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基于单片机的LCD显示器的设计.rar

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    基于 单片机 LCD 显示器 设计
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    科技学院 2011 届本科毕业论文基于单片机的 LCD 显示器的设计专 业: 电子信息技术与科学 指导教师: 王锦荣 学生姓名: 王 淼 学生学号: 072004110428 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 I 页I目录目录 .............................................................................................................................................I摘要 ............................................................................................................................................IILCD display based on the design of single chip Abstract .....................................................III第一章 绪论 ...............................................................................................................................11.1 历史背景及应用领域 ...................................................................................................11.2 课题意义 .......................................................................................................................2第二章 单片机的结构及应用 ...................................................................................................32.1 单片机 ...........................................................................................................................32.2 单片机应用领域 ...........................................................................................................42.3 AT89C51 简介 ..............................................................................................................42.4 最小系统与晶振/复位电路 .........................................................................................7第三章控制系统硬件设计 .......................................................................................................113.1 系统框图 .....................................................................................................................113.2 原理电路图 .................................................................................................................113.3LCD 功能及接口简介 .................................................................................................123.4 汉字字库的生成 .........................................................................................................13第四章 程序与系统仿真 .........................................................................................................144.1 主程序清单: .............................................................................................................144.2 系统仿真 .....................................................................................................................18第五章 总结致谢 .....................................................................................................................20参考文献 ...................................................................................................................................21贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 II 页II基于单片机的 LCD 显示器的设计摘要当今高度发展的信息时代,设计半导体技术光电器件、电子电路、集成电路、信息图像处理、信息传输、计算机网络以及电子产品制造和电子产品安装工程等相关技术的 LCD 显示屏在信息领域显得尤为活跃,在各行业的应用及普及方面也取得了长足的进步。本文设计了一种有单片机控制的 LCD显示器。并介绍了显示器工作原理,讨论了硬件电路中各个模块的实现方法,进行了严格的理论逻辑推敲和实验测试,以达到设计要求。该系统以 AT89C51 为核心,该显示器能长期、连续、可靠、稳定的工作;同时还具有体积小、功耗低等特点,便于携带,使用方便。系统软件设计包括单片机计算机两部分的编程。计算机软件编程主要实现参数设置、串行口数据接收、指令发送以及数据的显示和存储。单片机软件编程主要实现液晶显示,采用 C语言编程。点阵式 LCD 以其功耗低,接口方便,能够显示图形和汉字等特点而受到仪器仪表设计人员的普遍关注,特别是能够显示汉字的特点,会使仪器仪表的人机界面更加友好。但点阵式 LCD 没有直接显示汉字的功能,如果要显示汉字,则需通过对 LCD 的 DRAM写入相应的数据来实现。本设计介绍了如何在 DM-162LCD 上显示汉字及字符。以AT89S51 单片机作为控制器构成最小系统,外加开关,晶振等元件实现字符、汉字的显示功能,再通过单片机输入输出端口输出高低电平,通过 1062 液晶显示字符“Hello everyone”和汉字“2011 年 05 月 09 日” 、 “王天天开心”等。关键词:单片机;LCD;C 语言贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 III 页IIILCD display based on the design of single chip AbstractThe development of today's information age, height, design semiconductor optoelectronic devices, electronic circuits, integrated circuits, information processing,information transmission, computer networks and electronic products, electronic products manufacturing and installation of related technologies such as LCD display is particularly active in the field of information in the application and popularization of various industries has also made great progress. This paper designs a LCD display controlled by a microcontroller. And describes the working principle of the monitor are discussed hardware implementations of each module, the theoretical logic of a strict scrutiny and experimental testing to meet the design requirements. AT89C51 as the core of the system, which monitors long-term, continuous, reliable and stable work; but also has a small size, low power consumption, easy to carry, easy to use. Single chip computer system software design includes two parts of the programming. Computer software programming to achieve the main parameters, serial port data receiving, sending commands and data display and storage. SCM software programming to achieve the main liquid crystal display, the use of C language programming. Dot-matrix LCD with its low power consumption, convenient interface that can display graphics and other characteristics of Chinese characters by the instrument designer's general concern, in particular, can show the characteristics of Chinese characters, will make instruments more friendly human-machine interface. However, no direct dot matrix LCD display Chinese characters function, if you want to display Chinese characters, you need to write on LCD's DRAM to achieve the corresponding data. This design shows how to display the DM-162LCD character and characters. AT89S51 microcontroller to constitute a minimal system as a controller, plus a switch, crystal and other components to achieve character, Chinese characters display, and through the microcontroller output high-low input 贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 IV 页IVand output ports, by 1062, LCD character “Hello everyone“ and the Chinese characters “2011 May 9, ““ King happy every day, “and so onKeywords: microcontroller, LCD, C language贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 1 页1第一章 绪论1.1 历史背景及应用领域LCD( Liquid Crystal Display) ,早在 19 世纪末,奥地利植物学家就发现了液晶,即液态的晶体,也就是说一种物质同时具备了液体的流动性和类似晶体的某种排列特性。在电场的作用下,液晶分子的排列会产生变化。从而影响到它的光学性质,这种现象叫做电光效应。利用液晶的电光效应,英国科学家在上世纪制造了第一块液晶显示器即 LCD。今天的液晶显示器中广泛采用的是定线状液晶,如果我们微观去看它,会发现它特象棉花棒。与传统的 CRT 相比,LCD 不但体积小,厚度薄(目前 14.1 英寸的整机厚度可做到只有 5 厘米) ,重量轻、耗能少(1 到 10 微瓦/平方厘米) 、工作电压低(1.5 到 6V)且无辐射,无闪烁并能直接与 CMOS 集成电路匹配。由于优点众多,LCD 从 1998 年开始进入台式机应用领域。 。 第一台可操作的 LCD 基于动态散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM),RCA 公司乔治·海尔曼带领的小组开发了这种 LCD。海尔曼创建了奥普泰公司,这个公司开发了一系列基于这种技术的的 LCD。 1970 年 12 月,液晶的旋转向列场效应在瑞士中央实验室注册为专利。 1969 年,詹姆士·福格森在美国发现了液晶的旋转向列场效应并于 1971 年 2 月在美国注册了相同的专利。1971 年他的公司(ILIXCO)生产了第一台基于这种特性的 LCD,很快的替代了性能较差的 DSM 型 LCD。在 1985 年之后,这一发现才产生了商业价值,1973 年日本的声宝公司首次将它运用于制作电子计算器的数字显示。现在,LCD 是笔记本电脑和掌上计算机的主要显示设备,在投影仪中,它也扮演着非常重要的角色,而且它开始逐渐渗入到桌面显示器市场中。LCD 领域随着技术的突破不断拓展,70 年代 LCD 产品主要用于电子手表、计算器、数字化仪表游戏机等产品。80 年代实现了笔记本电脑 VGA 显示。90 年代薄膜晶体管产品面试,分辨率由 CGA(320*200)提高到 UXGA(1600*1200)目前已由第一代发展到第四代。应用领域还抱愧台式 PC 液晶显示器、车载设备、工业监视器、PDA、车载导贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 2 页2航系统、摄像机监视器、数字照相机、投影显示器、游戏机、移动电话,另外在大型商用领域,如股市信息交互系统、银行汇兑系统也得到了广泛应用。最新的 LCD 已做到省电、大型化与宽视角、再加上节省空间、无辐射、无闪烁等特征,均是未来显示器发展的新方向。1.2 课题意义一、显示质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不象阴 极射线管显示器(CRT )那样需要不断刷新亮点。因此,液晶显示器画质高而且绝对不会闪烁,把 眼睛疲劳降到最低。二、没有电磁辐射,液晶显示器在防止辐射 方面具有先天的优势,因为它根本就不存在辐射。三、可视面积大 对于相同尺寸的显示器来说,液晶显示器的可视面积要更大一些。四、应用范围广 最初的液晶显示器由于无法显示细腻的字符,通常应用在电子表、计算器上。随着液晶显 示技术的不断发展和进步,字符显示开始细腻起来,同时也支持基本的彩色显示,并逐步用于液晶 电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机上。五、画面效果好 与传统显示器相比,液晶显示器一开始就使用纯平面的玻璃板,其显示效果是平面直角的, 让人有一种耳目一新的感觉。六、数字式接口 液晶显示器都是数字式的,不像阴极射线管彩显采用模拟接口。七、 “身材”匀称小巧,液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子 状态来达到显示目的,即使屏幕加大,它的体积也不会成正比的增加,而且在重量上比相同显示面 积的传统显示器要轻得多。八、功率消耗小液晶 显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上,因而耗电量比传统显示器也要小得多。这些优势让 LCD 显示器得到广泛的应用并且能带来巨大的社会效益和丰富的经济效益。贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 3 页3第二章 单片机的结构及应用2.1 单片机什么是单片机?就是单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit) ,常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机,单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。单片机自动完成赋予它的任务的过程,也就是单片机执行程序的过程,即一条条执行的指令的过程,所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来,这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的,一条指令对应着一种基本操作;单片机所能执行的全部指令,就是该单片机的指令系统,不同种类的单片机,其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务,必须把要解决的问题编成一系列指令(这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令) ,这一系列指令的集合就成为程序,程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器由许多存储单元(最小的存储单位)组成,就像大楼房有许多房间组成一样,指令就存放在这些单元里,单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样,每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号,该地址号称为存储单元的地址,贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 4 页4这样只要知道了存储单元的地址,就可以找到这个存储单元,其中存储的指令就可以被取出,然后再被执行。 程序通常是顺序执行的,所以程序中的指令也是一条条顺序存放的,单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行,必须有一个部件能追踪指令所在的地址,这一部件就是程序计数器 PC(包含在 CPU 中) ,在开始执行程序时,给 PC 赋以程序中第一条指令所在的地址,然后取得每一条要执行的命令,PC 在中的内容就会自动增加,增加量由本条指令长度决定,可能是 1、2 或 3,以指向下一条指令的起始地址,保证指令顺序执行。目前,单片机有两种基本的结构形式: 1. 将程序存储器和数据存储器合用一个的结构,存储空间的结构,称为普林斯顿结 统一编址) ;构(统一编址) ; 2. 将程序存储器和数据存储器截然分开而分别寻址的结构,称为哈佛结构。而分别寻址的结构,称为哈佛结构。5 内部数据总线的宽度一般分为:16 位及 32 位及 32 分为:4 位、8位、16 位及 32 位 等。 单片机内部均有丰富的指令系统,能够实现各种复杂的令系统,计算与控制。有多种接口方式可以适合各种需求。6 单片机功能强大、体积小、价格低、I/O 线多 单片机功能强大、体积小、价格低、I/O 线多, 线多, 指令丰富,逻辑操作能力强。2.2 单片机应用领域目前单片极渗透到我们生活的各个领域主要包括:办公自动化设备:单片机在机电—体化中的应用;在实时过程控制中的应用;单片机在日常生活及家 用电器领域的应用:在各类仪器仪表中引入单片机,使仪器仪表智能 化,提高测试的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构提高其性能价格比;在计算机网络和通信领域中的应用;商业营销设备;单片机在医用设备领域中的应用;骑车电子产品;航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域,单片机的应用更是不言而喻。2.3 AT89C51 简介AT89C51 的主要特性:与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程 FLASH 存储器 贵州大学科技学院本科毕业论文(设计) 第 5 页5寿命:1000 写/擦循环 数据保留时间:10 年 全静态工作:0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路AT89C51 管脚说明: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 P0 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
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