。2.3.2液晶顯示原理錯誤!未定義書簽。2.3.3液晶顯示模塊的基本構(gòu)造122.3.4 LCD顯示的特點132.3.6液晶控制器12864結(jié)構(gòu)及其功能錯誤!未定義書簽。2.3.7液晶控制器12864的指令系統(tǒng)錯誤!未定義書簽。2.4仿真原理圖23第3章軟件系統(tǒng)軟計錯誤!未定

7、義書簽。3.1 C編語言的特點錯誤!未定義書簽。3. 2程序流程圖錯誤!未定義書簽。3.3系統(tǒng)源程序錯誤!未定義書簽。第4章系統(tǒng)調(diào)試與擴展錯誤!未定義書簽。4硬件調(diào)試錯誤!未定義書簽。4. 2軟件調(diào)試錯誤!未定義書簽。4.3 MAX232接口錯誤!未定義書簽。4. 4單片機MAX232的典型接口電路錯誤!未定義書簽。結(jié)論30致謝31參考文獻錯誤!未定義書簽。附錄1軟件程序錯誤!未定義書簽。附錄2實物圖42附錄3系統(tǒng)源程序圖錯誤!未定義書簽。第一章緒論1.1課題的研究背景單片機液晶顯示系統(tǒng)主要是指單片機以及山單片機驅(qū)動的點陣式液晶顯示 屏所組成的一個顯示系統(tǒng)。它在車內(nèi)廣告、可視電話、儀表盤、空調(diào)

8、、洗衣機和 其它低功耗電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。老式七段LCD顯示的字符數(shù)量有限，只能 用于簡單顯示，而對于比較復雜的字符、圖形無法表達。然而在現(xiàn)代工業(yè)控制和 一些智能化儀器儀表中，越來越多的場所需要用點陣圖形顯示器顯示漢字。隨著科技的快速的發(fā)展，物探儀器的功能越來越多樣化、智能化、并且普 遍采用人機對話的交互方式，需要能夠顯示更豐富信息和通用性較強的顯示器， 便于開發(fā)和應(yīng)用，并要求其體積小、重量輕、功耗小。圖形點陣式LCD不僅可以 顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕畫面滾 動、分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍、位操作等功能，可以顯示用戶自定義的任意符號 以及曲線、圖形等，是

9、信息處理、信息輸出的重要手段之一，具有廣泛的應(yīng)用前 景。1.2課題的研究目的和意義液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無 法相比的優(yōu)點。近兒年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子 產(chǎn)品中。液晶顯示器分為字符型LCD顯示模塊和點陣型LCD顯示模塊。字符型 LCD是一種用5X7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器。點陣型液晶可顯示用戶 自定義的任意符號和圖形，并可卷動顯示，它作為便攜式單片機系統(tǒng)人機交互界 面的重要組成部分被廣泛應(yīng)用于實時檢測和顯示的儀器儀表中。支持漢字顯示的 點陣型液晶在現(xiàn)代單片機應(yīng)用系統(tǒng)中是一種十分常用的顯示設(shè)備，漢字BP機、 手機上的顯

10、示屏就是點陣型LCDo點陣型LCD是現(xiàn)代單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的 人機交互界面之一。1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況液晶是一種介于固體和液體之間的特殊物質(zhì)，它是一種有機化合物，常態(tài) 下呈液態(tài)，但是它的分子排列卻和固體晶體一樣非常規(guī)則，因此取名液晶，它的 另一個特殊性質(zhì)在于，如果給液晶施加一個電場，會改變它的分子排列，這時如 果給它配合偏振光片，它就具有阻止光線通過的作用(在不施加電場時，光線可 以順利透過)，如果再配合彩色濾光片，改變加給液晶電壓大小，就能改變某一 顏色透光量的多少，也可以形象地說改變液晶兩端的電壓就能改變它的透光度。今天的液晶顯示器中廣泛采用的是定線狀液晶，如果我們微觀去看它，會發(fā)

11、現(xiàn)它特象棉花棒。與傳統(tǒng)的CRT相比，LCD不但體積小，厚度薄，重量輕、耗能 少且無輻射，無閃爍并能直接與CMOS集成電路匹配。由于優(yōu)點眾多，LCD從1998 年開始進入臺式機應(yīng)用領(lǐng)域曲于液晶顯示器有著許多傳統(tǒng)CRT不可比擬的優(yōu)點， 所以它會越來越多地用于桌面臺式顯示器上。液晶顯示器是通過數(shù)字信號來顯示影像的，和陰極射線管采用模擬信號不太 相同，不過為了符合市場要求，U前液晶顯示器的信號種類是模擬與數(shù)字兩種均 有。目前一些供應(yīng)商正在制定PC機與LCD之間的專用標準接口，其目的是提供 在主流機型已存在的端口上直接兼容數(shù)字信號，不過LI前的顯卡很少有支持數(shù)字 傳輸界面的，而且數(shù)字界面的管腳也尚未統(tǒng)一

12、，這是近期內(nèi)要解決的問題之一。 此外，液晶顯示器的色彩調(diào)校。一直不盡如人意，這是因為LCD的色彩調(diào)校要考 慮到環(huán)境光源和液晶顯示器的屬性，再加上液晶顯示器的可視角度狹窄，要同時 調(diào)整出一個最佳的觀看角度和色彩正確性就非常不容易。U前市面上還沒有專為 桌面型液晶顯示器所設(shè)訃的色彩調(diào)校軟件，不過相信未來，將會有更多的廠商重 視液晶顯示器的色彩調(diào)校。1.4顯示系統(tǒng)的性能指標主要技術(shù)指標：單片機及接口芯片工作電壓：+5V±5%LCD顯示電路匚作電壓：+5V±5% 單片機選型：STC89C52單片機 軟件開發(fā)環(huán)境：Keiluvision4 硬件仿真系統(tǒng)：ProteusLCD顯示：12

13、864LCD驅(qū)動與顯示電路通信電路：MAX232數(shù)據(jù)接口電路 顯示方式：動態(tài)掃描顯示 主要功能：漢字及各種圖形符號顯示第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1液晶顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計原理圖LCD12864DB0-DE7本電路的實現(xiàn)主要III六部分組成，核心器件是STC89C52單片機,12864液晶 顯示電路、時鐘振蕩電路、復位電路、整機電源電路等。硬件電路基本框圖如下 圖所示。RSR八VECS1/CS22. 2單片機2. 2. 1單片機簡介與發(fā)展趨勢單片機乂稱單片微控制器，它是是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單 片機由運算器，控制器，存儲器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當于一個微型的計算機, 和計算機相比，單片機

14、只缺少了 I/O設(shè)備。它內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊， 比如CPU,內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，但是這些部件 性能都相對傳統(tǒng)PC機弱很多。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。山于單片機在工 業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機山芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最 早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使訃算機系統(tǒng) 更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當中。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，由于單片機性能大幅提高而功耗卻大大降低， 嵌入式系統(tǒng)(System on Chip)已經(jīng)成為單片機的主要發(fā)展方向。嵌入式系統(tǒng)向 MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯

15、片上的最大化解決，因此， 專用單片機的發(fā)展自然形成了向嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC 設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于嵌入式系統(tǒng)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā) 展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng) 用系統(tǒng)。2. 2. 2單片機單片機的選擇方案與型號確定方案一：選擇AT89C51單片機性能特點：完全兼容MCS-51系列單片機產(chǎn)品，4k字節(jié)可編程閃速存儲器， 具有1000寫/擦循環(huán)功能，數(shù)據(jù)可保留十年。允許128字節(jié)內(nèi)部RAM, 32個可 編程I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量中斷源，兩個優(yōu)先級，一個 全雙工UATR串行通信接口，片內(nèi)設(shè)置有

16、振蕩器和時鐘電路。同時，能夠靜態(tài) 工作在024HZ范圍，三級程序存儲器鎖定，并支持低功耗的閑置和掉電模式。 空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM,定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系 統(tǒng)繼續(xù)工作。方案二：選擇STC89C52單片機完全兼容51系列單片機，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用經(jīng)典的 MCS-51內(nèi)核，但功能乂完全超越51單片機。同時擁有API在線編程功能具有 8k字節(jié)Flash, 512字節(jié)RAM, 32位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM, MAX810復位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一 個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口?？山抵?Hz靜

17、態(tài)邏輯操作，支持2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計 數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍 結(jié)，單片機工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MH乙 6T/12T可選。其中最主要的特點是ISP （在系統(tǒng)可編程）/IAP （在應(yīng)用可編程）， 無需專用編程器，應(yīng)用和測試更為便捷。由以上對比可以看出STC89C52在運行速度和內(nèi)存容量方面比AT89C51 優(yōu)越很多，其中最主要的特點是ISP （在系統(tǒng)可編程）/IAP （在應(yīng)用可編程）， 無需專用編程器，無需專用仿真器，下載速度非?？?，在線調(diào)試也非常方便， 在這一

18、點上，就勝出了其他同類的單片機。2.2.3單片機的各個功能引腳簡介STC89C52單片機芯片為40個引腳，CMOS工藝制造的芯片采用雙列直插 （DIP）方式封裝，其引腳示意圖如圖2-3所示。STC89C52為40個引腳中有引 腳、時鐘引腳、控制引腳以及I/O 口引腳。下面結(jié)合圖2-1來介紹各引腳的功。P1. 4P1. 5P1. 7T2/PL. 0T2EX/P1.1P1. 2P1. 3INTL/P3.3T0/P3.1T1/P3.5聖/P3.6RD/P3,7XTAL2XTAL1V?SRST _RXD/P3.0TXD/P3.1 IINT0/P3. 2 二PDIP4009876543 210987 6

19、5432 143333333333222 222222VCCPO. 0/ADOPO. 1/AD1PO. 2/AD2PO. 3/AD3PO.4/AD4PO. 5/AD5PO.6/AD6PO.7/AD7 EA _ ALE/PROGPSENP2. 7/A15P2. &/A14P2. 5/A13P2. 4/A12P2, 3/A11P2 2/A10P2.1/A9P2 0/A8圖21 STC89C52RC單片機引腳圖1電源引腳(1) 電源(40 腳):+5V；(2) 接地端(20腳)：接地。2時鐘引腳XTAL1 (19):反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2 (18):來自反

20、向振蕩器的輸出。兩個時鐘引腳XTAL1、XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個振蕩 器，它為單片機提供了時鐘控制信號。2個時鐘引腳也可外接獨立的晶體振蕩器。XTAL1 (19腳)：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大 器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。XTAL2 (18腳)：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反 相放大器的輸出端。來自反向振蕩器的輸出。3 10 口引腳P0 口： PO 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當 P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。PO能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲 器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/

21、地址的笫八位。在FIASH編程時，PO 口作為原碼輸 入口，當FIASH進行校驗時，PO輸出原碼，此時PO外部必須被拉高。智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)汁與實現(xiàn)P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接 收輸出4TTL |'1電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸岀電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出4個TTL門電流，當P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且

22、作 為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于 內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行 存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當 對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口： P3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸岀4個TTL 門電流。當P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入, 由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故

23、。 除了以上的引腳功能外P3 口還具有引腳第二功能：P3. 0 RXD （串行輸入口）P3. 1 TXD （串行輸出口）P3. 2 /INTO （外部中斷0）P3. 3 /INT1 （外部中斷1）P3.4 T0 （記時器0外部輸入）P3.5 T1 （記時器1外部輸入）P3.6 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）4控制線引腳RST （9）:復位信號輸入引腳。當振蕩器復位時，要保持RST引腳2個機器 周期的高電平時間。ALE/PROG （30）:地址鎖存允許信號輸岀引腳編程脈沖輸入引腳。當單片機 正常工作后,ALE引腳不斷輸出正脈沖 信號.當單片機訪問外部存

24、儲器時,ALE輸 出信號的負跳沿用作單片機發(fā)出的8位地址（經(jīng)外部鎖存器鎖存）的鎖存控制信 號.即使不訪問外部存儲器，ALE端仍有正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘振蕩器頻 率的1/6。每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時（即執(zhí)行的是MOVX指令），在兩個機器 周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個ALE脈沖。因此，嚴格來說，用戶不宜用 ALE作精確的時鐘源或定時信號。PSEN (29):外部程序存儲器的選通信號輸出引腳，低電平有效。在單片機 訪問外部程序存儲器時，此引腳輸出脈沖負跳沿作為讀外部程序存儲器的選通信 號。此腳接外部程序存儲器的0E (輸出允許端)。取指期間，每個機器周期兩 次再麗有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀

25、回指令或常數(shù)。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， 這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP (31):內(nèi)外存儲器選擇引腳/編程電壓輸入引腳。當EA保持高電 平時，當EA腳為高電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器，但在PC超過OFFFH (4Kbyte地址范圍)時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。2. 2.4單片機的時鐘電路單片機的時鐘信號通常山兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部時鐘方式；一種是外部 時鐘方式，采用內(nèi)部時鐘方式時，如圖2-2(a)所示。片內(nèi)的高增益反相放大器 通過XTAL1、XTAL2外接作為反饋元件的片外晶體振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振 回路構(gòu)成一個自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振

26、蕩器的頻率主要取 決于晶體的振蕩頻率，一般晶體可在1. 212MHz之間任選，電容Cl、C2可在5 30pF之間選擇，電容的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用。采用外部時鐘方式時，如圖(b)所示。外部振蕩信號通過XTAL1端直接接 至內(nèi)部時鐘電路，此時XTAL2引腳應(yīng)懸空，相當于高電平。(d)內(nèi)部時鐘信號(b)外部時鐘信號2-2單片機時鐘參考電路12 / 4611 / 46智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)本電路選用的是內(nèi)部振蕩器方式，如圖2-4(a)所示。選用內(nèi)部振蕩器比選 用外部時鐘電路簡單并且易于實現(xiàn)。最重要的是此電路易于調(diào)試，而且精度高。 .2.5單片機的復位電路復位電路可分為上電

27、復位和外部復位兩種方式。電路如下圖所示。C單片機qRST/VpdVssVCC(a)上電復位(b)上電與手動復位2-3單片機復位參考電路通過某種方式，使單片機內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復位。復 位分為上電復位和外部復位兩種方式。上電復位是在單片機接通電源時，對單片機的復位電路由電容串聯(lián)電阻構(gòu) 成，由圖并結(jié)合"電容電壓不能突變"的性質(zhì)，可以知道，當系統(tǒng)一上電，RST腳 將會出現(xiàn)高電平，并且，這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定。典型的51 單片機當RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位，所以，適當組合RC的 取值就可以保證可靠的復位。復位電路的阻容參數(shù)通常由

28、實驗調(diào)整。圖(a) 參考電路中，電路參數(shù)C取22uF, R取1KQ,可在RST/VPD端提供足夠的高電平脈 沖，使單片機能夠可靠地上電自動復位。圖(b)為既可進行上電自動復位，也可外部手動復位的電路示意圖，R1可 取200 Q左右。當需要外部復位時，按下復位按鈕即可達到復位目的。本電路采用的是按鍵電平復位電路，復位電路比上電復位電路在應(yīng)用上更 加直觀、方便、易于實現(xiàn)及切換。2.3液晶顯示模塊2.3.1液晶簡介液晶是物質(zhì)的一種特殊狀態(tài)。它從宏觀上看，既具有液體的流動性，乂具有 晶體的物理和光學向異性。從微觀上觀察，液晶的分子一般都是剛性的棒狀分子。 液晶的物理性質(zhì)具有各向相異性，正是山于存在著各

29、向異性，所以在定溫度區(qū)域 內(nèi)，呈液晶態(tài)時，分子之間的作用是使其分子呈現(xiàn)有序排列。目前，廣泛用于顯 示器件上的液晶叫列相。其分子呈長棒狀，平時，是沿棒狀長軸方向有序排列的, 當它與固體表面接觸時，會沿與固體表面狀態(tài)最低自由能狀態(tài)排列。液晶是一種很有價值，應(yīng)用廣泛的物質(zhì)形態(tài)。顯示器件是液晶發(fā)展應(yīng)用最快 的一個領(lǐng)域。液晶山于稍微受外界環(huán)境影響分子排列就會改變，因而是一種具有 很多奇異性能的功能材料。液晶作為顯示器件時，方式很多。最常見的液晶顯示器件（LCD）屬于扭曲 相列型（TN）。此外，還有不用偏振片，具有存儲效應(yīng)的相變型（PC）;有電流效 應(yīng)的動態(tài)散射型（DS）；有加入染料的賓主彩色型（GH）;

30、有彩色偏振片型（STN）； 有可以作為液晶電視的有源矩陣型（TFT）;還有正在開發(fā)的后起之秀鐵電型（FE） 及MLC、LCOS等等。2.3.3液晶顯示原理液晶顯示模塊是一種被動式顯示模塊，由于它的功耗極低，顯示信息量大， 易于色彩化，無輻射無污染，壽命長，因而在低功耗的單片系統(tǒng)中大量的使用。液晶顯示器件的顯像原理，是將液晶置于兩片導電玻璃之間，靠兩個電極間 電場的驅(qū)動，引起液晶分子扭曲向列的電場效應(yīng)，以控制光源透射或遮蔽功能， 在電源關(guān)開之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示出來，若加上彩色濾光片，則可顯示彩色 影像。在兩片玻璃基板上裝有配向膜，所以液晶會沿著溝槽配向，山于玻璃基板 配向膜溝槽偏離90度，所

31、以液晶分子成為扭轉(zhuǎn)型，當玻璃基板沒有加入電場時, 光線透過偏光板跟著液晶做90度扭轉(zhuǎn)，通過下方偏光板，液晶面板顯示口色； 當玻璃基板加入電場時，液晶分子產(chǎn)生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原 方向，被下方偏光板遮蔽，光線被吸收無法透出，液晶面板顯示黑色液晶顯示器 便是根據(jù)此電壓有無，使面板達到顯示效果。2.3.4 LCD顯示模塊的基本構(gòu)造液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背 光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。英文名稱叫“LCD Module",簡稱“LCM” , 中文一般稱為“液晶顯示模塊”。其中在市場上常見的為數(shù)字顯示模塊和點陣型模塊。數(shù)顯模塊一種山段

32、型液 晶顯示器件與CPU專用的集成電路組裝成一體的功能部件，只能顯示數(shù)字和一些 14 / 4613 / 46智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)標識符號。這類液晶顯示器件大多應(yīng)用在便攜、袖珍設(shè)備上。山于這些設(shè)備體積 小，所以盡可能不將顯示部分設(shè)計成單獨的部件，即使一些應(yīng)用領(lǐng)域需要單獨的 顯示組件，那么也應(yīng)該使其除具有顯示功能外，還應(yīng)具有一些信息接收、處理、 存儲傳遞等功能，由于它們具有某種通用的、特定的功能而受市場的歡迎。點陣型液晶顯示器件是山專用的行、列驅(qū)動器、控制器及必要的連接件、結(jié) 構(gòu)件裝配而成的，其特點是點陣像素連續(xù)排列，行和列在排布中均沒有空隔。因 此可以顯示了連續(xù)、完整的圖形，也可顯示數(shù)字

33、和西文字符。這種點陣型模塊有 的本身具有字符發(fā)生器，顯示容量大，功能豐富。VDDfLCDLCM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致可分為：LCD控制器、LCD驅(qū)動器、LCD顯示裝置三個部 分其主要基本結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：vo-*-RS-*R/Wf2-41CD顯示模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖液晶顯示器件是一種具有較高技術(shù)的電子元器件，已在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用, 但對很多人來說，使用、裝配時仍感到困難。特別是點陣型液晶顯示器件，使用 者會覺得功能復雜，無從下手。特殊的連接方式和所需的專用設(shè)備也非人人了解 和具備，故此液晶顯示器件的用戶希將液晶顯示器件與控制、驅(qū)動集成電路裝在 一起，形成一個功能部件，用戶只需用傳統(tǒng)工藝即可將其裝配成一個

34、整機系統(tǒng)。 因此液晶顯示器已經(jīng)形成一個模塊化顯示，給用戶帶組裝和應(yīng)用來巨大便利。23.5 LCD顯示的特點液晶顯示器件的優(yōu)點：1、低功耗，可使用干電池長時間驅(qū)動、節(jié)能。2、工作電壓低（10V以下）。直接用IC驅(qū)動，驅(qū)動電路小型化，簡單化。3、器件薄型、顯示面積可以從數(shù)平方毫米到數(shù)十平方毫米。特別適應(yīng)于 輕便型裝置。4、LCD是受光型顯示器件，即使在明亮的場所也能顯示清晰。5、便于彩色化，可以擴大顯示功能和實現(xiàn)多樣化顯示。6、能投影放大顯示，容易實現(xiàn)大畫面顯示。液晶顯示器件的缺點：1、Ill于是受光型顯示，故在暗的地方顯示不清楚。2、顯示對比度與視線方向有關(guān)，受視角限制。3、響應(yīng)時間受周圍溫度的

35、影響，在低溫下（零下20攝氏度）不能工作。 23.7液晶控制器12864結(jié)構(gòu)及其功能12864是一種帶有驅(qū)動顯示電路的圖形點陣液晶顯示器，其內(nèi)部的顯示控制 器KS0108是其核心部件。它可直接與微處理器相連，對液晶顯示控制器進行行 列驅(qū)動，組成液晶顯示的驅(qū)動控制系統(tǒng)，可完成各種圖形文字及符號的顯示。1 LCD12864總體外形尺寸如下圖所示圖2-5 LCD12864外形尺寸圖0馮2 solg,* 333.1卜17 / 4615 / 462單片機與LCD典型接口圖單片機LCD圖2-6單片機與LCD12864典型接口電路3內(nèi)部顯示控制器KS0108基本結(jié)構(gòu)和功能KS0108及其兼容顯示控制驅(qū)動器與

36、其兼容顯示控制器是一種帶有列驅(qū)動輸出的圖形液晶顯示控制器。這是一種內(nèi)藏控制器型的點陣圖形模塊。裝配有智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)KS0108專用控制器。這種控制器是液晶驅(qū)動器與訃算機的接口，它以最簡單的 方式受控于訃算機，接收并反饋計算機的各種信息，經(jīng)過自己獨立的信息處理實 現(xiàn)對顯示緩沖區(qū)的管理，并向驅(qū)動器提供所需要的各種信號、脈沖，操縱驅(qū)動器 實現(xiàn)模塊的顯示功能。這種控制器具有自己一套專用的指令，大大簡化了控制的 復雜性。這種模塊使使訃算機避免了對顯示器的繁瑣控制，節(jié)約了主機系統(tǒng)的內(nèi) 部資源。KS0108B及其兼容控制器的特點：(1該模塊有兩片KS0108B或兼容控制驅(qū)動器和一片HD6120

37、2或兼容驅(qū)動器。(2) 內(nèi)藏4096位顯示RAM中每位數(shù)據(jù)對應(yīng)LCD屏上一個點的亮暗狀態(tài)。(3) KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器是列驅(qū)動器具有64路列驅(qū)動器輸出。(3)KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器的占空比為1/321/64。2內(nèi)部KS0108驅(qū)動電路邏輯結(jié)構(gòu)圖LCD12864的內(nèi)部的KS0108控制顯示器結(jié)構(gòu)可分為：控制器、行列驅(qū)動器、LCD顯示裝置三個部分，其原理圖如下圖所示DE0DB7RETD/LR/W.ECS2CS1圖2-7LCD12864內(nèi)部驅(qū)動電路4內(nèi)部RAM地址映射圖該顯示模塊山兩片控制器控制，每片內(nèi)部帶有8x64位(512字節(jié))的RAM緩沖 區(qū)，對應(yīng)關(guān)系如下圖所示。4接口信

38、號說明見下表：管腳號管腳名 稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5電源正V3V0對比度(亮度)調(diào)整4RS (CS)H/LRS二H,表示DB7DBO為顯示數(shù)據(jù)RS二L,表示DB7DBO為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W二H, E二H,數(shù)據(jù)被讀到DB7DBO R/W二L,E二H-L, DB7DBO的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR6E(SCLK )H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH

39、： 8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空腳17/RESETH/L復位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端(+5V)20KVSS背光源負端5主要技術(shù)參數(shù):視角6點鐘驅(qū)動方 式 背光控制器1/64 DUTY 1/9 BIASLEDKS0108或兼容IC數(shù)據(jù)總 線8位并口/6800方式溫度特 性點陣格式工作溫度：-20C+70C儲藏溫度：-30C+80C128 X 64點尺寸0.39 x 0.55mm19 / 4617 / 46智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)點中心 距0.44 x 0.60mm視域62.0 x 44.0mm有效顯 示區(qū)域56.27 x 38.35m

40、m外形尺 寸78.0 x 70.0 x 12.5mm Max.凈重65g4控制器接口信號說明：1 RS, R/W的信號組合決定控制界面的4種模式：(1) 讀狀態(tài):輸入:RS二L, RW二H, E二H輸出:DOD7二狀態(tài)字(2) 寫指令:輸入:RS二L, RW二L, DOD7二指令碼,E二高脈沖 輸出：無 讀數(shù)據(jù):輸入:RS二H, RW二H, E二H輸出:DOD7二數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù):輸入:RS二H,RW二L,D0D7二數(shù)據(jù),E二高脈沖 輸出：無5內(nèi)部主要器件說明對12864的應(yīng)用首先要了解其內(nèi)部資源，通用的12864內(nèi)部具有以下部件:DDRAM： (Data Display Ram)數(shù)據(jù)顯示RAM,

41、往里面寫什么內(nèi)容，屏幕就 會顯示什么內(nèi)容。GROM： (Character Generation ROM)字符發(fā)生ROM。里面存儲了中文漢字 的字模，也稱作中文字庫，編碼方式有GB2312 (中文簡體)和BIG5 (中文繁 體)。本文選擇的無字庫的LCD,字?？捎勺帜Ｌ崛≤浖@得。CGRAM： (Character Generation RAM)字符發(fā)生 RAM, , 12864 內(nèi)部提供T 64X2B的CGRAM,可用于用戶自定義4個16X16字符，每個字符占用3 2個字節(jié)。GDRAM： (Graphic Display RAM):圖形顯示RAM,這一塊區(qū)域用于繪圖， 往里面寫啥，屏幕就會顯

42、示啥，它與DDRAM的區(qū)別在于，往DDRAM中寫的 數(shù)據(jù)是字符的編碼，字符的顯示先是在CGROM中找到字模，然后映射到屏幕 上，而往GDRAM中寫的數(shù)據(jù)時圖形的點陣信息，每個點用1 bit來保存其顯示 與否。HCGROM： (Half height Character Generation ROM)：半寬字符發(fā)生器，就 是字母與數(shù)字，也就是ASCII碼。由于本文使用不帶字庫的LCD,因此不必關(guān)注GROM,CGRAM, GDRAM,HCGROM,只需要向DDRAM寫入需要顯示的數(shù)據(jù)即可。2.3.7LCD12864的指令系統(tǒng)1基本指令和擴展指令模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴充指令如下：

43、指令表1： (RE二0：基本指令)指令指令碼功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除 顯示0000000001將DDRAM填滿"20H",并 且設(shè)定DDRAM的地址訃 數(shù)器(AC)到"00H"地址 歸位000000001X設(shè)定DDRAM的地址訃數(shù) 器(AC)到00H，并且 將游標移到開頭原點 位置；這個指令不改變DDRAM 的內(nèi)容鬆刑關(guān)0000001DCBD二1:整體顯示0NC=l:游標ONB二1:游標位置反白允 許進入 點設(shè)定00000001I/DS指定在數(shù)據(jù)的讀取與 寫入時，設(shè)定游標的移 動方向及指定顯示的 移位蠶蠶制000001S/CR.

44、/LXX設(shè)定游標的移動與顯 示的移位控制位;這個 指令不改變DDRAM的 內(nèi)容功能 設(shè)定00001DLXREXXDL二0/1： 4/8 位數(shù)據(jù)RE二1：擴充指令操作RE二0:基本指令操作設(shè)定CGRAM 地址0001AC5AC4AC3AC2AC1ACO設(shè)定CGRAM地址設(shè)定DDRAM 地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定DDRAM地址(顯示 位址)第一行：80H-87H 第二行：90H-97H21 / 4619 / 46智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)需蠶01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1ACO讀取忙標志(BF)可以 確認內(nèi)部動作是否完 成，同時可以讀出地址 計數(shù)器(AC)

45、的值寫數(shù) 據(jù)到 RAM10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7D0寫入到內(nèi)部的 RAM (DDRMI/CGRMI/1RAM/GRAM)讀出RAM 的值11數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7DO (DDRAM/CGRAM/1 RAM/'GRAM)指令表2： (RE二1：擴充指令)指 令碼 令 指匕匕 功RSzw RD7D6D5D4D3D21± DDo待命模式OOOOOOoooIX卷動地址開關(guān)開啟OOOOOOooIXSR反白選擇OOOOOOoIX1± RRo半仮-再 腐屁so值疋芯 擇白與始設(shè)設(shè) 選反白初次次睡眠模式OOOOOO1xSLXX擴充功能OOOOIXCLXREGo位令令穆 8Lfr<

46、;ft-圖 4處帥繪 :4.上J 弋戈一1± : / :O O 1 O / 一一 一一 =1 ICLIREIRE設(shè) 定設(shè)定繪圖1地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0設(shè)定繪圖RAM 先設(shè)定垂直（列）地址AC6AC5AC0 再設(shè)定水平（行）地址AC3AC2AC1AC0 將以上16位地址連續(xù) 寫入即可2常用指令該液晶顯示模塊（即KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器）的指令系統(tǒng)比較簡單，其 中最常用的指令有七種，其指令表如下圖所示：指令名稱控制信號控制代碼R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0顯示開關(guān)0000111111/0顯示起

47、始行設(shè)置0011XXXXXX頁設(shè)置0010111XXX列地址設(shè)置0001XXXXXX讀狀態(tài)10BUSY00N/0FFRST0000寫數(shù)據(jù)01寫彳敗據(jù)讀數(shù)據(jù)11讀數(shù)據(jù)LCD12864指令表4具體常用指令如下所示；1 顯示 ONOFF0X3F:LCD顯示開，可以對LCD進行其他的指令操作。0X3F:LCD顯示關(guān)，不可對LCD進行其他的指令操作。2顯示起始行設(shè)置行地址計數(shù)器的值OXCO：從DDRAM在第一行開始顯示3設(shè)置頁地址設(shè)置頁地址計數(shù)器的值0XB8：第一頁4設(shè)置列地址設(shè)置列地址計數(shù)器的值0X40：第一列5讀狀態(tài)BUSY:即BF,如前所述ONXOFF：顯示的開關(guān)狀態(tài)RST：表示內(nèi)部正在初始化，此

48、時組件不接受任何指令和數(shù)據(jù)6寫顯示數(shù)據(jù)按照表1的位置，存儲顯示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)為1,表示該點顯示；數(shù)據(jù)為0,該 點不顯示。取模方式：縱向字節(jié)倒序24 / 4621 / 46智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)7讀顯示數(shù)據(jù)讀出顯示數(shù)據(jù)5漢字顯示坐標說明坐標水平方向X以字節(jié)單位，垂直方向Y以位為單位。本設(shè)計選用的12864內(nèi)部有4行X32字節(jié)的DDRAM空間。該顯示模塊山兩片控制器控制，每片內(nèi)部帶有8x64位（512字節(jié)）的RAM緩沖區(qū)，對應(yīng)關(guān)系如下圖所示。DOD7第0頁 釦頁 第2頁 第3頁 第4頁 第5頁 第6頁 第7頁DDRAM的結(jié)構(gòu)如下圖所示 左半屏幕：80H、 81H、 82H、 83H、84H、85

49、H、86H、87H90H、 91H、 92H、 93H、94H、95H、96H、97HAOH、 A1H、 A2H、 A3H、A4H、A5H、A6H、A7HBOH、 BIH、 B2H、 B3H、B4H、B5H、B6H、B7H88H、 89H、 8AH、 8BH、8CH、8DH、8EH、8FH右半屏幕：88H、 89H、 8AH、 8BH、8CH、8DH、8EH、8FH98H、 99H、 9AH、 9BH、9CH、9DH、9EH、9FHA8H、 A9H、 AAH、 ABH、ACH、ADH、AEH、AFHB8H、 B9H、 BAH、 BBH、BCH、BDH、BEH、BFH地址與屏幕顯示對應(yīng)關(guān)系如下X

50、坐標Linel80H81H82H83H84H85H86H87HLine290H91H92H93H94H95H96H97HLine388H89H8AH8BH8CHSDH8EH8FHLine498H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH一般用于顯示字符使用的是上面兩行的空間，也就是80H8FH，90H9FH,每個地址的空間是2個字節(jié)，也就是1個字，所以可以用于存儲字符編碼的空間 總共是128字節(jié)。因為每個漢字的編碼是2個字節(jié)，所以每個地址需要使用2 個字節(jié)來存儲一個漢字。當然如果將2個字節(jié)拆開來使用也可以，那就是顯示2 個半寬字符。每次對DDRAM的操作單位是一個字，也就是2個字節(jié)，當往 DD

51、RAM寫入數(shù)據(jù)時，首先寫地址，然后連續(xù)送入2個字節(jié)的數(shù)據(jù)，先送高字節(jié) 數(shù)據(jù)，再送低字節(jié)數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)時也是如此，先寫地址，然后讀出高字節(jié)數(shù)據(jù)， 再讀出低字節(jié)數(shù)據(jù)（讀數(shù)據(jù)時注意先假讀一次）4圖形點陣顯示原理12864點陣液晶的圖形顯示原理都差不多。液晶屏x方向（水平）具有128 列像素從左到右為第0列第127列，y方向（垂直）具有64行像素。每8 行組成1頁，從上到下就是第0頁第7頁。這樣以列號和頁號為坐標，就可 以指定交義位置的8個像素。例如第0、1、2、3列第1頁的8個像素。在液晶 內(nèi)部有一塊顯示緩存區(qū)，按照列號和頁號就可以對顯緩區(qū)的某個字節(jié)寫數(shù)，該字 節(jié)的8位二進制數(shù)就對應(yīng)了液晶屏同樣位置的

52、像素的亮滅，如對第1列第1頁的 那個緩存單元寫入0X80即Ob 10000000,那么液晶對應(yīng)位置的最下面一點7亮（低 位在上高位在下）其余都滅，如果第2列第1頁寫入0X0F即ObOOOOllll,則該 位置上方4個點0123亮，其余像素不亮，第3列第1頁寫0X33,則該處間隔2 點亮。這樣就可以通過程序控制液晶屏的任意像素了。6串口操作時序（1）8位并口寫操作時序見下圖寫操作時丿了圖26 / 4623 / 46智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)28 / 4624 / 46讀操作時序2.4仿真原理圖智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)2.5本章小結(jié)本章介紹了液晶顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計，首先介紹了硬件設(shè)計的基本框

53、圖，并 簡要說明個單元的功能及其實現(xiàn)方式。其次重點介紹了各個部分的原理，如 STC89C52單片機，12864液晶顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，最后綜合各個部分做 了系統(tǒng)的綜合仿真。29 / 4625 / 46智能電子顯示屏系統(tǒng)設(shè)訃與實現(xiàn)第三章軟件程序系統(tǒng)設(shè)計3.1C語言C語言是一種編譯型程序設(shè)訃語言，它兼顧了多種髙級語言的特點，并具備匯編語言的功 能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以 直接實現(xiàn)對單片機系統(tǒng)硬直接的控制。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它支持當前程序 設(shè)計中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)訃技術(shù)。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結(jié) 構(gòu)，可以在軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)訃。因此，使用C語言