51单片机汉字显示.docx

1、51单片机汉字显示基于单片机的液晶汉字显示屏的设计摘 要：本课题为基于51单片机的LCD汉字显示技术。基于在对单片机研究的基础上，本文提出了一种以AT89C51为核心的单片机构成液晶显示器的方法。该钟的显示电路采用160128点阵的图形点阵的液晶屏。关键字: 单片机， LCD1引言1.1课题背景目前单片机已渗透到生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开

2、单片机。更不用说全自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的工程师和科学家。科技越发达，智能化的东西就越多。看来学习单片机是社会发展的必然需求。 单片机即单片微型计算机，又称为微控制器，它的体积小，功能强，可靠性好，价格又便宜，成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想品种，具有广阔的发展前景，其中最具有代表性的就是Intel公司的8051系列单片机。 本文在对单片机研究的基础上，以AT89C51为核心控制芯片，对汉字显示屏进行设计与应用，通过对其原理深入分析，探讨以AT89C51单片机构成LCD液晶显示屏的实现方法。1.280

3、51单片机输入输出口8051有4组8位1/0口:P0, P1，P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，PO口则为双向三态输入输出口，下面分别介绍这几个口线:PO口和P2口:PO口和P2口电路中包含一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动和控制电路。这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/0扩展口，而不能像Pl、P3直接用作输出口。它们一起可以作为外部地址总线，PO口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线57。P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15。 PO口由ALE选通作为地址总线的低8位输出ABO

4、-AB7。外部的程序存储器由PSEA信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通， 8051最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。P1口:P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，内上拉电阻将电位拉至“1”，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1，输出则为0。作为输入口时，锁存器置l, Q(非)=0，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，P1口常称为准双向口。需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况，其一是:首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读一修改一

5、写操作，像JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。其二是:读P1口线状态时，打开三态门G2，将外部状态读入CPU。P3口:P3口为准双向口，为适应引脚的第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑，在真正的应用电路中，第二功能显得更为重要。由于第二功能信号有输入输出两种情况，分别加以说明。P3口的输入输出及P3口锁存器、中断、定时/计数器、串行口和特殊功能寄存器有关，P3口的第一功能和P1口一样可作为输入输出端口，同样具有字节操作和位操作两种方式，在位操作模式下，每一位均可定义为输入或输出。着重讨论P3口的第二功能，P

6、3口的第二功能各管脚定义如下: P3.0 串行输入口(RXD) P3.1 串行输出口(TXD) P3.2 外中断0 (INTO) P3.3 外中断1(INT1) P3.4 定时/计数器0的外部输入口(TO) P3.5 定时/计数器1的外部输入口(T1) P3.6 外部数据存储器写选通(WR) P3.7 外部数据存储器读选通(RD)第二功能为输出引脚，当作I/0口使用时，第二功能信号线应保持高电平与非门开通，以维持从锁存器到输出口数据输出通路畅通。当作第二功能口线用时，该位的锁存器置高电平，使与非门对第二功能信号的输出是畅通，从而实现第二功能信号的输出。对于第二功能为输入的信号引脚，在口线上的输

7、入通路增设了一个缓冲器，输入的第二功能信号即从这个缓冲器的输出端取得。而作为I/0口线输入端时，取自三态缓冲器的输出端。这样，不管是作为输入口使用还是第二功能信号输入，输出电路中的锁存器输出和第二功能输出信号线均应置“1”。1.38051单片机的指令时序时序是用定时单位来描述的，8051的时序单位有四个，它们分别是节拍、状态、机器周期和指令周期，接下来分别加以说明。节拍与状态:把振荡脉冲的周期定义为节拍 (为方便描述，用P表示)，振荡脉冲经过二分频后即得到整个单片机工作系统的时钟信号，把时钟信号的周期定义为状态(用S表示)，这样一个状态就有两个节拍，前半周期相应的节拍定义为1(P) ,后半周期

8、对应的节拍定义为2(P)。机器周期:8051有固定的机器周期，规定一个机器周期有6个状态，分别表示S1-S6。而一个状态包含两个节拍，那么一个机器周期就有12个节拍，可以记着SIP2,SIP2. S6P1, S6P2，一个机器周期共包含12个振荡脉冲，即机器周期就是振荡脉冲的12分频，显然，如果使用6MHZ的时钟频率，一个机器周期就是2us，而如使用12MHz的时钟频率，一个机器周期就是lus。指令周期:执行一条指令所需要的时间称为指令周期，8051的指令有单字节、双字节和三字节的，所以它们的指令周期不尽相同，也就是说它们所需的机器周期不相同，可能包括一到四个不等的机器周期。8051的指令时序

9、:8051指令系统中，按它们的长度可分为单字节指令、双字节指令和三字节指令。执行这些指令需要的时间是不同的，也就是它们所需的机器周期是不同的，有下面几种形式:单字节指令单机器周期;单字节指令双机器周期;双字节指令单机器周期;双字节指令双机器周期;三字节指令双机器周期;单字节指令四机器周期(如单字节的乘除法指令)。单字节单周期指令:单字节单周期指令只进行一次读指令操作，当第二个ALE信号有效时，PC并不加1，读出的还是原指令，属于一次无效的读操作。双字节单周期指令:这类指令两次的ALE信号都是有效的，只是第一个ALE信号有效时读的是操作码，第二个ALE信号有效时读的是操作数。单字节双周期指令:两

10、个机器周期需进行四次读指令操作，但只有一次读操作是有效的，后三次的读操作均为无效操作。单字节双周期指令有一种特殊的情况，像MOVX这类指令，执行这类指令时，先在ROM中读取指令，然后对外部数据存储器进行读或写操作，头一个机器周期的第一次读指令的操作码为有效，而第二次读指令操作则为无效的。在第二个指令周期时，则访问外部数据存储器，这时，ALE信号对其操作无影响，即不会再有读指令操作动作。外部程序存储器(ROM)读时序： 8051外部程序存储器读时序图时PO口提供低8位地址，P2口提供高8位地址，S2结束前，PO口上的低8位地址是有效的，之后出现在PO口上的就不再是低8位的地址信号，而是指令数据信

11、号。当然地址信号与指令数据信号之间有一段缓冲的过度时间，这就要求在S2期间必须把低8位的地址信号锁存起来，这时是用ALE选通脉冲去控制锁存器把低8位地址予以锁存，P2口只输出地址信号，而没有指令数据信号。整个机器周期地址信号都是有效的，因而无需锁存地址信号。从外部程序存储器读取指令，必须有两个信号进行控制，除了上述的ALE信号，还有一个PSEN(外部ROM读选通脉冲)。PSEN开始有效，直到将地址信号送出和外部程序存储器的数据读入CPU后方才失效，接着从S4P2开始执行第二个读指令操作。外部数据存储器(RAM)读时序： 从ROM中读取需执行的指令，而CPU对外部数据存储的访问是对RAM进行数据

12、的读或写操作，属于指令的执行周期，读或写是两个不同的机器周期，但他们的时序却是相似的，只对RAM的读时序进行分析。上一个机器周期是取指阶段，是从ROM中读取指令数据，接着的下个周期才开始读取外部数据存储器RAM中的内容。在S4结束后，先把需读取RAM中的地址放到总线上，包括PO口上的低8位地址AO-A7和P2口上的高8位地址A8-A15。当RD选通脉冲有效时，将RAM的数据通过PO数据总线读进CPU。第二个机器周期的ALE信号仍然出现，进行一次外部ROM的读操作，但是这一次的读操作属于无效操作。对外部RAM进行写操作时，CPU输出的则是WR(写选通信号)，将数据通过P0数据总线写入外部存储中。

13、2单片机的编程软件及仿真软件介绍2.1.1Proteus的简介Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件9。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PI

14、C16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。Proteus主要用于绘制原理图并可进行电路仿真，Proteus ARES 主要用于PCB 设计。ISIS 的主界面主要包括：1 是电路图概览区、2 是元器件列表区、3 是绘图区。绘制电路图的过

15、程如下：单击2 区的P 命令即弹出元器件选择（Pick Devices）对话框，Proteus 提供了丰富的元器件资源，包括30 余种元器件库，有些元器件库还具有子库。利用该对话框提供的关键词（Keywords）搜索功能，输入所要添加的元器件名称，即可在结果（Results）中查找，找到后双击鼠标左键即可将该元器件添到2 区，待所有需要的元器件添加完成后点击对话框右下角的OK 按钮，返回主界面。接着在2 区中选中某一个元器件名称，直接在3 区中单击鼠标左键即可将该元器件添加到3 区。由于是英国的软件，特别要注意的是绘图区中鼠标的操作和一般软件的操作习惯不同，这正像是司机座位和人行道走向和国内不

16、同一样。单击左键是完成在2 区中被选中的元器件的粘贴功能；将鼠标置于某元器件上并单击右键则是选中该元器件（呈现红色），若再次单击右键的话则删除该元器件，而单击左键的话则会弹出该元器件的编辑对话框（Edit Component）；若不需再选中任何元器件，则将鼠标置于3 区的空白处单击右键即可；另外如果想移动某元器件，则选中该元器件后再按住鼠标左键即可将之移动。元器件之间的连线方法为：将鼠标移至元器件的某引脚，即会出现一个“”符号，按住鼠标左键后移动鼠标，将线引至另一引脚处将再次出现符号“”，此时单击鼠标左键便可完成连线。连线时在需拐弯的地方单击鼠标左键即可实现方向的改变。绘制好电路后，可利用1

17、区的绿色边框对3 区的电路进行定位。2.1.2Keil软件及其调试功能简介目前流行的51系列单片机开发软件是德国Keil公司推出的Keil C51软件，它是一个基于32位Windows环境的应用程序，支持C语言和汇编语言编程，其6.0以上的版本将编译和仿真软件统一为Vision（通常称为V2）。Keil提供包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，由以下几部分组成：Vision IDE集成开发环境（包括工程管理器、源程序编辑器、程序调试器）、C51编译器、A51汇编器、LIB51库管理器、BL51连接/定位器、OH51目标文件生成器以及Monitor-

18、51、RTX51实时操作系统。应用Keil进行软件仿真开发的主要步骤为：编写源程序并保存建立工程并添加源文件设置工程编译/汇编、连接，产生目标文件程序调试。Keil使用“工程”（Project）的概念，对工程（而不能对单一的源程序）进行编译/汇编、连接等操作。工程的建立、设置、编译/汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。首先选择菜单FileNew，在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序（或选择FileOpen，直接打开已用其他编辑器编辑好的源程序文档）并保存，注意保存时必须在文件名后加上扩展名.asm（.a51）或.c；然后选择菜单ProjectNew Project，建立新工程并保存

19、（保存时无需加扩展名，也可加上扩展名.uv2）；工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择CPU后点确定返回主界面。这时工程管理窗口的文件页（Files）会出现“Target1”，将其前面+号展开，接着选择Source Group1，右击鼠标弹出快捷菜单，选择“Add File to Group Source Group1”，出现一个对话框，要求寻找并加入源文件（在加入一个源文件后，该对话框不会消失，而是等待继续加入其他文件）。加入文件后点close返回主界面，展开“Source Group1”前面+号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源程序文件。紧接着对工程进行设置，选择工程管

20、理窗口的Target1，再选择ProjectOption for Target Target1（或点右键弹出快捷菜单再选择该选项），打开工程属性设置对话框，共有8个选项卡，主要设置工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置实验仿真板等，如要写片，还必须在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”；其他选项卡内容一般可取默认值。工程设置后按F7键（或点击编译工具栏上相应图标）进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。 成功编译/汇编、连接后，选择菜单DebugStart/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5键）进入程序调试状态，Keil提供对程

21、序的模拟调试功能，内建一个功能强大的仿真CPU以模拟执行程序。Keil能以单步执行（按F11或选择DebugStep）、过程单步执行（按F10或选择DebugStep Over）、全速执行等多种运行方式进行程序调试。如果发现程序有错，可采用在线汇编功能对程序进行在线修改（DebugInline Assambly），不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。对于一些必须满足一定条件（如按键被按下等）才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行，可采用断点设置的方法处理（DebugInsert/Remove Breakpoint或Debug

22、Breakpoints等）。在模拟调试程序后，还须通过编程器将.hex目标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。Keil软件Eval版（免费产品）的功能与商业版相同，只是程序的最大代码量不得超过2kB，但对初学者而言已是足够。Keil软件由于其强大的软件仿真功能，友好的用户界面以及易于掌握的特点而受到工程技术人员的欢迎，有人甚至认为Keil是目前最好的51单片机开发应用软件。2.1.3软件连接使用a、假若KeilC与Proteus均已正确安装在C:Program Files的目录里，把C:Programe FileLabcenter ElectronicsProteus 6 Pro

23、fessionalMODELSVDM51.dl 复制到C:Program FileKeilCC51BIN目录里。b、用记事本打开C:Program FileskeilCC51TOOLS.INI文件，在C51栏目下加入：TDRV5=BINVDM51.DLL (Proteus VSM Monitor-51 Driver)其中“TDRV5”中的“5”要根据实际情况写，不要和原来的重复。（步骤1和2只需在初次使用设置。）c、进入KeilC Vision2开发集成环境，创建一个新项目(Project)，并为该项目选定合适的单片机CPU器件（如：Atmel公司的AT89C51）。并为该项目加入KeilC源

24、程序。d、单击“Project菜单/Options for Target”选项或者点击工具栏的“option for ta rget”按钮，弹出窗口，点击“Debug”按钮，出现如图所示页面。在出现的对话框里在右栏上部的下拉菜单里选中“Proteus VSM Monitor一51 Driver”。并且还要点击一下“Use”前面表明选中的小圆点。再点击“Setting”按钮，设置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一台电脑，则需要在这里添上另一台电脑的IP地址(另一台电脑也应安装Proteus)。在“Port”后面添加“8000”。设置好的情形如图所示，点击“

25、OK”按钮即可。最后将工程编译，进入调试状态，并运行。 e、Proteus的设置进入Proteus的ISIS，鼠标左键点击菜单“Debug”， 选中“use romote debuger monitor”，如图所示。此后，便可实现KeilC与Proteus连接调试。f、KeilC与Proteus连接仿真调试单击仿真运行开始按钮，我们能清楚地观察到每一个引脚的电频变化，红色代表高电频，蓝色代表低电频。3控制系统硬件设计3.1硬件电路图3.2显示部分显示部分采用160X128的图形液晶显示器。、4软件设计4.1程序仿真 从proteus里可以看到程序的运行效果很令人满意5结 论本文主要对数字电子钟

26、进行了研究，在学习单片机理论知识的基础上，以AT89C51芯片为控制核心，设计了检测系统的硬件电路和软件。本文主要完成下面工作:1. 8051芯片性能参数的分析。2相关软件的学习和使用。3. 数字电子钟的设计方案、显示电路及相应的软件的设计48051构成的液晶显示器及相应的软件的设计5单片机系统抗干扰方法从软件和硬件方面进行分析。由于能力有限，不能够充分利用所学知识，对所设计的显示器不能有进一步的简化，其电路及软件还有待更好的改善。6谢 辞衷心感谢我的指导老师！本课题的研究工作是在老师的悉心指导和关怀下才得以顺利完成。老师勤奋好思、严谨求实，在我学习过程中，给了我很多的启示和帮助。指导老师给予

27、我的不仅仅是知识上、学习上的，更有方法上，思想上的帮助！感谢我们组的同学对我的帮助和支持，再次感谢大家！7参考文献参考文献：1 梅丽凤,王艳秋. 单片机原理及接口技术M.北京：清华大学出版社，2004P12P162朱定华,刘玉. 单片机原理及应用技术学习辅导M.北京:电子工业出版社，2001P19P023 夏继强.单片机实验与实践教程M. 北京:北京航空航天大学出(二) 2001.P18P264 何立明. MCS-51系列单片机应用系统设计M.北京：北京航天航空大学出版社，2001P30P355 胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京：清华大学出版社，1996P58P62 P80P936 杨拴

28、科.模拟电子技术M.北京：高等教育出版社，20037 范立南,谢子殿.单片机原理及应用教程M. 北京：清华大学出版社，2003P30P42 P103P1108 辛友顺. 单片机应用系统设计与实现M. 北京：电子工业出版社，1996P26P309 杨志忠,郭顺华. 数字电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，2003P100P10810 薛钧义. MCS-51/96系列单片机微型计算机及其应用M.西安：西安交通大学出版社,1998 P90P9511 唐前辉.PROTEUS中文教程+实例. puterA 12 Yao Liang , Zhang Zhenren ,Zhang Bo. Communi

29、cation realization Between PC and MCS-51 SCM Based on MODBUS Protocol 附录：程序T_SET BIT P1.0;调整A_SET BIT P1.1;加1S_SET BIT P1.2;减1D_SET BIT P1.3;日期TIMER_SET BIT P1.4;设置定时时间MM_SET BIT P1.5;秒表SECOND EQU 32HMINUTE EQU 31HHOUR EQU 30HTCNT EQU 39H;t0中断次数COUNT EQU 40H;判断哪位FRIST EQU 36HMIDDLE EQU 37HLASTER EQU

30、 38HYEAR EQU 33HMON EQU 34HDAY EQU 35HTIMER_HOUR EQU 41HTIMER_MINUTE EQU 42HTIMER_SECOND EQU 43HTIMER_COUNT EQU 44H;定时判断哪位TIMERSYMBOL EQU 45H;定时到达标志位MMSEC EQU 47H;秒表,0。1秒MSEC EQU 48H;1秒MMIN EQU 49H;1分ORG 0000HSJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0ORG 001BHLJMP INT_T1START:MOV DPTR, #TABLEMOV HOUR, #12MOV MINU

31、TE, #35MOV SECOND, #55MOV YEAR, #07MOV MON, #5MOV DAY, #15MOV TIMER_HOUR,#12MOV TIMER_MINUTE,#30MOV TIMER_SECOND,#30MOV TCNT, #0MOV COUNT,#0MOV TIMER_COUNT,#0MOV TIMERSYMBOL,#1;为0定时时间到MOV TMOD, #11HMOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0HMOV IE, #8AHSETB PT0;设t0为最高优先级SETB TR0A1:LCALL CLOCKLCALL DISPLAYJNB T_SET, S10;调整时间JNB TIMER_SET,S20;设置定时时间JNB D_SET, S4;显日期JNB MM_SET,S3;显示秒表MOV A,TIMERSYMBOL;定时时间到标志JNZ A1;定时时间到AJMP ALARM AJMP A1S10:AJMP S1S20:AJMP S2MOV R2,#0FFH;定时