12864点阵式LCD显示屏实验设计报告.docx

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12864点阵式LCD显示屏实验设计报告

自动化专业综合课程设计1

课程设计报告

系别：

机电与自动化学院

专业班级：

自动化0902

学号：

学生：

王威

指导教师：

川香

（课程设计时间：

2012年月日——2012年月日）

华中科技大学武昌分校

1课程设计目的…………………………………………………………………2

2课程设计题目描述和要求……………………………………………………2

3课程设计报告容…………………………………………………………2

3.1系统软、硬件功能设定（分工方案）……………………………………2

3.2系统硬件电路介绍…………………………………………………………2

3.2.1系统硬件电路框图………………………………………………………6

3.2.2LCD显示基本原理………………………………………………………7

3.2.3接线方法…………………………………………………………………7

3.2.4管脚应用说明……………………………………………………………7

3.3系统软件介绍………………………………………………………………8

3.3.1系统软件流程……………………………………………………………9

3.3.2读写操作时序……………………………………………………………11

3.3.3液晶显示模块指令系统…………………………………………………13

3.3.4指令应用说明……………………………………………………………14

3.4系统软、硬调试过程………………………………………………………16

4．总结……………………………………………………………………………16

参考文献…………………………………………………………………………17

附录………………………………………………………………………………18

1课程设计目的

通过电路结构选择、控制方式选择、参数计算、器件选型、硬件制作及软件编程调试等训练切实培养学生综合应用知识、正确分析问题、解决问题的能力，特别是实际动手和创新能力，将自动化专业知识进行整合，融会贯通。

2课程设计题目描述和要求

设计题目：

LCD显示器显示界面的设计

信息时代各种信息最终都是要通过信息显示来实现人、机交换，而信息的显示依赖于各种显示器件的应用，由于液晶显示器（LCD）具有低工作电压、微功耗、显示灵活、成本低等特点，因此在电子计算器、智能化仪器仪表、手机、掌上电脑等等领域应用极为广泛。

（1）了解128X64液晶显示器的基本结构、电路特性、软件特性、接口应用技术等；

（2）在

（1）基础上能根据实际工作需要，进行液晶显示界面的任意开发；如：

要求每位同学在液晶（LCD）上显示自己的学号（数字）、（中文）等；

（3）撰写课程设计说明书。

说明书中要求有主程序流程图、关键子程序流程图及应用系统硬件电路图；

（4）总结调试过程中出现的问题及解决办法。

3课程设计报告容

3.1系统软、硬件功能设定（分工方案）

系统软件使用keil，89C51单片机，硬件则选用12864液晶显示器

3.2系统硬件电路介绍

一﹑概述

带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×4行16×16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。

由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

二﹑基本特性

（1）低电源电压（VDD:

+3.0--+5.5V）

（2）显示分辨率:

128×64点

（3）置汉字字库，提供8192个16×16点阵汉字（简繁体可选）

（4）置128个16×8点阵字符

（5）2MHZ时钟频率

（6）显示方式：

STN、半透、正显

（7）驱动方式：

1/32DUTY，1/5BIAS

（8）视角方向：

6点

（9）背光方式：

侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/5—1/10

（10）通讯方式：

串行、并口可选

（11）置DC-DC转换电路，无需外加负压

（12）无需片选信号，简化软件设计

（13）工作温度:

0℃-+55℃,存储温度:

-20℃-+60℃

三、模块接口说明

管脚号

管脚名称

电平

管脚功能描述

VSS

电源地

VCC

3.0+5V

电源正

对比度（亮度）调整

RS（CS）

H/L

RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据

RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据

R/W（SID）

H/L

R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0

R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR

E（SCLK）

H/L

使能信号

DB0

H/L

三态数据线

DB1

H/L

三态数据线

DB2

H/L

三态数据线

DB3

H/L

三态数据线

DB4

H/L

三态数据线

DB5

H/L

三态数据线

DB6

H/L

三态数据线

DB7

H/L

三态数据线

PSB

H/L

H：

8位或4位并口方式，L：

串口方式（见注释1）

空脚

/RESET

H/L

复位端，低电平有效（见注释2）

VOUT

LCD驱动电压输出端

VDD

背光源正端（+5V）（见注释3）

VSS

背光源负端（见注释3）

*注释1：

如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。

*注释2：

模块部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。

*注释3：

如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。

控制器接口信号说明：

1、RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：

R/W

功能说明

MPU写指令到指令暂存器（IR）

读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态

MPU写入数据到数据暂存器（DR）

MPU从数据暂存器（DR）中读出数据

2、E信号

E状态

执行动作

结果

高—>低

I/O缓冲—>DR

配合/W进行写数据或指令

高

DR—>I/O缓冲

配合R进行读数据或指令

低/低—>高

无动作

忙标志:

BF BF标志提供部工作情况.BF=1表示模块在进行部操作,此时模块不接受外部指令和数据.BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据.利用STATUSRD指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态.

字型产生ROM（CGROM）字型产生ROM（CGROM）提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。

DFF=1为开显示（DISPLAYON）,DDRAM的容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAYOFF）。

DFF的状态是指令DISPLAYON/OFF和RST信号控制的。

显示数据RAM（DDRAM）模块部显示数据RAM提供64×2个位元组的空间，最多可控制4行16字（64个字）的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示三种字型，分别是半角英数字型（16*8）、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在0000H—0006H的编码中（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）将选择CGRAM的自定义字型，02H—7FH的编码中将选择半角英数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成中文字型的编码BIG5（A140—D75F），GB（A1A0-F7FFH）。

字型产生RAM（CGRAM）字型产生RAM提供图象定义（造字）功能,可以提供四组16×16点的自定义图象空间，使用者可以将部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一样地通过DDRAM显示在屏幕中。

地址计数器AC地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6——DB0中。

光标/闪烁控制电路此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。

3.2.1系统硬件电路框图

128*64图形液晶显示器的部结构图如图3-2-1

（1），其引脚功能如表3-2-1

（2）。

图3-2-1

（1）模块原理图

引脚符号

状态

引脚名称

功能

CS1CS2

输入

芯片片选端

CS1和CS2高电平选通

输入

读写使能信号

在E降沿数据被销存写入及其兼容控制驱动器在E高电平期间数据被读出

R/W

输入

读写选择信号

R/W=1为读选通，R/W=0为写选通

D/I

输入

数据指令选择信号

D/I=1为数据操作，D/I=0为写指令或读状态

DB0-DB7

三态

数据总线

RST

输入

复位信号

复位信号有效时，关闭液晶显示，使显示起始行为0，RST可跟MPU相连，由MPU控制也可直接接VCC使之不起作用

表3-2-1

（2）引脚功能表

3.2.2LCD显示基本原理

FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×4行16×16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。

3.2.3接线方法

将LCD模块板插入用户板的扩展槽中，连接好仿真器，打开实验箱电源，将系统资源区的数据总线D0到D7分别接扩展板的数据总线D0到D7，RST接P1.6，CS2接P1.1，CS1接P1.2，EN接P1.3，RW接P1.4，DI接P1.5。

3.2.4管脚应用说明

管脚号

管脚名称

电平

管脚功能描述

VSS

电源地

VCC

3.0+5V

电源正

对比度（亮度）调整

RS（CS）

H/L

RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据

RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据

R/W（SID）

H/L

R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0

R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR

E（SCLK）

H/L

使能信号

DB0

H/L

三态数据线

DB1

H/L

三态数据线

DB2

H/L

三态数据线

DB3

H/L

三态数据线

DB4

H/L

三态数据线

DB5

H/L

三态数据线

DB6

H/L

三态数据线

DB7

H/L

三态数据线

PSB

H/L

H：

8位或4位并口方式，L：

串口方式（见注释1）

空脚

/RESET

H/L

复位端，低电平有效（见注释2）

VOUT

LCD驱动电压输出端

VDD

背光源正端（+5V）（见注释3）

VSS

背光源负端（见注释3）

*注释1：

如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。

*注释2：

模块部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。

*注释3：

如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。

□□系统完整硬件电路图见附录1。

3.3系统软件介绍

MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的高性能8位单片机，它包含51和52两个子系列。

对于51子系列，主要有8031、8051、8751三种机型，它们的指令系统与芯片引脚完全兼容，仅片程序存储器有所不同，8031芯片不带ROM，8051芯片带4KROM，8751芯片带4KEPROM。

51子系列的主要特点为：

◆8位CPU。

◆片带振荡器，频率围1．2~12MHZ。

◆片带128字节的数据存储器。

◆片带4K的程序存储器。

◆片外程序存储器的寻址空间为64K字节。

◆片外数据存储器的寻址空间为64K字节。

◆128个用户位寻址空间。

◆21个字节特殊功能寄存器。

◆4个8位的并行I/O接口：

P0、P1、P2、P3。

◆2个16位定时器/计数器

◆2个优先级别的5个中断源。

◆1个可编程全双工的串行I/O接口，可多机通信。

◆111条指令，含乘法指令和除法指令。

◆片采用单总线结构。

◆有较强的位处理能力。

◆采用单一+5V电源。

对于52子系列，有8032、8052、8752三种机型。

52子系列与51子系列相比大部分相同，不同之处在于：

片数据存储器增至256字节；8032芯片不带ROM，8052芯片带8KROM，8752芯片带8KEPROM；有3个16位定时器/计数器；6个中断源。

3.3.1系统软件流程

程序流程图如图3-3-1

（1）所示，初始化流程图如图3-3-1

（2）所示。

图3-3-1

（1）程序流程图

图3-3-1

（2）初始化流程图

3.3.2读写操作时序

8位数据线的传输过程如图3-3-2

（1）所示。

图3-3-2

（1）8位数据线的传输过程

MPU写资料到ST7920（8位数据线模式）时序如图3-3-2

（2）所示。

图3-3-2

（2）写操作时序图

MPU从ST7920读资料（8位数据线模式）时序如图3-3-2（3）所示。

图3-3-2（3）读操作时序图

3.3.3液晶显示模块指令系统

常用的基本指令介绍如下：

（1）显示开/关指令

当DB0=1时，LCD显示RAM中的容；DB0=0，时关闭显示。

（2）起始行ROW设置指令

（3）页PAGE设置指令

（4）列地址YADDRESS设置指令

设置了页地址和列地址，就唯一确定了显示RAM中的一个单元，这样MPU就可以用读写指令，读出该单元中的容或向该单元写进一个字节数据。

（5）写数据指令

（6）读状态指令

（7）读数据指令

读写数据指令每执行完一次读写操作列地址就自动增一，必须注意的是进行读操作之前必须有一次空读操作，紧接着再读才会读出所要读的单元中的数据。

3.3.4指令应用说明

模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下：

指令表1：

（RE=0：

基本指令）

指

指令码

功能

令

R/W

清除

显示

将DDRAM填满"20H",并且设定DDRAM的地址计数器（AC）到"00H"

地址

归位

设定DDRAM的地址计数器（AC）到"00H",并且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变DDRAM的容

显示状态开/关

D=1:

整体显示ON

C=1:

游标ON

B=1:

游标位置反白允许

进入点

设定

I/D

指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位

游标或显示移位控制

S/C

R/L

设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指令不改变DDRAM的容

功能

设定

DL=0/1：

4/8位数据

RE=1:

扩充指令操作

RE=0:

基本指令操作

设定CGRAM

地址

AC5

AC4

AC3

AC2

AC1

AC0

设定CGRAM地址

设定DDRAM

地址

AC5

AC4

AC3

AC2

AC1

AC0

设定DDRAM地址（显示位址）

第一行：

80H－87H

第二行：

90H－97H

读取忙标志和地址

AC6

AC5

AC4

AC3

AC2

AC1

AC0

读取忙标志（BF）可以确认部动作是否完成,同时可以读出地址计数器（AC）的值

写数据到RAM

数据

将数据D7——D0写入到部的RAM（DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM）

读出RAM的值

数据

从部RAM读取数据D7——D0

（DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM）

指令表2：

（RE=1：

扩充指令）

指

指令码

功能

令

R/W

待命

模式

进入待命模式,执行其他指令都棵终止

待命模式

卷动地址开关开启

SR=1：

允许输入垂直卷动地址

SR=0：

允许输入IRAM和CGRAM地址

反白

选择

选择2行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。

初始值R1R0＝00，第一次设定为反白显示，再次设定变回正常

睡眠

模式

SL=0：

进入睡眠模式

SL=1：

脱离睡眠模式

扩充

功能

设定

CL=0/1：

4/8位数据

RE=1:

扩充指令操作

RE=0:

基本指令操作

G=1/0：

绘图开关

设定绘图RAM

地址

AC6

AC5

AC4

AC3

AC2

AC1

AC0

设定绘图RAM

先设定垂直（列）地址AC6AC5…AC0

再设定水平（行）地址AC3AC2AC1AC0

将以上16位地址连续写入即可

备注;当IC1在接受指令前,微处理器必须先确认其部处于非忙碌状态,即读取BF标志时,BF需为零,方可接受新的指令;如果在送出一个指令前并不检查BF标志,那么在前一个指令和这个指令中间必须延长一段较长的时间,即是等待前一个指令确实执行完成。

3.4系统软、硬件调试过程

系统调试中，首先是在所有程序﹑操作都正常的情况下，编译目标为产生，检查程序后发现用搜狗输入法编写的分号不能再软件中显示，修改输入法后，问题得到了解决；其次，目标编译无错误，下载程序不成功，仔细检查各个方面后，发现下载线接触问题，重试几次后成功；再次，能正常编译下载，LCD显示屏显示的汉字有乱码现象，检查后发现是程序问题。

在调试过程中，什么事情都不能马虎，一点点小错误都会导致失败，必须仔细。

4．总结

通过这次设计让我对单片机有更加深入的了解，提高了分析程序和硬件电路的能力，对编译调试和下载烧录程序的方法更加熟悉。

在找资料的过程中不仅掌握了课本上没有的知识，还提高了自己的搜索能力，我相信到将来这是一种很宝贵的财富。

学而知不足，这次设计让我学到了更多东西的同时也让我看到了自己知识的缺乏，从而促进我不断进取﹑不断进步。

这次设计我还明白了一个道理：

有些事情不是自己不会做，而是并没有去行动，所以才会觉得难。

在程序设计中遇到了很多问题，在老师和同学的帮忙下也一一顺利的解决了，我明白了团结合作的重要性。

在整个调试过程中，软件设计是很关键的一部，每个指令都关系到最后调试的结果，虽然仿真器运行汇编并没有错误，但是那只是检查了最基本的语句错误，关键在于整个程序的思路要清晰，理解要正确。

总之，这次设计是所学知识的一次综合检验，通过自己动手学到了很多宝贵的经验，虽然走了不少弯路，但那也是一次次深刻的教训。

这次设计是我的大学生涯得到了升华，个人价值得到了肯定，它将让我受益终生。

参考文献

1全利，单片机原理及接口技术，，高等教育，2004.1

2徐惠民，单片微型计算机原理﹑接口及应用，，邮电大学，2007.8

3郭速学，图解单片机功能与应用，，中国电力，2008.2

4康维新，MCS-51单片机原理与应用，，中国轻工业，2009.9

5汪道辉，单片机系统设计与实践，，电子工业，2006.5

6乐善，微型计算机接口技术及应用，，华中科技大学，2000.4

7耿长青，单片机应用技术，，化学工业，1996

8胡汉才，单片机原理及其接口技术，，清华大学，1999

9余永权，FLASH单片机原理及应用，，电子工业，1997

10徐爱卿，单片微型计算机及其应用，，航空学院，1986

11施善定，液晶与显示应用，，华东化工学院，1993

12志新，液晶器件工艺基础，，邮电大学，2000

附录1系统完整硬件电路

附录2系统完整程序

逐字显示：

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#definexcharunsignedcharcode

sbitCS1=P2^0;

sbitRS=P2^1;

sbitWWR=P2^2;

sbitRRD=P2^3;

sbitRST=P2^4;

unsignedcharcodeHK_HZ[16][32];

unsignedcharcodeHK_HZ0[16][32];

unsignedcharcodeHK_HZ1[16][32];

unsignedcharcodeHK_HZ2[16][32];

unsignedcharcodeHK_HZ3[16][32];

unsignedcharcodeH

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