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单片机的汉字显示控制系统

摘要：

LCD液晶显示器由于显示质量高、没有电磁辐射、可视面积大、画面效果好、体积小、质量轻、功耗低等优点，已经成为各种便携式电子产品的理想显示器。

本设计以单片机作为LCD液晶显示控制器为主线，首先描述了系统硬件工作原理，重点对单片机和液晶显示模块分别做了详细介绍,同时也对部分芯片和外围电路进行了介绍和设计，并附以系统结构框图加以说明。

软件系统是以单片机的C语言进行设计，既可以简单的实现对显示内容的调整，又方便在Proteus中进行仿真。

其次阐述了部分程序的流程图和实现过程。

撰写本文的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，进行程序的编写。

最后对LCD液晶汉字显示原理、设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。

设计方案简单、成本低，具有广泛的应有价值。

关键词：

AT89S52；TS-12864；液晶汉显

ChinesecharacterdisplaycontrolsystemofSCM

Abstract：

LCDliquidcrystaldisplayshavebecometheidealdisplayofportableelectronicproductsbecauseoftheirhighquality,visualarea,pictureeffect,smallsize,lightweight,lowpowerconsumptionandthereisnoelectromagneticradiation.ThedesignusesSCMasthemainlineofLCDliquidcrystaldisplaysystemcontroller.Firstofall,itdescribestheworkingprincipleofthehardwaresystemandputemphasisonthesinglechipandliquidcrystaldisplaymodules.Atthesametime,apartofchipsandexternalcircuitsareintroduced,thedesignusestheblockdiagramtoillustratethesystem.ThesystemisbasedontheClanguageofSCMtodesign,whichisconvenienttorealizethesimpledisplayofadjustmentandsimulateintheProteus.Secondly,itdescribestheflowchartofsomeproceduresandimplementationprocess.Thisarticleiswrittenbytheleadingideasofhardwareandsoftwarecombinationanditisbasedonhardwaretocarryoutthepreparationprocedures.Finally,LCDliquidcrystaldisplayprinciple，design，thesoftwareandhardwaredebuggingarediscussedindetail.Thedesignisusedbroadlybecauseofitssimpleandlowcost.

KeyWords：

AT89S52;TS-12864;LCDcharacterdisplay

引言

LCD液晶显示技术作为人机交互的主流方式，正广泛应用于家电、手机、个人电脑等显示终端。

随着电子技术的发展，单片机技术的应用产品日益增多，研究以单片机作为主控制器的LCD液晶显示器控制系统意义重大。

展望未来，急速的响应速度将会成为个性化LCD的发展趋势，越来越多的单片机正如雨后春笋般涌现。

本设计由软件和硬件两部分构成，硬件部分以89S52单片机为控制核心，构成主控制电路，以18624构成显示电路。

软件部分由单片机编程实现，采用C语言进行设计[1]。

1.设计方案的选择和论证

1.1设计要求

（1）显示全部汉字、英文字符及一些简单的图片。

（2）显示（4*8）32个汉字。

（3）完成程序编写、调试、仿真，并做出硬件电路产品。

1.2单片机芯片的选择和论证

方案一:

采用AT89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术[2],当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:

采用AT89S52,片内ROM全都采用FlashROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术[3]，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏[4]。

1.3显示模块的选择和论证

方案一：

采用LED显示,LED一般都是数码显示，管虽价格相对比较低,但其显示内容少，耗电量大，控制比较复杂。

方案二：

采用LCD显示，LCD价格适中，显示的内容比较多，耗电低，控制简单，可以显示字符、图片等等。

LCD液晶显示模块TS12864A-2自带汉字库、内嵌先进的智能拼音输入法、串行接口控制、128*64汉字显示。

综上各方案所述,对本设计的方案选定:

采用AT89S52作为主控制系统;LCD液晶模块TS12864A-2做为显示电路。

2.系统的硬件设计与实现

2.1电路设计方框图

图1系统方框图

2.2系统硬件概述

本设计硬件电路主控系统采用AT89S52单片机[4]，显示电路采用自带汉字库、内嵌先进的智能拼音输入法、串行接口控制、128*64汉字显示液晶模块TS12864A-2来实现单片机开发系统中的汉字显示。

2.3主控系统电路

AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入[5]。

单片机89S52的时钟信号有两种形式[4]：

一是内部时钟方式；另一种是外部时钟方式。

内部时钟方式是在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体[6]。

这就构成了自激振荡并在单片机内部产生时钟脉冲信号，其中晶振频率一般是1.2MHz-12MHz。

外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引到单片机内，该方式常用于多片单片机，同时工作，以便各单片机同步。

故本设计选择内部时钟方式，晶振频率选择12MHz。

图2单片机晶振电路

单片机89S52的REST引脚引入高电平并保持两个周期时，单片机内部就执行复位操作。

在实际应用中，复位操作有两种基本形式：

一种是上电复位，另一种是上电和按键均有效的复位[7]。

本设计选择上电和按键均有效的复位，这样便于控制一些。

图3单片机复位电路

单片机的最小系统[8]如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。

第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端[9]。

图4主控制系统电路

2.4LCD液晶显示电路设计

图5液晶显示电路

2.4.1点阵LCD的显示原理

在数字电路中[2]，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。

对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。

而对于中文，常用却有6000以上，于是我们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。

而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。

那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？

这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状[2]。

12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。

可完成图形显示，也可以显示8×4个（16×16点阵）汉字[10]。

12864引脚[11]说明如下表：

表112864LCD引脚说明

管脚号

管脚名称

LEVER

管脚功能描述

VSS

电源地

VDD

+5.0V

电源电压

液晶显示器驱动电压

D/I（RS）

H/L

D/I=“H”，表示DB7∽DB0为显示数据

D/I=“L”，表示DB7∽DB0为显示指令数据

R/W

H/L

R/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7∽DB0

R/W=“L”，E=“H→L”数据被写到IR或DR

H/L

R/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7∽DB0

R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7∽DB0

DB0

H/L

数据线

DB1

H/L

数据线

DB2

H/L

数据线

DB3

H/L

数据线

DB4

H/L

数据线

DB5

H/L

数据线

DB6

H/L

数据线

DB7

H/L

数据线

CS1

H/L

选择芯片（右半屏）信号

CS2

H/L

选择芯片（左半屏）信号

RET

H/L

复位信号,低电平复位

VOUT

-10V

LCD驱动负电压

LED+

LED背光板电源

LED-

LED背光板电源

2.4.212864LCD的指令系统及时序

12864液晶显示模块的指令系统比较简单，共有七种。

其指令如表2所示：

表212864指令表

指令名称

控制信号

控制代码

R/W

DB7

DB6

DB5

DB4

DB3

DB2

DB1

DB0

显示开关

1/0

显示起始行设置

页设置

列地址设置

读状态

BUSY

ON/OFF

RST

写数据

读数据

3.系统的软件设计

3.1系统程序流程图

本设计的硬件电路相对来说比较简单，其功能的实现主要由软件完成。

本程序的软件部分采用单片机C语言编程[12]。

系统程序流程主要包括：

图6程序流程图

4.制作与调试

4.1硬件电路的布线与焊接

本设计的电路设计比较简单，应用Proteus软件在原理图的基础上生成PCB板，经转印、腐蚀做成电路板[13]。

在焊接电路板时，以电路原理图为参照，对电路板进行仔细检测，防止短线、错线的产生；同时对元器件进行测量，防止使用已损坏的元器件[14]。

4.2硬件测试

本设计的电路焊接并不是太多，不过电路系统的任何一处错误，都将导致整个设计的失败，所以在完成整个电路板焊接后，要进行相关的硬件测试[15]。

主要包括一下几个部分：

（1）单片机及其晶振、复位电路能否正常工作，特别是复位电路是否能拉低电平使单片机复位。

（2）12864液晶模块能否正常工作。

调整电位器阻值以调节液晶显示屏的亮度。

4.3软件测试

本设计的软件编写比较复杂[16]，在程序编写和作品性能调试时，出现了比较多的问题，主要是12864的控制字和时序问题。

在此期间得到了指导老师和同学们的帮助，最终成功完成了软件部分的调试。

4.4测试结果分析与结论

在测试中如发现单片机及其外围电路不能正常工作，要仔细观察是否存在漏焊、虚焊、或者元器件损坏。

液晶显示屏出现不显、闪屏或显示不全的情况时注意检查排线是否有问题，电位器阻值是否过大等。

经过多次的仿真、测试与分析，在对系统电路原理、功能充分理解和熟悉的基础上，反复修改程序，最终完成了对本设计的最终调试。

结论

51系列单片机，体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好。

本设计以51单片机为主控系统，实现了单片机的汉字显示与控制。

随着电子技术的发展，LCD液晶显示作为人机交互的重要方式正应用于各种电子产品，以单片机作为主控制器的LCD液晶显示器控制系统的应用必将越来越广泛。

参考文献

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[16]BuchbergerB，CollinsGE．ComputerAlgebraSymbolicandAlgebraicComputation[M]．NewYork：

SpringerVersa，1998：

58～76．

附录

系统程序清单：

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitCS1=P1^3;//片选1

sbitCS2=P1^4;//片选2

sbitRS=P1^5;//

sbitRW=P1^6;

sbitE=P1^7;

uintcodeaa1[]=//数据表

{

0x10,0x60,0x02,0x8C,0x00,0x84,0xE4,0x1C,0x05,0xC6,0xBC,0x24,0x24,0xE4,0x04,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x49,0x49,0x49,0x49,0x49,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x10,0x60,0x02,0x0C,0xC0,0x02,0x1E,0xE2,0x02,0x02,0x02,0xE2,0x1E,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0xFE,0x92,0x92,0x92,0x92,0x92,0x92,0x92,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x04,0x04,0x7E,0x01,0x00,0x00,0xFF,0x82,0x41,0x26,0x18,0x29,0x46,0x81,0x80,0x00,

0x00,0xFF,0x49,0x49,0x49,0x49,0xFF,0x00,0xFF,0x49,0x49,0x49,0x49,0xFF,0x00,0x00,

0x04,0x04,0x7C,0x03,0x80,0x80,0x40,0x20,0x13,0x0C,0x13,0x20,0x40,0x80,0x80,0x00,

0x40,0x42,0x44,0x58,0x40,0x7F,0x40,0x40,0x40,0x7F,0x40,0x50,0x48,0x46,0x40,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x18,0x08,0x08,0xF8,0x08,0x08,0x18,0x00,0x08,0xF8,0x88,0x88,0xE8,0x08,0x10,0x00,

0x08,0xF8,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,

0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x00,0x20,0x3F,0x20,0x00,0x00,0x00,

0x20,0x3F,0x20,0x20,0x23,0x20,0x18,0x00,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x30,0x00,

0x00,0x00,0x36,0x36,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,

0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,

0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,

0x00,0x20,0x18,0xC7,0x44,0x44,0x44,0x44,0xFC,0x44,0x44,0x44,0x44,0x04,0x00,0x00,

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,

0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,

0x04,0x04,0x04,0x07,0x04,0x04,0x04,0x04,0xFF,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x00

};

uintcodeaa2[]=//数据表

{

0x10,0x0C,0x04,0x84,0x14,0x64,0x05,0x06,0xF4,0x04,0x04,0x04,0x04,0x14,0x0C,0x00,

0x04,0x84,0x84,0xFC,0x84,0x84,0x00,0xFE,0x02,0x02,0xF2,0x02,0x02,0xFE,0x00,0x00,

0x10,0x10,0x10,0xFF,0x90,0x20,0x98,0x48,0x28,0x09,0x0E,0x28,0x48,0xA8,0x18,0x00,

0x40,0x50,0x4E,0x48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x48,0x40,0xF8,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,

0x04,0x84,0x84,0x44,0x47,0x24,0x14,0x0C,0x07,0x0

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