基于51单片机的汉字式LCD滚动显示论文.docx
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基于51单片机的汉字式LCD滚动显示论文
XX职业技术学院
毕业（设计）论文
题目：
基于51单片机的汉字式LCD滚动显示
系部：
XX系
专业：
XX
班级：
XX班
姓名：
XX
学号：
XX
指导教师：
XX
目录
摘要2
Abstract3
一、概述4
（一）选题背景4
（二）设计过程及工艺要求4
1.基本功能4
2.主要技术参数4
（三）设计的重点与难点4
二、系统的总体设计4
（一）系统设计4
（二）芯片AT89C51介绍5
（三）LCD显示屏介绍7
1．LCD的定义及作用7
2．LCD显示器的工作原理7
3．LCD的主要参数8
4．LCD的分类10
5．LCD的特点10
三、系统调试12
（一）硬件的设计12
（二）程序的调试与运行14
1．HEX文件的生成14
2．调试与仿真15
总结16
致谢17
参考文献18
摘要
电子技术的日新月异，使我们的生活更加方便、快捷。
任何一个领域，技术总是在不停地向前发展。
而随着技术的发展，新的产品应用也会跟着出现，然后成熟和普及。
正如在显示器领域，由球面CRT到纯平CRT，由纯平CRT到如今主流的LCD液晶显示，而LCD汉字滚动显示更是应用广泛。
本文设计了一种以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化LCD汉字滚动显示系统，并使用一些常用芯片如：
AMPIRE128×64、SMG12864A等。
系统由单片机、外围电路、单片机最小系统以及显示电路构成。
本系统具有易安装检测、软件功能完善，工作可靠、准确度高等优点。
本文论述了由单片机控制的LCD汉字滚动显示系统的基本原理，并阐述了运用Proteus软件实现系统的设计与仿真以及该系统所应用的领域。
关键词：
单片机AT89C51,LCD汉字滚动显示，Proteus.
Abstract
Rapiddevelopmentofelectronictechnology,makeourlifemoreconvenientandquick.Anyfield,technologyisconstantlyforwarddevelopment.Butwiththedevelopmentoftechnology,newproductapplicationwillalsofollowappear,thenthematureandpopularity.Asinthedisplayfield,bysphericalCRTtoflat-screenbyflat-screenCRTCRTtonowmainstreamLCDdisplay,andLCDcharactersdisplayediswideapplication.ThispaperintroducesadesignofAT89C51withlowcost,highprecision,miniaturizationLCDdisplaysystem,andChinesescrollusesomecommonchipssuchas:
AMPIRE128x64,SMG12864Aetc.SystemconsistsofSCM,peripheralcircuit,singlechipminimizesystemanddisplaycircuitconstitutes.Thissystemiseasytoinstalldetection,softwarefunctionperfect,reliableoperation,highaccuracyadvantages.
Keywords:
Single-chipmicrocomputerAT89C51,LCDdisplay,ProteusChinesescroll.
一、概述
（一）选题背景
亮丽实用的广告牌可以给我们的生活添加光彩、可以给店铺招揽生意。
传统的广告牌都是固定的汉字，并且时间长了会掉色，使汉字模糊难认，这给我们的生活带来很多的不便。
尤其是到了晚上传统的广告牌就失去了作用。
因此我们需要一种造价低廉、使用方便、可以发光、可以方便改变汉字且比较耐用的电子显示广告牌。
（二）设计过程及工艺要求
1.基本功能
①可以发光
②可以滚动
③可以用电脑改变汉字
2.主要技术参数
①单片机选择AT89C51
②LCD显示器选择SMG12864A或AMPIRE128×64
③晶振选择12MHz
④两个输出电容选择30pF
⑤两个外围电阻选用10K和100Ω
（三）设计的重点与难点
本设计的主要任务是显示标语，因此在硬件安装方面需要有适当的面积来安装电子显示屏，并且还要通过数据线把电子显示屏和电脑连起来。
软件设计的难点是：
1．所需汉字程序的编译
2．整体电路的设计与调试
3．Proteus与KeiluVision两种软件的运用
二、系统的总体设计
（一）系统设计
本设计是基于51单片机的LCD汉字滚动显示，该设计是以AT89C51基本系统为核心的一套应用系统，其中包括单片机、复位电路、外围电路、显示电路、系统软件等部分的设计。
见图2.1所示：
图2.1系统总体框图
（二）芯片AT89C51介绍
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器,该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。
AT89C51的实物图如2.2所示。
图2.2AT89S52芯片引脚图
AT89C51具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89C51可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
引脚功能介绍
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八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度
（三）LCD显示屏介绍
1．LCD的定义及作用
①LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。
比CRT要好的多，但是价钱较其稍贵。
②LCD主要应用于电脑的显示屏，随着电子技术的发展越来越多的手写手机也大量使用LCD做显示屏，还有一些广告牌、标语栏等也都用LCD来显示。
2．LCD显示器的工作原理
从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。
LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。
因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。
背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。
液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。
在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。
在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。
当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。
液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈，与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上都存在明显的差距。
其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量，画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。
对于液晶显示器来说，亮度往往和他的背板光源有关。
背板光源越亮，整个液晶显示器的亮度也会随之提高。
而在早期的液晶显示器中，因为只使用2个冷光源灯管，往往会造成亮度不均匀等现象，同时明亮度也不尽人意。
一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出，才有很大的改善。
信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。
实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间，响应时间愈小愈好，它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。
响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。
有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应，但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低，甚至产生偏色的现象。
这样信号反应时间上去了，但却牺牲了液晶显示器的显示效果。
有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片，专门对显示信号进行处理的方法来实现的。
IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率，调整信号响应时间。
由于没有改变液晶体的物理性质，因此对其亮度、对比度、色彩饱和度都没有影响，这也是为什么华硕、三星、LG等技术型厂商的液晶产品画面效果更好的原因，但是这种方法的制造成本也相对较高。
由上便可看出，液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质，没有出色的显示电路配合，再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器。
随着LCD产品产量的增加、成本的下降，液晶显示器会大量普及。
3．LCD的主要参数
①对比度
LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对一般用户而言，对比度能够达到350:
1就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。
相对CRT显示器轻易达到500：
1甚至更高的对比度而言，只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度。
市场上三星、华硕、LG等一线品牌如今的LCD显示器均可以达到1000：
1对比度这一级别，但是由于对比度很难通过仪器准确测量，所以挑的时候还是要自己亲自去看才行。
提示：
对比度很重要，可以说是选取液晶的一个比亮点更重要的指标，当你了解到你的客户买的液晶是用来娱乐看影碟，你们就可以强调对比度比无坏点更重要，我们在看流媒体时，一般片源亮度不大，但要看出人物场景的明暗对比，头发丝灰到黑的质感变化，就要靠对比度的高低来显现了，测试软件中的256级灰度测试中在平视时能看清楚更多的小灰格即是对比度好!
②亮度
LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。
因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。
最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，高端的是六灯。
四灯管设计分为三种摆放形式：
一种是四个边各有一个灯管，但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式，最后一种是“U”型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。
六灯管设计实际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成“U”型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。
提示：
亮度也是一个比较重要的指标，越亮的液晶给人很远一看，就从一排液晶墙中脱颖而出，我们在CRT中经常见到的高亮技术（优派叫高亮，飞利浦叫显亮，明基叫锐彩）都是通过加大阴罩管的电流，轰击荧光粉，产生更亮的效果，这样的技术，一般是以牺牲画质，和显示器的寿命来换取的，所有采用此类技术的产品在缺省状态下都是普亮的，总要按个钮才能实行，按一下3X亮玩游戏;再按一变成5X亮看影碟，仔细一看都变糊了，要看文本还得老实的回到普通的文本模式，这样的设计其实就是让大家不要常用高亮．LCD显示亮度的原理和CRT不一样，他们是靠面板后面的背光灯管的亮度来实现的．所以灯管要设计的多，发光才会均匀．早期卖液晶时和别人说液晶是三根已是很牛的事了，但当时奇美CRV，就搞出了一个六灯管技术，其实也就是把三管弯成了”U”型，变成了所谓的六根；这样的六灯管设计，加上灯管发光本身就很强，面板就看到很亮，这样的代表作在优派中以VA712为代表；但所有高亮的面板都会有一个致命伤，屏会漏光，这个术语一般人很少提及，编者个人认为他很重要，漏光是指在全黑的屏幕下，液晶不是黑的，而是发白发灰．所以好的液晶不要一味的强调亮度，而是要多强调对比度，优派的VP和VG系列就是不讲亮度，讲对比度的产品！
③信号响应时间
响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒（ms）为单位。
要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。
人眼存在“视觉残留”的现象，高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。
动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。
人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，这也是电影每秒24帧播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。
按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40ms。
这样，对于液晶显示器来说，响应时间40ms就成了一道坎，低于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁现象，让人感觉眼花。
要是想让图像画面达到不闪的程度，则就最好要达到每秒60帧的速度。
我用一个很简单的公式算出相应反应时间下的每秒画面数如下：
响应时间30ms=1/0.030=每秒约显示33帧画面
响应时间25ms=1/0.025=每秒约显示40帧画面
响应时间16ms=1/0.016=每秒约显示63帧画面
响应时间12ms=1/0.012=每秒约显示83帧画面
响应时间8ms=1/0.008=每秒约显示125帧画面
响应时间4ms=1/0.004=每秒约显示250帧画面
响应时间3ms=1/0.003=每秒约显示333帧画面
响应时间2ms=1/0.002=每秒约显示500帧画面
响应时间1ms=1/0.001=每秒约显示1000帧画面
提示：
通过上面的内容我们了解到了响应时间与画面帧数的关系。
由此看来响应时间是越短越好。
当时液晶市场刚启动时响应时间最低的接受范围是35ms,主要是以EIZO为代表的产品，后来明基的FP系列推出来到25毫秒，从33帧到40帧基本上感觉不出来,真正有质的变化是16MS,每秒显示63帧，以能应付电影，一般游戏的要求，所以到现在为止16MS也不算过时,随着面板技术的提高,明基和优派就开始了速度之争，优派从8MS,4毫秒一直发布到1MS,可以说1MS是LCD速度之争的终节者。
对于游戏发烧友来说快1MS就意味意CS的枪法会更准，至少是心理上是这样的，这样的客户就要推荐VX系列显示器．但大家销售时要注意灰度响应，全彩响应的文字区别，有时可能灰阶8MS和全彩5MS说的是一个意思，就和我们以前卖CRT时，我们说点距是.28,LG就非要说他的是.21，水平点距却忽略不谈，其实两面者说的是一个意思，现在近期LG又搞出来一个锐度达1600:
1,这也是一个概念的炒作，大家用的屏基本上就哪几家，哪会只有LG一家做到1600:
1,而大家都停留在450：
1的水平呢？
一说消费者就明折了锐度和对比度的意思了，好比是AMD的PR值一样，没有实质意义．
④可视角度
LCD的可视角度是一个让人头疼的问题，当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。
也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。
为了解决这个问题，制造厂商们也着手开发广角技术，到目前为止有三种比较流行的技术，分别是：
TN+FILM、IPS（IN-PLANE-SWITCHING）和MVA（MULTI-DOMAINVERTICALalignMENT）。
TN＋FILM这项技术就是在原有的基础上，增加一层广视角补偿膜。
这层补偿膜可以将可视角度增加到150度左右，是一种简单易行的方法，在液晶显示器中大量的应用。
不过这种技术并不能改善对比度和响应时间等性能，也许对厂商而言，TN+FILM并不是最佳的解决方案，但它的确是最廉价的解决方法，所以大多数台湾厂商都用这种方法打造15寸液晶显示器。
IPS（IN-PLANE-SWITCHING，板内切换）技术，号称可以让上下左右可视角度达到更大的170度。
IPS技术虽然增大了可视角度，但采用两个电极驱动液晶分子，需要消耗更大的电量，这会让液晶显示器的功耗增大。
此外致命的是，这种方式驱动液
晶分子的响应时间会比较慢。
MVA（MULTI-DOMAINVERTICALalignMENT，多区域垂直排列）技术，原理是增加突出物来形成多个可视区域。
液晶分子在静态的时候并不是完全垂直排列，在施加电压后液晶分子成水平排列，这样光便可以通过各层。
MVA技术将可视角度提高到160度以上，并且提供比IPS和TN+FILM更短的响应时间。
这项技术是富士通公司开发的，目前台湾奇美（在大陆奇丽是奇美的子公司）和台湾友达获得授权使用此技术。
优派的VX2025WM即是此类面板的代表作,水平,垂直可视角度均为175度,基本无视觉死角,并且还承诺无亮点;可视角度分为平行和垂直可视角度，水平角度是以液晶的垂直中轴线为中心，向左和向右移动，可以清楚看到影像的角度范围。
垂直角度是以显示屏的平行中轴线为中心，向上和向下移动，可以清楚看到影像的角度范围。
可视角度以“度”为单位，目前比较常用的标注形式是直接标出总水平、垂直范围，如：
150/120度，目前最低的可视角度为120/100度（水平/垂直），低于这个值则不能接受，最好能达到150/120度以上。
国内电脑市场各种品牌的纯平显示器之间强烈的竞争，各个商家都想在纯平这块大蛋糕上分得最大的份额。
而当人们像当初搬15英寸显示器一样把纯平买回家后。
我们不仅要问：
下一代显示器的热点是什么呢？
矛头直指液晶显示器。
液晶显示器具有图像清晰精确、平面显示、厚度薄、重量轻、无辐射、低能耗、工作电压低等优点。
4．LCD的分类
液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。
段码式显示和点阵式显示。
段码是最早最普通的显示方式，比如计算器，电子表这些。
自从有了MP3，就开发了点阵式，如MP3，手机屏，数码相框这些高档消费品。
被动矩阵式LCD
被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。
由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。
被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD（TwistedNematic-LCD，扭曲向列LCD）、LCD（SuperTN-LCD，超扭曲向列LCD）和DSTN-LCD（DoublelayerSTN-LCD，双层超扭曲向列LCD）。
主动矩阵式LCD
目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TF-LCD（ThinFilmTransistor-LCD，薄膜晶体管LCD）。
液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。
与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。
5．LCD的特点
低压微功耗
平板型结构
被动显示型（无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳）
显示信息量大（因为像素可以做得很小）
易于彩色化（在色谱上可以非常准确的复现）
无电磁辐射（对人体安全，利于信息保密）
长寿命（这种器件几乎没有什么劣化问题，因此寿
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