动态显示屏设计报告Word文档格式.docx
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1.3课程设计任务及工作量的要求
设计任务：
基本任务：
利用nKDE-51单片机实验教学系统上的硬件资源，实现LED点阵显示屏的动态显示功能。
附加任务：
通过键盘
（1）控制显示屏的显示/熄灭；
（2）通过PC机输入显示内容。
工作量要求：
（1）设计的硬件电路图与程序流程图；
（2）源程序代码；
（3）系统运行结果符合课程设计要求。
2、设计原理
2.1串口通信的原理
串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；
很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。
同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。
尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
它很简单并且能够实现远距离通信。
比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；
而对于串口而言，长度可达1200米。
典型地，串口用于ASCII码字符的传输。
通信使用3根线完成：
（1）地线，
（2）发送，（3）接收。
由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。
其他线用于握手，但是不是必须的。
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：
波特率：
这是一个衡量通信速度的参数。
它表示每秒钟传送的bit的个数。
通常电话线的波特率为14400，28800和36600。
波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。
数据位：
这是衡量通信中实际数据位的参数。
当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。
每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。
停止位：
用于表示单个包的最后一位。
典型的值为1，1.5和2位。
由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。
奇偶校验位：
在串口通信中一种简单的检错方式。
有四种检错方式：
偶、奇、高和低。
当然没有校验位也是可以的。
对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。
51单片机串口通信需要用到的几个寄存器：
TMOD（定时器/计数器模式寄存器）、TCON（定时器/计数器控制寄存器）、SCON（串行端口寄存器）、PCON（电源控制寄存器）。
下面来具体说下如何设置各个寄存器来实现串口通信：
<
1>
TMOD寄存器：
此配置作用：
使用Timer1的mode2工作模式，提供自动加载的8位定时器/计数器→TH1
GATE位：
为Timer的控制开关，为0时只要TCON寄存器的TR位为1即可启动定时器，称为内部启动，为1时则需要TR位为1，同时外部给INT0引脚一个高电平，称为外部启动，我们只用内部启动，外部启动作为了解。
位：
为0时使用单片机内部的计数器，为1时使用外部的计数器。
非特殊情况下都使用内部计数器。
表1M1、M0组合设置定时器（Timer）的四种工作模式
另一个Timer的各位功能同上。
2>
TCON寄存器：
TCON（只使用TR）
作用：
TR=1,启动Timer1
此寄存器只需了解TR1控制Timer1，TR0控制Timer0，详细见TMOD寄存器GATE位讲解。
3>
SCON寄存器：
SCON=0x50；
使用串行端口的mode1。
表2SM0、SM1组合设置串行端口的模式
4>
PCON寄存器：
PCON=0x80；
使SMOD=1，计算比特率
比特率计算公式（串行端口mode1）：
比特率=
2.21602液晶显示的原理
市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。
符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样。
HD44780内置了DDRAM、CGROM和CGRAM。
DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码。
共80个字节，其地址和屏幕的对应关系如下表3：
LCD
16字X2行
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
0A
0B
0C
0D
0E
0F
10
…
27
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
4A
4B
4C
4D
4E
4F
50
67
表3地址和屏幕的对应关系
也就是说想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个"
A"
字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码就行了。
但具体的写入是要按LCD模块的指令格式来进行的，后面我会说到的。
那么一行可有40个地址呀？
是的，在1602中我们就用前16个就行了。
第二行也一样用前16个地址。
对应如下：
表4DDRAM地址与显示位置的对应关系
我们知道文本文件中每一个字符都是用一个字节的代码记录的。
一个汉字是用两个字节的代码记录。
在PC上我们只要打开文本文件就能在屏幕上看到对应的字符是因为在操作系统里和BIOS里都固化有字符字模。
什么是字模？
就代表了是在点阵屏幕上点亮和熄灭的信息数据。
想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个"
字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码41H就行了，同样，在LCD模块上也固化了字模存储器，这就是CGROM和CGRAM。
HD44780内置了192个常用字符的字模，存于字符产生器CGROM（CharacterGeneratorROM）中，另外还有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM（CharacterGeneratorRAM）。
字符代码0x00～0x0F为用户自定义的字符图形RAM（对于5X8点阵的字符，可以存放8组，5X10点阵的字符，存放4组），就是CGRAM了。
0x20～0x7F为标准的ASCII码，0xA0～0xFF为日文字符和希腊文字符，其余字符码（0x10～0x1F及0x80～0x9F）没有定义。
下面是指令集及其设置说明。
共11条指令：
1.清屏指令
功能：
清DDRAM和AC的值。
2.光标归位指令
AC=0，光标、画面回HOME位。
3.进入模式设置指令
设置光标、画面移动方式。
位名设置
I/D0=写入新数据后光标左移1=写入新数据后光标右移
S0=写入新数据后显示屏不移动1=写入新数据后显示屏整体右移1个字符
4.显示开关控制指令
设置显示、光标及闪烁开关
情况如下：
D0=显示功能关1=显示功能开
C0=无光标1=有光标
B0=光标闪烁1=光标不闪烁
5.设定显示屏或光标移动方向指令
光标、画面移位不影响DDRAM
S/CR/L设定情况
00光标左移1格，且AC值减1
01光标右移1格，且AC值加1
10显示器上字符全部左移一格，但光标不动
11显示器上字符全部右移一格，但光标不动
6.功能设定指令
设定数据总线位数、显示的行数及字型。
参数设定的情况如下：
DL0=数据总线为4位1=数据总线为8位
N0=显示1行1=显示2行
F0=5×
7点阵/每字符1=5×
10点阵/每字符
7.设定CGRAM地址指令
设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。
DB5DB4DB3为字符号，也就是你将来要显示该字符时要用到的字符地址。
（000~111）（能定义八个字符）DB2DB1DB0为行号。
（000~111）（八行）
8.设定DDRAM地址指令
设定下一个要存入数据的DDRAM的地址。
9.读取忙信号或AC地址指令
读取忙碌信号BF的内容，BF=1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令;
当BF=0时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令;
读取地址计数器（AC）的内容。
10.数据写入DDRAM或CGRAM指令一览
将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符;
将使用者自己设计的图形存入CGRAM。
DB7DB6DB5可为任何数据，一般取“000”。
DB4DB3DB2DB1DB0对应于每行5点的字模数据。
11.从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览
读取DDRAM或CGRAM中的内容。
基本操作时序：
读状态输入：
RS=L，RW=H，E=H输出：
DB0～DB7=状态字
写指令输入：
RS=L，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0～DB7=指令码输出：
无
读数据输入：
RS=H，RW=H，E=H输出：
DB0～DB7=数据
写数据输入：
RS=H，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0～DB7=数据输出：
在LCD模块上也固化了字模存储器，这就是CGROM和CGRAM。
显示自定义字符，步骤如下：
1.先将自定义字符写入CGRAM
2.再将CGRAM中的自定义字符送到DDRAM中显示很简单的：
看好了查看LCD1602的CGROM字符代码表，可以发现从00000000B~00000111B（00H~07H）地址的内容是没有定义的，它是留给用户自己定义的，用户可以通过先定义LCD1602的CGRAM中的内容，然后就可以同调用CGROM字符一样来调用自定义好的字符。
首先我们要把所要编写的字符对应于5X8点阵的“字模”提取出来，我们可以通过相关的软件来提取，也可以手工提取。
说白了也就是将点阵的某一行中有显示的点用1表示，无显示的点用0表示，以此形成该行对应的字模数据。
设定CGRAM的内容，要一行一行的设定，每一行对应一个CGRAM，5X8点阵，
每行5点，共8行，因此要将8行的字模数据都写入CGRAM。
写好后,就可像调
用CGROM字符一样来来调用它了。
定义一行的内容，分两步：
1.设定行地址（CGRAM地址）：
用到的命令如下：
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
1
DATA
其中：
DB5DB4DB3为字符号，也就是你将来要显示该字符时要用到的字符地址。
DB2DB1DB0为行号。
2.设定CGRAM数据（内容）指令码如下：
DB4DB3DB2DB1DB0对应于每行5点的字模数据。
2.312864液晶显示的原理
JM12864M-2汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字，128个字符及63X256点阵显示RAM（GDRAM）。
用户指令集：
CODE：
RW
1、清除显示
L
L
H
清除显示屏幕，把DDRAM位址计数器调整为“00H”
2、位址归位
X
把DDRAM位址计数器调整为“00H”，游标回原点，该功能不影响显示DDRAM
3、位址归位
I/D
S
把DDRAM位址计数器调整为“00H”，游标回原点，该功能不影响显示DDRAM功能：
执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。
显示起始行是由Z地址计数器控制的，该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。
Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。
4、显示状态开/关
D
C
B
D=1；
整体显示ONC=1；
游标ONB=1；
游标位置ON
5、游标或显示移位控制
S/C
R/L
X
设定游标的移动与显示的移位控制位：
这个指令并不改变DDRAM的内容
6、功能设定
DL
0RE
DL=1（必须设为1）RE=1；
扩充指令集动作RE=0：
基本指令集动作
7、设定CGRAM位址
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
设定CGRAM位址到位址计数器（AC）
8、设定DDRAM位址
AC6
设定DDRAM位址到位址计数器（AC）
9、读取忙碌状态（BF）和位址
BF
读取忙碌状态（BF）可以确认内部动作是否完成，同时可以读出位址计数器（AC）的值
10、写资料到RAM
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
写入资料到内部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）
11、读出RAM的值
从内部RAM读取资料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）
12、待命模式（12H）
H
进入待命模式，执行其他命令都可终止待命模式
13、卷动位址或IRAM位址选择（13H）
SR
SR=1；
允许输入卷动位址SR=0；
允许输入IRAM位址
14、反白选择（14H）
R1
R0
选择4行中的任一行作反白显示，并可决定反白的与否
15、睡眠模式（015H）
SL
SL=1；
脱离睡眠模式SL=0；
进入睡眠模式
16、扩充功能设定（016H）
1RE
G
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
17、设定IRAM位址或卷动位址（017H）
AC0
功能：
AC5~AC0为垂直卷动位址SR=0；
AC3~AC0写ICONRAM位址
18、设定绘图RAM位址（018H）
设定GDRAM位址到位址计数器（AC）
汉字显示坐标：
表5汉字显示坐标
3、设计的程序流程图
3.11602显示串口传输基本字符流程图
图11602显示串口传输基本字符流程图
3.21602显示串口传输汉字流程图
图2按键控制作用
图31602显示串口传输汉字流程图
由于1602只有英文及符号的字库，无法直接显示中文。
但1602有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM（CharacterGeneratorRAM）。
又由于5X8点阵的“字模”提取出来完全看不清楚是何字，所以用四个5X8点阵的“字模”拼凑出一个汉字，将显示的位子按照显示的顺序调好。
1.先将自定义字符写入CGRAM，即8个自定义的字模，每个字模是四分之一的汉字，写满CGRAM。
2.再将CGRAM中的自定义字符送到DDRAM中显示，通过查看LCD1602的CGROM字符代码表，可以发现从00000000B~00000111B（00H~07H）地址的内容是没有定义的，它是留给用户自己定义的，用户可以通过先定义LCD1602的CGRAM中的内容，然后就可以同调用CGROM字符一样来调用自定义好的字符。
首先我们要把所要编写的字符对应于5X8点阵的“字模”提取出来，我是用手工提取的。
写好后，就可像调
3.312864显示串口传输基本字符和汉字流程图
图412864显示串口传输基本字符和汉字流程图
4、屏幕输出各效果的实现代码
4.11602显示串口传输基本字符
……
voidwrite_lcd1602（ucharcmd,uchari）//1602的写
{lcd_mang（）;
rs=i;
rw=0;
e=0;
_nop_（）;
e=1;
P0=cmd;
e=0;
}
voidmain（void）
{……
write_lcd1602（hj,0）;
//hj为我定义的显示的位置，设置显示的位置
write_lcd1602（SBUF,1）;
//直接将串口传过来的ASCII码输出在显示屏上
具体的代码见附录一。
4.21602显示串口传输汉字
{0x00,0x00,0x00,0x0E,0x01,0x01,0x0A,0x06},//1
{0x00,0x00,0x10,0x10,0x10,0x1E,0x0A,0x08},//3
{0x04,0x04,0x0A,0x0A,0x08,0x11,0x02,0x00},//2
{0x08,0x18,0x18,0x14,0x04,0x02,0x03,0x00},/*"
欢"
0*/
{0x00,0x00,0x10,0x0B,0x02,0x02,0x1A,0x0A},//1
{0x00,0x00,0x10,0x0E,0x0A,0x0A,0x0A,0x0A},//3
{0x0A,0x0B,0x09,0x08,0x0C,0x02,0x01,0x00},//2
{0x0A,0x1A,0x0E,0x08,0x08,0x00,0x1E,0x00}/*"
迎"
};
//"
和"
的字模
voidwrite_lcd1602（ucharcmd,uchari,ucharj）//1602的读、写
rw=j;
P0=cmd;
voidlcd1602_write_pic（unsignedcharadd,unsignedchar
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