基于单片机的液晶显示系统方案设计书.docx
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基于单片机的液晶显示系统方案设计书
设计（论文）题目：
单片机控制液晶显示系统
设计（论文）主要内容和要求：
1.掌握89C52单片机工作原理、软/硬件资源
2.掌握中文液晶显示屏的结构及工作原理
3.完成系统硬件设计
4.完成系统软件设计
摘要
本文主要对AT89C52控制的液晶显示系统进行了研究。
文章首先对单片机AT89C52的结构、功能、特点进行了简要的介绍；然后介绍了液晶显示控制器KS0108的结构功能,并对液晶模块LG128643的结构、功能做了详细的说明；之后，着重分析了液晶显示系统的硬件实现方案，包括键盘的设计、液晶显示接口的设计。
文章的最后提出系统的软件设计方案，设计了各个功能模块的软件流程图。
关键词：
单片机AT89C52控制器KS0108液晶模块LG128643
ABSTRACT
ThispaperismaintheLCDthatcontroltotheAT89C52manifestationthesystemproceededtheresearch.Thearticleprecededtheintroductionofthesynopsistotheconstruction,function,characteristicsofthesingleamachineAT89C52first.ThenintroducedtheLCDshowtheconstructionfunctionofthecontrollerKS0108,Anddidtheexpatiationtotheconstruction,functionoftheLCDmoldaLG128643;After,emphasizedtoanalyzetheLCDshowthatthehardwareofthesystemrealizesproject,Thedesign,LCDmanifestationthatincludethekeyboardconnectsdesign.Thearticleputsforwardthesoftwaredesignprojectofthesystemfinally,designedthesoftwareflowchartoftheeachfunctionmoldpiece.
Keywords:
SingleamachineAT89C52、controllerKS0108、LCDmoldaLG128643
1.概论
液晶显示器件如春风早以吹入人们的各个领域。
今天几乎没有人还不知道液晶显示器件，几乎没有哪个人没有见过液晶显示器件。
液晶显示器件正在改变着人们的生活，改变着人类社会。
商品化的液晶显示器件问世不过20多年，现在已拥有年产上百亿美元的销售额，如果将使用液晶显示器开发的产品计算在内，年销售额将达到上亿美元。
即使如此，人们还是认为液晶的世纪刚刚开始，并将超扭曲STN和有源矩阵TFT广泛应用、批量投产的1992年称为液晶的元年
。
1.1人类与显示技术
人类生活离不开信息，正如控制论创始人N.维纳所说：
“要有效地生活，就要有足够的信息”。
人们生活在社会上，每时每刻都在与外部交流信息，人们随时随地都在通过眼、耳、鼻、舌、身从外部世界获得信息。
其中，视觉获得的信息大约占70％以上，其他如听觉、味觉、嗅觉、触觉加在一起不足30％。
可见，最大量的信息是通过眼睛获取的。
视觉信息不仅数量最大，而且最准确、最及时、也最可靠，人们常引用的成语：
“一目了然”就是这个意思。
又如，“百闻不如一见”也是说视觉信息的重要远胜于其他信息来源。
因此，长久以来，人们一直致力于将各种信息转变为视觉信息在传递给人们。
这种将各种信息转化为视觉信息的过程就称之为显示，这种转化技术就称之为显示技术。
早在几十万年前，人们开始掌握了火以后就同时将人造火同火一起带进了人们生活的领域。
不仅用火取暖，而且用火来照明，也用火来传递信息。
“烽火台”、“狼烟”等,都是一种用烟火传递信息的方式。
而“孔明灯”、“刁斗”、“走马灯”等，则可以看做是人类早期对显示技术的尝试。
不过，现在所说的显示和显示技术是与人类早期的显示尝试根本不同的。
现在所说的显示，最大的特点是光与电的结合，是光与近代科学成就的结合。
这种显示所追求的目标是清晰、准确、实时、直观、方便、节能、携带信息量大、传递速度快。
这种显示技术是21世纪植根于近代科学技术中发展起来的，是现代科学技术的一个重要组成部分。
更准确地说应该称为现代显示，是一种现代显示技术。
这种现代显示的一般基本过程是将各种电量、非电量（如声、光、热、力、数字、化学等）的信息源通过一定的处理器，进行处理后再由显示器进行显示，也可将这种现代显示技术称之为信息显示技术。
随着科学技术的发展及社会的进步，人类所接触的信息量也在不断增加。
统计表明，信息量的增长平均每年在13％以上，今后更将以每年40％以上的速度增长。
人们把这种增长称之为“信息爆炸”。
面临着如此浩如烟海的大量信息，人们已经成功地使用了计算机来进行处理。
计算机可以将人们原来一生处理不完的信息在几秒钟内处理完毕。
但是要想将处理后的信息及时、准确的传递给人们，还必须通过显示技术来实现。
显示技术是现代社会人与信息间最可靠的桥梁。
不能想象一个没有现代显示技术的现代社会，将会成为什么状态。
在信息显示技术中，人们总是要对信息数字化。
数字化后的信息才能更准确，而且具有了同一性，才能被计算机识别、处理，才能准确清晰地传递给人们。
所以数字显示是信息显示的一个重要内容。
数字显示是应用面最广、使用量最大、开发器件种类最多的一种显示。
荧光显示器件（VFD）、辉光显示器件、等离子显示器件（PDP）、液晶显示器件（LCD）、半导体显示器件（LED）、电致发光显示器件（EL）、平板场发射显示器件、电泳显示器件、电致变色显示器件、有机电致发光器件（有机EL）、数字微镜显示（DM）等都是各具特色。
因此，用途广阔的数字显示器件，它们都已深深地扎根于人类的生活和国民经济的各个领域了
。
可以确信，现代显示技术的发展必将为人类的进步、社会的发展带来不可估量的影响。
1.2液晶和液晶显示
早再一百年前人们就发现了一类特殊物质——液晶。
从宏观上看，既有液体的流动性，又具有晶体所特有的光学异性。
从微观上考察，其分子一般是长形棒状或其他规则形状，而且沿分子轴的不同方向会表现出不同的物理性质。
总之，液晶既不同于液体，又不是晶体，而是一种既有液体流动性又具有晶体各向异性的特殊物质态
。
液晶的独特性质使其具有很多奇妙的用途。
液晶作为显示方面的应用就使其最早、最广泛的应用之一。
目前，应用在电子表、计算器及其它广泛应用在仪器、仪表上的液晶显示器件属于一种叫做扭曲向列型的显示器件。
它使将液晶夹在两片玻璃之间，并使其分子沿玻璃表面平行并在两片玻璃之间又连续扭转90
。
玻璃外面前后再配上正交偏振片。
这样，当显示部位施加上电压后，引起液晶分子排列状态的改变，调制了外界光，从而达到了显示的目的。
这种显示器件的最大特点是：
1.微功耗，每个显示字符只有几个毫安。
是所有显示器件中功耗最小的。
2.低压驱动，一般扭曲向列型（TN）器件阀值电压仅1.5－2V，可以直接与大规模集成电路直接匹配。
3.平板形结构，尺寸可以很大，也可以很小。
显示的有效面积相对来说也是比较大的。
显示图案的自由度也相当大。
4.液晶显示器件属于被动型，不发光，靠调制外界光达到显示目的。
因此，在阳光下也能看的很清楚，既没有刺目感，也不会引起视觉疲劳，更没有射线辐射，伤害视力。
所以它是高信息量信息显示的理想器件。
5.液晶显示器件虽然所需材料都有特殊、较高的要求，但是其结构简单，而且工艺非常适应现代化规模生产。
所以其生产成本不高。
正因为它具有这些特点，所以在一切小型、便携、数字、智能化仪表中具有最大竞争力；在大信息量、彩色化、微型及巨型显示领域，液晶显示器件也具有很大的潜力。
1.3LCD发展史
1888年奥地利植物学家FriedrichReinitzer在加热苯酸脂晶体时发现：
当温度升到145.5°C时晶体融化成为乳白色粘稠的液体。
再继续加热到178.5°C时乳白粘稠的液体变成完全透明的液体。
后经德国卡尔斯吕爱大学教授OttoLehmann研究，这种乳白粘稠的液体具有光学各向异性，因而建议称之为液体晶体（LiquidCrgstal）。
二十世纪二十年代，德国Heidelberg大学的LudwigGattermann首先合Halle大学的DanielVorlander则先后合成了300多种液晶，并指出液晶分子是棒状的分子。
在此基础上，法国的GeorgeFrieda及Fogram-jean等对液晶的结构及光学性能作了详细的研究，并于1922年完成了液晶分类的工作，将液晶划分为：
近晶相、向列相和胆甾相。
1917年Manguin发明了摩擦定向法，用以制作单畴液晶和研究光学各向异性。
1909年Emboss建立了攒动（Swarm）学说，并得到L.S.Ormstein及F.Zernike等人的实验支持（1918年），后经deGenes论述为统计性起伏。
G.W.Oseen和H.Zocher1933年创立连续体理论，并得到F.C.Frank完善（1958年）。
Ambon（1916年）和K.Lichtennecker（1926年）发现并研究了液晶的介电各向异性。
1932年，W.Kast据此将向列相分为正、负性两大类。
1927年，V.Freedericksz和V.Zolinao发现向列相液晶在电场（或磁场）作用下，发生形变并存在电压阈值（Freederichsz转变）。
这一发现为液晶显示器的制作提供了依据。
液晶显示（LIQUIDCRYSTALDISPLAY）由于众多优点而成为被人们广泛应用的一种显示材料，而它的种类又有很多。
1．常用液晶的种类：
液晶产品可根据产品结构特性、显示方式、特殊工艺等几个方面进行分类。
其中按结构特性分类是最基本的。
而TN、STN型液晶最为普通常见，应用也最为广泛。
近年来由于电脑液晶显示器的出现，使TFT型液晶显示屏成为液晶高端产品中的新星。
低端产品中TN型液晶显示器件是最常见的一种液晶显示器件。
常见的手表、数字仪表、电子钟等都是TN型器件。
一般来讲，只要是笔段式的液晶显示器大都是采用TN型液晶显示材料。
STN型液晶显示器件在定义中被称为超扭曲向列液晶显示器件。
与TN型LCD显著不同之处在于，它的分子排列的扭曲角加大，使其具有更适合多路驱动的特性。
目前，几乎所有的点阵图形和大部分点阵字符液晶显示器件都是采用STN型液晶材料。
2．液晶种类如图1.1所示：
图1.1液晶种类图表
不同种类液晶简单参数如表1.1所示：
表1.1液晶简单参数
项目
TNLCD
HTNLCD
STNLCD
FTNLCD
名称
扭曲向列型
高扭曲向列型
超扭曲向列型
格式化扭曲向列型
液晶分子扭曲角度
90°
110°
210°~255°
210°~255°
对比度
可接受
好
良
优
占空比
静态~1/16
1/8~1/16
1/16~更高
1/64~更高
显示
正性
黑/白
黑/白
紫/黄绿蓝紫/灰
黑/白
负性
白/黑
白/黑
白/蓝
白/黑
价格
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中
中
高
应用举例
计数器，时钟等
计数器，时钟等
传呼机，记事本等
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