单片机控制液晶显示模块.docx

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单片机控制液晶显示模块

摘要

单片机具有控制功能强，集成度高、可靠性高、体积小，低电压、低能耗等特点，并且具有优异的性能价格比。

自20世纪70年代问世以来，受到人们的广泛关注。

几十年间，单片机的发展十分迅猛，在控制领域独占鳌头。

在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次课程设计通过对它的学习、应用，以单片机为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的液晶屏显示地图的程序，它由直流电源供电，通过LCD显示出来。

LCD还可以显示字母、数字符号、中文字型，具有绘图及文字画面混合显示功能。

现代社会对液晶屏显示一些字体和图形的应用十分普遍，比如公交车上的报站牌，建筑楼上的广告标语等等。

本此课设所要求的是将单片机与LCD液晶屏相结合，并编写相应的程序在液晶屏上显示出辽宁省地图。

关键词：

LCD液晶屏51单片机辽宁省地图

摘要I

1绪论1

2总体方案设计2

2.1OCMJ4X8C_3型液晶显示屏的工作原理2

2.2串行接口与串行传输资料4

2.3汉字图形显示步骤5

3硬件设计6

3.1电路设计6

3.2LCD液晶屏外形尺寸图及坐标图6

3.3功能模块设计7

4软件设计9

4.1主程序流程图9

4.2LCD显示模块设计10

5调试分析10

6结论10

7总结11

附录一12

附录二12

1绪论

　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。

概括的讲：

一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

　　单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。

我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！

它主要是作为控制部分的核心部件。

　　它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。

单片机是靠程序的，并且可以修改。

通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。

一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！

但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！

只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！

　　由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？

很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？

原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。

一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！

对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。

单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。

一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。

　　可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。

不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。

它由主机、键盘、显示器等组成。

还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。

这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。

顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。

因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。

它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。

现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。

究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。

在当今社会中，LCD液晶屏的使用非常广泛，在工业上可以通过液晶屏显示一些数值，比如测量电压表等；在生活中，可以通过液晶屏显示一些人们日常生活中所需的资料。

但液晶屏显示的使用也非常方便，只需要工作人员很简单的操作、控制，人们就可以很直观的去查看一些信息。

液晶屏的使用简单方便，本文介绍的是ocmj4x8c_3型号液晶显示屏，尺寸是128*64DOTS，通过51单片机以8位16进制转换的数据，在液晶屏上显示出来。

此系统核心部件是MCS-51单片机、LCD显示器。

2总体方案设计

2.1OCMJ4X8C_3型液晶显示屏的工作原理

此模块可以显示字母、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（OCMJ4X16A/B无串行接口）。

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）、垂直画面卷动（Verticallinescroll）、反白显示（By_linereversedisplay）、待命模式（Standbymode）。

表-1OCMJ4X8C_3的引脚说明

引脚

名称

方向

说明

VSS

GND（0V）

VDD

SupplyVoltageForLogic（+5V）

SupplyVoltageForLCD（悬空）

RS（CS）

DataL:

InstructionCode

R/W（STD）

ReadL:

Write

E（SCLK）

EnableSignal,高电平有效

DB0

I/O

数据0

DB1

I/O

数据1

DB2

I/O

数据2

DB3

I/O

数据3

DB4

I/O

数据4

DB5

I/O

数据5

DB6

I/O

数据6

DB7

I/O

数据7

PSB

ParallelModeL:

SerialMode

空脚

/RST

ResetSignal,低电平有效

空脚

LEDA

背光源正极（+5V）

LEDK

背光源正极（0V）

图5液晶显示电路

2.2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。

串行传输讯号请参考下图说明：

图6液晶显示时序图

图7串行接口时序图

2.3汉字图形显示步骤

1、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，当输入显示资料RAM时，可以分别显示CGROM，HCGROM与CGRAM的字型；本系列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的定字型，02H～7FH的编码中将选择半编码中将选择CGRAM的自宽英数字的字型，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）。

2、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），最多可以控制256x64点的二维绘图缓冲空间，在更改绘图RAM时，由扩充指令设定GDRAM地址先设垂直地址再设水平地址（连续写入两个字节的数据来完成垂直与水平的坐标地址），再写入两个8位的资料到绘图RAM，而地址计数器（AC）会自动加一,整个写入绘图RAM的步骤如下：

1）.先将垂直的字节坐标（Y）写入绘图RAM地址。

2）.再将水平的字节坐标（X）写入绘图RAM地址。

3）.将D15～D8写入到RAM中（写入第一个Bytes）。

4）.将D7～D0写入到RAM中（写入第二个Bytes）。

3硬件设计

3.1电路设计

图1电路设计图

3.2LCD液晶屏外形尺寸图及坐标图

图2液晶屏外形尺寸图

图3液晶屏坐标图

3.3功能模块设计

根据分析整个系统主要划分两个主模块，即：

51控制模块和LCD显示模块，以及51控制模块中的调用子程序模块，功能模块图如图2所示。

图4系统功能模块图

（1）51控制模块

该模块实现提供控制字，发送数据和命令。

（2）LCD显示模块

该模块实现将数据扫描成地图在LCD上显示出来。

（3）调用子程序模块

MOVA,#34H：

34H--扩充指令操作

LCALLSEND_I：

写指令子程序,扩充指令操作

MOVA,#30H：

30H--基本指令操作

LCALLSEND_I：

写指令子程序,基本指令操作

MOVA,#80H

LCALLSEND_I：

设定绘图RAM地址

MOVCA,@A+DPTR

LCALLSEND_D：

查表指令，调用数据

MOVA,#01H

LCALLSEND_I：

待命模式

MOVDPTR,#TAB5：

显示图形

LCALLPHO_DISP

A,#34H

LCALLSEND_I：

调用count的数值

MOVA,LCD_Y

LCALLSEND_I：

输出Y轴值

MOVA,LCD_X

LCALLSEND_I：

输出X轴值

4软件设计

4.1主程序流程图

图8主程序流程图

4.2LCD显示模块设计

图9LCD显示模块设计图

5调试分析

在设计本系统的过程中，LCD液晶屏上的汉字显示出现乱码和字体不对齐的现象，经过研究，发现一个汉字代表两个byte，所以在源程序中改正对齐，最后显示的结果符合要求。

6结论

经过这五周的努力，反复的调试与修改，最终顺利的完成了本次课设，任务书上所要求的效果也在实验箱上实现出来，并通过了老师的检查。

本程序可以实现辽宁省地图的图形显示。

但编写的程序还是有些许不足，比如在调用子程序上就略显冗余不够精炼，反映出自己在处理一些细节方面的基本功不够扎实，如果今后有机会一定要做到更好。

7总结

为期五周的课程设计结束了，经过不断的努力，在老师的主导帮助下，终于完成了《液晶屏显示辽宁省地图》这个课程设计。

在此期间，我学到了很多新的东西，让我更丰富了自己，经过这些课设的锻炼，发现自己的不足，并开始有意识的去找寻未知，更积极的去探索自己不足的东西，使我更渴望了对新事物的研究与学习。

通过查看相关的资料和书籍，反复对比与摘取，把最精髓的部分挑出来用在实验中，让此程序最接近课设的要求。

每一次否定自己先前的选择都是一种进步，我会告诉自己总会有更合适的方法使其达到同样的效果。

不满足的心态也是我此次试验的一大收获。

虽然过程很艰难，程序的调试也是很枯燥的，但当实验的效果出来时，我非常的开心，觉得再多的付出也是值得的。

虽然编写的程序不是很完美，但我相信，通过今后的磨练，自己会做的一次比一次好。

这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做设计是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，是对自己所有努力的一个交代，不得有半点马虎。

我感觉通过这次试验，使我更加体会到了程序的魅力，我会更加严谨的对待每次难得的提高自己的机会，相信以后自己会做的更好。

附录一

附录二

;******************OCM4x8C串口******************

RSEQUP3.0;接收信号

STDEQUP3.1;读写指令

SCLKEQUP3.2;时钟信号

PSBEQUP3.3;行列选

RSTEQUP3.5;复位

RS_STUEQU20H.0

LCD_XEQU30H

LCD_YEQU31H

COUNTEQU34H

COUNT1EQU35H

COUNT2EQU36H

COUNT3EQU37H

LCD_DATAEQU38H

LCD_DATA1EQU39H

LCD_DATA2EQU3AH

DA_INEQU3BH

WR_COUNT1EQU3CH

WR_COUNT2EQU3DH

;***********************************************

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0100H

MAIN:

NOP

MOVSP,#5FH

SETBRST

CLRPSB

;********************初始化**********************

LGS0:

MOVA,#34H;34H--扩充指令操作

LCALLSEND_I;写指令子程序,扩充指令操作

MOVA,#30H;30H--基本指令操作

LCALLSEND_I;写指令子程序,基本指令操作

MOVA,#01H;清除显示

;***********************************************

LGS3:

MOVA,#34H

LCALLSEND_I

MOVA,#30H

LCALLSEND_I

MOVDPTR,#TAB3;显示汉字和字符

MOVCOUNT,#40H

MOVA,#80H

LCALLSEND_I;设定绘图RAM地址

LGS31:

CLRA

MOVCA,@A+DPTR

LCALLSEND_D

INCDPTR

DJNZCOUNT,LGS31

LCALLDELAY3

;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

LGS4:

MOVA,#01H

LCALLSEND_I;待命模式

LCALLDELAY2

;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

LGS5:

MOVDPTR,#TAB5;显示图形

LCALLPHO_DISP

LCALLDELAY3

LJMPLGS5

;***********************************************

PHO_DISP:

MOVCOUNT3,#02H;全屏显示图形子程序

MOVLCD_X,#80H

PHO_DISP1:

MOVLCD_Y,#80H

MOVCOUNT2,#20H

PHO_DISP2:

MOVCOUNT1,#10H

LCALLWR_ZB

PHO_DISP3:

CLRA

MOVCA,@A+DPTR

LCALLSEND_D

INCDPTR

DJNZCOUNT1,PHO_DISP3

INCLCD_Y

DJNZCOUNT2,PHO_DISP2

MOVLCD_X,#88H

DJNZCOUNT3,PHO_DISP1

MOVA,#36H

LCALLSEND_I;调用count2的数值

MOVA,#30H

LCALLSEND_I;X轴坐标数值

RET

;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

CLRRAM:

MOVLCD_DATA1,#00H;GDRAM写0子程序

MOVLCD_DATA2,#00H

RET

;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

WR_ZB:

MOVA,#34H

LCALLSEND_I;调用count的数值

MOVA,LCD_Y

LCALLSEND_I;输出Y轴值

MOVA,LCD_X

LCALLSEND_I;输出X轴值

MOVA,#30H

LCALLSEND_I;X轴坐标数值

RET

;***********************************************

SEND_D:

SETBRS_STU;写数据子程序

MOVDA_IN,A

LCALLSERIAL_WR

RET

SEND_I:

CLRRS_STU;写指令子程序

MOVDA_IN,A

LCALLSERIAL_WR

RET

;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

;DA_IN:

数据或指令

;RS_STU:

数据指令选择

;WR_COUNT1:

计数器1

;WR_COUNT2:

计数器2

SERIAL_WR:

PUSHACC

MOVA,DA_IN

SETBCS

MOVWR_COUNT1,#05H

SETBSTD;1

SERIAL_WR1:

CLRSCLK

SETBSCLK

DJNZWR_COUNT1,SERIAL_WR1

CLRSTD;RW

CLRSCLK

SETBSCLK

JNBRS_STU,CLR_RS

SETBSTD;写数据

SJMPSETB_RS

CLR_RS:

CLRSTD;写指令

SETB_RS:

CLRSCLK

SETBSCLK

CLRSTD;0

CLRSCLK

SETBSCLK

MOVWR_COUNT1,#02H

SERIAL_WR2:

MOVWR_COUNT2,#04H

SERIAL_WR21:

RLCA

MOVSTD,C

CLRSCLK

SETBSCLK

DJNZWR_COUNT2,SERIAL_WR21

MOVWR_COUNT2,#04H

CLRSTD;0

SERIAL_WR22:

CLRSCLK

SETBSCLK

DJNZWR_COUNT2,SERIAL_WR22

DJNZWR_COUNT1,SERIAL_WR2

CLRSCLK

CLRCS

LCALLDELAY2

POPACC

RET

;***********************************************

DELAY3:

MOVR5,#16H

DEL31:

MOVR6,#0FFH

DEL32:

MOVR7,#0FFH

DEL33:

DJNZR7,DEL33

DJNZR6,DEL32

DJNZR5,DEL31

RET

DELAY2:

MOVR6,#06H

DEL21:

MOVR7,#18H

DEL22:

DJNZR7,DEL22

DJNZR6,DEL21

RET

;***********************************************

TAB3:

DB'辽宁省地图'

DB''

TAB5:

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,00

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,3EH,00,00,00,00,00

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,23,80,00,00,00,00

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,0C0H,7EH,00,00,00,00

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,80,03,07,80,00,00

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,80,00,8CH,0C0H,00,00

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,00,80,00,0C8H,40,00,00

DB00,00,00,00,00,00,00,00,00,07,00,00,70,40,00,00

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