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12864LCD液晶显示设计

单片机技术课程设计说明书

128×64LCD液晶显示

1.概述2

1.1课题设计背景2

1.2课程设计内容2

2设计方案2

3.系统硬件设计3

3.1控制模块3

3.2显示模块6

3.3电源模块9

4.系统软件设计10

4.1软件流程图10

4.2时序图11

5．结束语12

参考文献：

附录14

附录1：

程序清单15

附录二：

设计图纸19

附录3：

元器件目录表20

128×64LCD液晶显示

1.概述

1.1课题设计背景

液晶作为一种显示器件，以其特有的优势正广泛应用于仪器、仪表、电子设备等低功耗产品中。

以往的测控仪器的显示部分大都采用LED式液晶显示屏进行参数设定和结果显示，其显示信息量少、形式单一、人机交互性差、操作人员要求较高。

而液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程驱动等其他显示方式无法比拟的优点，不仅可以显示数字、字符，还可以显示各种图形、曲线、及汉字，并且可实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能；人机界面更加友好，使用操作也更加灵活、方便，使其日益成为智能仪器仪表和测试设备的首选显示器件。

1.2课程设计内容

本实验设计的主要目的是：

掌握单片机与液晶显示器之间接口设计与编程；利用点阵式液晶显示器显示汉字或图形

设计要求：

编制程序，利用标准字库，在液晶上显示汉字。

2设计方案

本设计是以单片机为核心控制器件的简单文字符号图像的LCD显示系统，通过硬件和软件的共同配合之下实现了在128×64分辨率的液晶屏上显示字符、汉字和图像的功能,系统由单片机、和液晶显示屏构成。

LCD显示系统结构框图如图2所示，

图2、128×64LCD液晶显示系统结构框图

AT89C51单片机内部有4KB可反复擦写的Flash闪速存储器、128字节的RAM，可以根据系统所需存储容量的大小来扩展R0M和RAM。

LCD选用LCM12864液晶

3.系统硬件设计

采用128×64LCD液晶显示系统电路原理图如图2-1所示整个设计的核心器件有：

控制模块、显示模块、电源模块三部分组成。

3.1控制模块

控制模块电路如图3-1-1（a）、（b）所示。

3-1-1（a）、控制模块原理图AT89C51单片机示意图3-1-1（b）

主控制器采用AT89S51,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

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AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

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P1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当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。

初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。

RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。

然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，如表3-1-2所示。

特殊功能寄存器

初始态

特殊功能寄存器

初始态

ACC

00H

PSW

00H

07H

DPH

00H

TH0

00H

DPL

00H

TL0

00H

xxx00000B

TH1

00H

0xx00000B

TL1

00H

TMOD

00H

TCON

00H

SCON

xxxxxxxxB

SBUF

00H

P0-P3

1111111B

PCON

0xxxxxxxB

表3-1-2、8051的初始态

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。

芯片擦除：

整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。

在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

此外，AT89S51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。

在闲置模式下，CPU停止工作。

但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。

在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

3.2显示模块

图3-2、显示模块的原理图

LCM12864ZK中文图形液晶显示模块的液晶屏幕为128×64,可显示四行,每行显示8个汉字。

中文液晶显示模块LCM12864ZK的字型ROM内含8192个16316点中文字型和

128个16×8半宽的字母符号字型;另外绘图显示画面提供一个64×256点的绘图区域GDRAM;而且内含CGRAM提供的4组软件可编程的16316点阵造字功能。

3.2.1.LCM12864ZK共20脚,其功能如表3-2-1所示:

表3-2-1、LCM12864ZK功能

引脚

名称

功能

引脚

名称　　　　　　　

功　　能

CS1

选择寄存器（并行）0:

指令寄存器1:

数据寄存器片选（串行）0:

禁止1:

允

许

RW（SID）

读写控制脚（并行）0:

写入1:

读输入串行数据（串行）

CS2

选择寄存器（并行）0:

指令寄存器1:

数据寄存器片选（串行）0:

禁止1:

允

许

E（SCLK）

读写数据启始脚（并行）输入串行脉冲（串行）

GND

接地

VCC

3V/5V

9～16

D0～D7

数据线

液晶显示器驱动电压

/RST

复位信号,低有效

表示DB0~DB7为显示指令数据

-Vout

LCD驱动负电源

　引脚“/RST”和“PSB”可不接;不接时,为并行接口方式。

引脚“VR”和“V0”之间必须接可变电阻（0～10kΩ）,一端接VR,调整端接V0,另一端悬空;且可变电阻需调到显示区域

的底色刚刚显示出来为止。

当PSB脚接高电时（模块背面S/P的短路电阻在“P”侧）,模块将进入并行传输模式;在并行传输模式下,可由指令位（DLFLAG）来选择8-BIT或4-BIT接口,主控制系统将配合（RS,RW,E,DB0..DB7）来完成传输动作;当PSB脚接低电位（模块背面S/P的短路电阻在“S”侧）,模块将进入串行模式;在串行模式下将使用二条传输线作串行资料的传送,主控制系统将配合传输同步时钟（SCLK）与接收串行数据线（SID）,来完成串行传输的动作。

3.2.2LCM12864ZK基本操作指令LCM12864ZK内含ST7920驱动控制器,该控制器是液晶驱动器与计算机的接口,它以较简单的方式受控于计算机,接收并反馈计算机的各种信息,经过控制器独立的信息处理实现对液晶显示缓冲区的管理。

LCM12864ZK基本操作指令如表3-2-2所示。

表3-2-2、LCM12864ZK基本操作指令

指令名称

控制信号

控制代码

清除显示

位址清0

进入点设定

I/D

显示状态开/关

功能设定

设定DDRAM

AC6

AC5

AC4

AC3

AC2

AC1

AC0

读取忙标志

AC6

AC5

AC4

AC3

AC2

AC1

AC0

写RAM

a.清除显示:

清DDRAM添满“20H”,并设定DDRAM的

位址AC=0

b.位址清0:

设定DDRAM的位址AC=0,将光标移到原点,不清DDRAM

c.进入点设定:

指定在资料的读取与写入时,设定光标的移动方向及指定显示的移位

d.显示状态开/关:

D=1:

整体显示ON,D=0:

整体显示OFF;C=1:

光标显示ON,C=0:

光标显示OFF;B=1:

光标反白显示ON,B=0:

光标反白显示OFF。

e.功能设定:

DL=18-bit控制界面、DL=04-bit控制界面、RE=1:

扩充指令集动作、RE=0:

基本指令集动作

f.设定DDRAM:

设定DDRAM位址到位址记数器AC。

第一行AC范围为80H～87H;第二行AC范围为90H～97H;第三行AC范围为88H～8FH;第四行AC范围为98H～9FH。

g.读取忙标志:

读取忙标志（BF）,可以确认内部动作是否完成,同时可以读出位址记数器AC

h.写RAM:

写入数据到内部RAM（DDRAM/CGRAM/GDRAM）。

每个RAM位址（DDRAM/CGRAM/GDRAM）都可连续写入两个BYTE数据,当写入第2个BYTE时,位址计数器（AC）的值自动+1。

3.3电源模块

图3-3、电源电路

从USB接口获取＋5V电源，用相应配套的USB线从电脑主机获取＋5V直流电源，在电源模块中加有保护电路，即电路中有短路.

上拉电阻如图3-4所示。

图3-4、上拉电阻

上拉电阻的功能：

电阻作用：

1.接电组就是为了防止输入端悬空

2.减弱外部电流对芯片产生的干扰

3.加大输出引脚的驱动能力

4.上拉和下拉、限流

5.改变电平的电位

6.在引脚悬空时有确定的状态

7.增加高电平输出时的驱动能力。

8、为OC门提供电流

4.系统软件设计

4.1软件流程图

系统流程图如图4-1所示。

图4-1软件流程图

液晶显示器在上电后应先初始化,首先延时40ms以上,进行功能能设定（8位/4位、基本指令/扩充指令）;再延时100μs,同样是功能设定;然后延时37μs,开关显示设定;延时10μs,清屏（清除显示RAM）;最后延时10ms,设置读取与写入时光标的移动方向等。

液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志（P1.7）为低电平,表示不忙,否则此指令失效。

要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符,即设定DDRAM位址到位址记数器AC。

第一行AC范围为80H～87H;第二行AC范围为90H～97H;第三行AC范围为88H～8FH;第四行AC范围为98H～9FH。

4.2时序图

时序参数如表4-2-（a）、（b）所示。

（a）写操作时序图（b）读操作时序图

图3-1（a）、（b）128×64点阵型LCD读写时序图

5．结束语

随着仪器、仪表、电子设备等智能化程度的提高，单片机系统的液晶显示模块使用的也越来越广泛。

在单片机与液晶的接口中，关键是要满足液晶的时序要求；在软件编程中，关键是要进行正确的初始化、操作及显示内容的代码。

本次课程设计，我看到了自己许多不足之处。

以前在上课的时候，老师经常强调在写一个程序的时候，一定要事先把程序原理方框图化出来，但是我开始总觉得这样做没必要，很浪费时间。

但是，这次课程设计完全改变了我以前的那种错误的认识，以前我接触的那些程序都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务，画程序方框图是很有必要的。

因为通过程序方框图，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，而且在程序测试的过程中也有利于查错。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到了各种各样的问题，在这些问题中也认识到了自己的种种不足，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

其实这也给了我一个警告，在今后的学习中，我力争扎实学习。

参考文献：

[1]尹耕钦，唐绪伟城市交通信号灯模拟控制系统,微计算机信息,2005.

[2]周立功,ARM嵌入式系统基础教程[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2005.

[3]张立强,于伟.电路原理图与PCB板设计教程ProtelDXP[M].北京:

科学出版社,2005.

[4]王立权.机器人创新设计与制作[M].北京:

清华大学出版社,2007.

[5]杨靖.《用单片机控制的直流电机调速系统》,机床电路,2008.1.

[6]高国富,谢少荣,罗均.机器人传感器及其应用[M].北京:

化学工业出版社,2005.

[7]何勇,王生泽.光电传感器及其应用[M].北京:

化学工业出版社,2004.

[8]周立功.MagicARM2200-S教学实验开发平台实验指导[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2005.

[9]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:

电子工业出版社,2008.

[10]张睿.AltiumDesigner6.0原理图与PCB设计[M].北京:

电子工业出版社,2007.

[11]冯建华，赵亮编著《单片机应用系统设计与产品开发》人民邮电出版社2004.11.

[12]陈正义,编著《单片机控制实习》人民邮电出版社，2006.7.

附录

附录1：

程序清单

附录二：

设计图纸

附录3：

元器件目录表

附录1：

程序清单

基于单片机的128×64LCD液晶显示控制系统程序清单

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

；　　带字库液晶显示模块LCM12864ZK系统程序　　　　　；

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

；******************初始化部分********************

#defineUcharunsignedchar

#defineUintunsignedint

#defineUlongunsignedlong

sbitE=P3^0;//对应第8脚

sbitRW=P3^1;//对应第7脚

sbitRS=P3^2;//对应第6脚

；******************定义字符串数组********************

codecharSTR1[]=“济宁职业技术学院计算机工程系”;

codecharSTR3[]=“单片机和图形液晶显示器接口技术”;

；******************定义函数原型********************

voidDelayus（Ulongt）;/延时函数/

voidBUSYLOOP（）;//判忙函数//

voidWrite-command（UcharCMD,Ucharbb）;//发控制字函

数//

voidWrite-data（UcharCMD）;//发数据函数//

voidCHUSHIHUA（）;//初始化函数//

voidDisplay（Ucharptr,Ucharddram）;//显字符串函数

；******************判忙函数********************

voidBUSYLOOP（）

{P1=0x0ff;

RS=0;

RW=1;

do{

E=1;

BUSY=P1;

E=0;}

while（BUSY>0x7F）;}

；******************写控制字函数********************

voidWrite-command（UcharCMD,Ucharbb）

{if（bb）

{BUSYLOOP（）;}

RS=0;

RW=0;

E=1;

P1=CMD;

Delayus

（1）;

E=0;}

；******************写数据函数********************

voidWrite-data（UcharCMD）

{BUSYLOOP（）;

RS=1;

RW=0;

E=1;

P1=CMD;

Delayus

（1）;

E=0;}

；******************液晶初始化********************

voidCHUSHIHUA（）

{Delayus（38）;

Write-command（0x30,0）;/8位、基本指令/

Delayus

（1）;

Write-command（0x30,0）;/8位、基本指令

Delayus

（1）;

Write-command（0x0C,1）;/开显示/

Delayus

（1）;

Write-command（0x01,1）;/清屏3/

Delayus（20）;

Write-command（0x06,1）;}/光标右移/

；******************显示字符串********************

voidDisplay（Uchar3ptr,Ucharddram）

{Ucharl,i1,x;

l=0;

if（ddram<0x88）

{hang=0;}//定位行地址:

第一行

elseif（ddram<0x90）

{hang=2;}//定位行地址:

第三行

elseif（ddram<0x98）

{hang=1;}//定位行地址:

第二行

else{hang=3;}//定位行地址:

第四行

lie=0x0f&ddram;//定位列地址

if（lie>0x07）

{lie=lie-0x08;}

x=lie32;

Write-command（ddram,0）;//定位显示起始地址

while（（ptr[l]）!

=’\0’）

{l++;}

for（i1=0;i1

{Write-data（ptr[i1]）;//输出单个字符

x++;

if（x==0x10）

{x=0;

hang++;

switch（hang）

{case0:

Write-command（0x80,0）;break;

.........}

if（hang>3）{Write-command（0x80,0）;

hang=0;}}}}

；******************主函数开始********************

main（）

{CHUSHIHUA（）;//初始化函数//

Display（STR1,0x80）;//上面一行显示一个预定字符串

Displ

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