毕业设计--字符型液晶显示.docVIP

毕毕 业业 设设 计计 题目 字符型液晶显示 系别 专业 班级 姓名 学号 指导教师 日期 I 设计任务书 设计题目设计题目 字符型液晶显示 设计要求设计要求 1、了解字符型液晶显示器的原理; ; 2、字符从左向右顺序依次显示、经过稍短的延时，能出现”XXXXXX”然后显示” 院 XXXXX 班”最后显示”XXXX” 3、能改变字库的内容显示其他的数字; 4、改变页地址或列地址,使显示的内容换位置; 5、改变滚动显示模式,使显示内容左右、上下移动;改变参数使滚动变化速度变化; 设计进度要求：设计进度要求： 第一周：了解题目、弄清题目的要求； 第二周：查找相关书籍，了解各个元件、软件的使用方法及注意事项； 第三周：设计硬件原理图； 第四周：设计软件原理图； 第五周：编写所需程序； 第六周：调试程序并纪录相关的数据和错误； 第七周：写毕业论文草稿并修改； 第八周：毕业答辩。 指导教师（签名）：指导教师（签名）： II 摘 要 本设计以 ATMEL 公司生产的 MCS-51 系列单片机中的 AT89C51 芯片为核心,使用单 片机 THDPJ-1 试验箱上 SED1520 液晶显示屏，点阵为 122X32， 显示需要的字符。 同 时基于 SED1520 控制器的 122X32 型图形显示模块采用间接访问工作方式与 51 系列的 MCU 相连接。用 ASM 程序设置对于控制器的读、写状态的时序，从而实现对于控制器的 写指令代码、写数据代码、清屏幕、屏幕滚动功能的操作1。 液晶显示器件由于具有显示信息丰富、功耗低、体积小、质量小、无辐射等优点， 得到了广泛的应用 本设计硬件结构简单，成本低廉，方便硬件的调试和维护也很方便。而且软件设 计采用模块化设计，各部分功能明晰，便于调试和功能扩展。 关键词关键词: AT89C51 芯片,SED1520 控制器,液晶显示屏 I 目 录 摘 要II 前 言1 1 硬件系统设计2 1.1 设计说明与元件类型2 1.2 设计总框图2 1.3 AT89C51 的功能和介绍3 1.4 SED1520 液晶显示器功能和特性6 1.5 硬件原理图10 2 系统软件设计11 2. 1 主程序 11 2.2 设计方框图和程序14 3 单片机汇编辅助工具介绍18 3.1 伟福仿真器18 3.2 KEILUVISION2 仿真器系统介绍 18 3.3 液晶显示字模使用简介18 4 单片机应用系统的测试19 4.1 在伟福中的调试19 4.2 在 KEIL中的调试并连接实验箱21 结 论25 致 谢26 参 考 文 献27 附录 A 28 1 前前 言言 如今随着社会的发展，单片机技术日益展现出它的重要性，目前单片机渗透到我 们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。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，录象机、摄象 机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更 不用说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科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能 化管理及过程控制等领域。 我有幸学习并了解了单片机的原理和应用。为了对单片机技术进行更深层次的了 解，我基于对现有知识的认识以及搜集的资料，对现在流行的液晶显示进行了简易的 设计。 液晶显示模块大致分为段码型液晶模块、点阵字符液晶模块和点阵图形液晶模块 3 类。段码型液晶模块是由数显液晶显示器件和集成电路组装成的部件，也称为笔段型 液晶模块。其段码显示形式与 LED 显示器类似，是应用最简单的一类。点阵字符液晶 模块是由点阵字符液晶显示器件和专用的驱动器、控制器、结构件等装配成的模块， 可以显示数字和英文字符。这种模块本身具有字符发生器，显示容量要大于段码型液 晶模块。段码型液晶模块和点阵字符液晶模块只能用于字符和数字的简单显示，不能 满足图形曲线和汉字显示的要求；点阵图形液晶模块特点是点阵像素是连续排列的。 因此，不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现 屏幕上下左右滚动、动画、分区开窗口、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。是功能 较全面的一种模块。但控制复杂，价格也高于前两类模块。 2 1 硬件系统设计 1.11.1 设计说明设计说明与元件类型与元件类型 本设计采用的芯片是 AT89C51，因为我们学习的就是这个芯片,设计采用的液晶显 示屏内置控制器为 SED1520，点阵为 12232，有两片 SED1520 组成，分别由 E1、E2 分别选通，控制显示屏的左右两半屏。每片 SED1520 横向 61 点纵向有 16 点，故两片 SED1520 可控制横向 122 点，纵向 32 点。 在如今的社会里，字符形液晶显示模块内置的液晶驱动控制器种类很多，常用的 有 SED1520、SED1335、HD61202U 和 T6963C。在小规模字符形液晶显示模块上，使用 SED1520 液晶显示驱动控制器组成液晶显示驱动和控制系统，是低成本、低功耗、高集 成的最佳选择。 1.21.2 设计总框图设计总框图 总体设计共分为 4 个模块：使系统恢复初始状态的复位电路模块；稳定频率和选 择频率的晶振电路模块；功能键电路模块；储存系统程序的 AT89C51 芯片以及显示效 果的 LCD 液晶显示模块。这 4 个模块组成了我们的设想。如图 1.1 所示 图 1.1 设计总框图 AT89C51 芯片芯片 LCD 液晶液晶 显示显示 晶振电路晶振电路 复位电路复位电路 3 1.31.3 AT89C51AT89C51 的功能和介绍的功能和介绍 AT89C51 是一种低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，带有 4K 字节闪烁可编程可擦 除只读存储器。 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。其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。 AT89C51 芯片主要特性3： 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命：1000 写/擦循环 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 根可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 4 AT89C51 芯片管脚图如下图 1.2 所示： 图 1.2 单片机管脚图 1.3.11.3.1 复位电路复位电路 单片机在开机时或在工作中因困扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环 状态，在这些情况下都需要复位。复位的作用是使中央处理器 CPU 以及其他功能不见 都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态重新开始工作。 8051 单片机的复位靠外部电路实现，信号由 RESET（RST）引脚输入，高电平有 效，在震荡电路时，只要保持 RST 引脚高电平两个机器周期，单片机既复位。复位后， PC 程序计算器的内容为 0000H，无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者 5 发生故障后都要复位，所以我们必须弄清楚 MCS-51 型单片机复位的条件、复位电路和 复位后状态。 单片机复位的条件是：必须使 RST/Vpd 或 RST 引脚(9)加上持续两个机器周期(即 24 个振荡周期)的高电平。例如，若时钟频率为 12MHz，每机器周期为 1us，则只需 2us 以上时间的高电平，在 RST 引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。我们用 的的复位电路如图 1.3.1 所示： 图 1.3 复位电路图 1.3.21.3.2 晶振电路晶振电路 1晶体振荡器的作用：石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用来稳定频率和 选择频率，是一种可以取代 LC 谐振回路的晶体谐振元件。 2.时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如 12M 的晶振，它的时间周期就是 1/12us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。 3.在一个时钟周期内，CPU 仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机，若采用了 1MHZ 的时钟频率，则时钟周期为 1us；若采用 4MHZ 的时钟频率，则时钟周期为 250us。由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算 机的每一步都统一到它的步调上来）。显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高， 6 计算机的工作速度就越快。但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同， 所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。我们学习的 51 系列单片机的时钟范围 是 1.2MHz-12MHz。 4本设计所用的晶体振荡电路如图 1.4 所示： C1 33P C2 33P Y1 12MHz X1 X2 图 1.4 晶体振荡电路 1.41.4 SED1520SED1520 液晶显示器功能和特性液晶显示器功能和特性 SED1520 是集行、列驱动器和控制器于一体的液晶显示控制驱动器，可广泛用于 小规模液晶显示模块，例如香港精电公司的 MGLS-12032、MGLS10032 等。 1.SED1520 液晶显示器的特性有 (1)内置 2560 位显示 RAM 区。RAM 中的 1 位数据控制液晶屏上一个像素的亮、暗状 态：“1”表示亮、 “0”表示暗； (2)具有 16 个行驱动输出和 61 个列驱动输出； (3)可直接与 80 系列微处理器相连，亦可直接与 68 系列微处理器相连； (4)驱动占空比为 1/16 或 1/32 (5)可以与 SED1520 级联使用，以便扩展行、列驱动能力。 2.SED1520 的指令系统 表 1.1SED1520 控制指令 控制信号控制代码 指令名称 A0 R/WD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 复位 0 01 1 1 0 0 0 1 0 显示开关设置 0 01 0 1 0 1 1 1 DI 7 地址排序设置 0 01 0 1 0 0 0 0 A 休闲状态设置 0 01 0 1 0 0 1 0 S 占空比设置 0 01 0 1 0 1 0 0 DU 显示起始行设 置 0 01 1 0 L4 L3 L2 L1 L0 页面地址设置 0 01 0 1 1 1 0 P1 P2 列地址设置 0 00 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 启动改写方式 0 01 1 1 0 0 0 0 0 结束改写方式 0 01 1 1 0 1 1 1 0 读取状态字 0 1BUSY ADC ON/OFF RESET 0 0 0 0 写显示数据 1 0 数据 读显示数据 1 1 数据 SED1520 的 13 条指令从作用上可以分为两大类：一类为显示方式的设置指令，前 六条指令为这一类指令，它们只需在初始化程序中写入一次就可以了。另一类为显示 数据读/写操作的指令，从第七条往下（包括状态字）都是这类指令，它们需要经常地 使用。下面详细结实各个命令的功能： （A）复位格式（Reset） 11100010 OE2H 该指令用于实现 SED1520 的软件复位。该指令执行时，显示起始行寄存器清零， 接着列地址指针清零，之后页地址寄存器置为“3“。 （B）休闲状态 设置（Statis drive ON/OFF） 1010010S 0A4H/0A5H 该指令是休闲状态的软件开关，当 S=1 时，SED1520 进入休闲状态；当 S=0 时， SED1520 将中止或退出休闲状态。 8 （C）占空比设置（Slect duty） 1010100DU OA8H/0A9H 该指令用于设置 SED1520 的占空比，Du=0 时为 1/16 占空比，Du 为 1 时为 1/32 占 空比。 （D）ADC 选择指令（Selet ADC） 1010000A VOAOH/OA1H 该指令用于设置显示存储器中单元的地址所对应的显示驱动输出的顺序。A=0 时， 顺时针显示；A=1 时，逆时针显示。 （E）显示起始行设置（Display start line） 110L4L3L2L1L0 OCOH/ODFH （F）显示开/关设置（Display ON/OFF） 1010111DI OAEH/OAFH 该指令控制着显示驱动器的输出。当 Di=0 时，显示关，当 Di=1 时，显示开。 （G）页面显示存储的设置 101110P1P2 0B8H/0BBH SED1520 将显示存储器分为 4 个页面（0-3 页） 。每个页面都有 80 个字节。页面管 理可由 2 位页地址寄存器控制，该指令就是设置页地址寄存器的内容，以选择相应的 显示寄存器的页面。P=0-3，对应代表 0-3 页。 （I）列地址设置（Set column（segment）address） 0C6C5C4C3C2C1C0 9 0H4FH （J）启动改写方式（READ-MODIFY-WRITE） 11100000 0E0H SED1520 的显示存储器的每个页面上都有 80 个字节，每个字节中的 8 位数据都对 应着显示屏上同一列的 8 点行。列地址指针就是管理这 80 个字节书单元的。列地址指 针是一个 7 位加一记数器。由它和页地址寄存器组合唯一指定了显示存储器的某一单 元。列地址指针在计算机读显示存储器的每次操作后都将自动加一。该指令就是设置 列地址指针内容的。CY=04FH，对应有尽有 180 单元的地址。 10 1.51.5 硬件原理图硬件原理图 硬件原理图如图 1.5 所示: 图 1.5硬件原理图 11 2 系统软件设计 2.1 主程序主程序 程序开始运行后，要对液晶显示进行初始化。初始化后清屏，为输出数据做准备。 然后调用中文显示程序，在显示屏上显示数据。如果有按键的话，程序会进行相应处 理。如此循环。 主程序框图如下图 2.1 所示： 2.1 主程序框图 程序如下: A0 EQU P3.4 ;寄存器选择信号 R_W EQU P3.5 ;读_写选择信号 E1 EQU P3.6 ;使能信号 1 E2 EQU P3.7 ;使能信号 2 PD1 EQU 3DH ;122/2 分左右两半屏 122*32 COLUMN EQU 30H ;列地址寄存器（063） 12 PAGE_ EQU 31H ;页地址寄存器 d1,d0:页地址 CODE_ EQU 32H ;计数器 COUNT EQU 33H DIR EQU 34H CTEMP EQU 38H COM EQU 20H ;指令寄存器 DAT EQU 21H ;数据寄存器 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INIT ORG 0030H ;-初始化程序 INIT: MOV COM,#0E2H ;复位 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0A4H ;关闭休闭状态 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0A9H ;设置 1/32 占空比 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0A0H ;正向排序设置 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0C0H ;设置显示起始行为第一行 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0AFH ;开显示设置 LCALL PR0 LCALL PR3 RET ;-清屏程序 CLEAR: MOV R4,#00H ;页面地址暂存器设置 CLEAR1: MOV A,R4 ;取页地址值 13 ORL A,#0B8H ;“或“页面地址设置代码 MOV COM,A ;页面地址设置 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#00H ;列地址设置为“0“ LCALL PR0 LCALL PR3 MOV R3,#50H ;一页清 80 个字节 CLEAR2: MOV DAT,#00H ;显示数据为“0“ LCALL PR1 LCALL PR4 DJNZ R3,CLEAR2 ;页内字节清零循环 INC R4 CJNE R4,#04H,CLEAR1 ;RAM 区清零循环 RET PR0: CLR A0 ;AO0 SETB R_W ;R_W1 PR01: MOV P1,#0FFH ;P1 口置“1“ SETB E1 ;E11 MOV A,P1 ;读状态字 程序省略 14 2.2.2 2 设计方框图和程序设计方框图和程序 设计方框图如图 2.2 所示: 图 2.2 设计方框图 例如一个海字，字库如下： 15 DB 08H,20H,06H,20H,80H,FFH,6FH,00H DB 00H,80H,08H,80H,1FH,F8H,E8H,88H DB 2CH,C8H,2AH,A8H,28H,8AH,28H,89H DB 2FH,FEH,20H,88H,20H,88H,00H,00H 设计程序如下： 要在液晶屏上显示出来，要执行下面的程序： AAA: MOV A,#0D8H ；显示起始行为第16行 MOV COM,A ；COM是指令寄存器 通过COM写指令 LCALL PR0 ；调用写指令代码子程序 LCALL PR1 ；调用写数据子程序 MOV CTEMP,#0 ；列初值 MOV PAGE_,#01H ；页面是第一页 MOV A,CTEMP ；设置这个字要从哪一列显示，这里是从00H就是0列 ADD A,#00H MOV COLUMN,A MOV CODE_,#00H ；CODE 是字符代码寄存器，写入要显示字符的位置，00H 是第0个字符，也就是首字符 LCALL CCW_PR ； 调用中文显示子程序； ;-中文显示子程序 CCW_PR: MOV DPTR,#CCTAB ;确定字符字模块首地址 MOV A,CODE_ ;取代码 MOV B,#20H ;字模块宽度为 32个字节 MUL AB ;代码32 ADD A,DPL ;字符字模块首地址 MOV DPL,A ;字模库首地址代码32 MOV A,B ADDC A,DPH MOV DPH,A 16 PUSH COLUMN ;列地址入栈 PUSH COLUMN ;列地址入栈 MOV CODE_,#00H ;代码寄存器借用为间址寄存器 CCW_1: MOV COUNT,#10H ;计数器设置为 16 MOV A,PAGE_ ;读页地址寄存器 ANL A,#03H ORL A,#0B8H ;“或“页地址设置代码 MOV COM,A ;写页地址设置指令 LCALL PR0 LCALL PR3 POP COLUMN ;取到地址值 MOV A,COLUMN ;读列地址寄存器 CLR C SUBB A,#PD1 ;列地址减模块参数 JC CCW_2 ;0为左半屏显示区域（E1） MOV COLUMN,A ;0为右半屏显示区域（E2） MOV A,PAGE_ SETB ACC.3 ;设置区域标志位。 MOV PAGE_,A ;“0“为E1，“1“为E2 CCW_2: MOV COM,COLUMN ;设置列地址值 MOV A,PAGE_ ;判区域标志以确定设置哪个控制器 JNB ACC.3,CCW_3 LCALL PR3 ;区域E2 LJMP CCW_4 CCW_3: LCALL PR0 ;区域E1 CCW_4: MOV A,CODE_ ;取间址寄存器值 MOVC A,A+DPTR ;取汉字字模数据 17 MOV DAT,A ;写数据 MOV A,PAGE_ JNB ACC.3,CCW_5 LCALL PR4 ;区域E2 LJMP CCW_6 CCW_5: LCALL PR1 ;区域E1 CCW_6: INC CODE_ ;间址寄存器加一 INC COLUMN ;列地址寄存器加一 MOV A,COLUMN ;判列地址是否超出区域范围 CJNE A,#PD1,CCW_7 CCW_7: JC CCW_8 ;未超出则继续 MOV A,PAGE_ ;超出则判是否在区域E2 JB ACC.3,CCW_8 ;在区域E2则退出 SETB ACC.3 ;在区域E1则修改成区域E2 MOV PAGE_,A MOV COM,#00H ;设置区域E2列地址为“0“ LCALL PR3 CCW_8: DJNZ COUNT,CCW_4 ;当页循环 MOV A,PAGE_ ;读页地址寄存器 JB ACC.7,CCW_9 ;判完成标志D7位，“1“则完成退出 INC A ;否则页地址加一 SETB ACC.7 ;置完成位为“1“ CLR ACC.3 MOV PAGE_,A MOV CODE_,#10H ;间址寄存器设置为 16 LJMP CCW_1 ;大循环 CCW_9: RET 执行完着一段后，整个“海”字就显示出来了 18 3 3 单片机汇编辅助工具介绍单片机汇编辅助工具介绍 3.13.1 伟福仿真器伟福仿真器 伟福仿真器是一种完全脱离硬件信真器情况,对软件进行模拟仿真执行的软件.其 开发环境的项目文件包括仿真器设置、模块文件、包含文件。仿真器设置包括仿真器 类型、仿真头（POD）类型、CPU 类型、显示格式和产生的目标文件类型。在此设计中， 运用伟福仿真器先将原程序输入，经编译成功的，再进行下载，仿真运行，调试没有 错误后，存储到一固定盘下。这是软件调试的一种方法。 3.23.2 Keiluvision2Keiluvision2 仿真器系统介绍仿真器系统介绍 KeiluVision2 是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司 的 MCS51 架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还是一个标准的 Windows 应用程序，集成了 C51 编译器、A51 汇编器、L51 连接器、实时操作系统、 项目管理器及调试器等，可以完成编辑、编译、链接、调试及仿真等整个开发流程， 可以用 IDE 编辑 C 或汇编源文件。它的界面和常用的微软 VC+的界面相似，界面友 好，易学易用，在调试程序，在本设计中应用于软件仿真方面7。 3.33.3 液晶显示字模使用简介液晶显示字模使用简介 我用到的字模提取工具是由网上免费提供下载的版本为 pctolcd2.03 版的字模提 取器。它简单、方便，可以按照你想要的显示顺序进行字模提取。 工具界面如下图 3.1 所示： 19 4 单片机应用系统的测试 4.14.1 在伟福中的调试在伟福中的调试 经过深思苦想终把程序给编了出来，但是不知编的程序是否能通过调试，于是 我通过伟福仿真软件和 Keil 软件来验证程序。首先打开伟福仿真软件的界面，对仿真 器的参数值进行设置8。其设置如图 4.1 所示 图 4.1 仿真器的选择 我所选的是 8751 的仿真器，在目标生成文件中选择生成 BIN 和 HEX 文件（即二进 制和十六进制文件）其设置如图所示，设置完成后点“好”就可以了。 20 图 4.2 生成文件的设置 后在伟福里面输入我们的程序进行调试，刚开始有好几处错误我们的程序没有通 过编译，然后我就查找错误的所在，一一更改之后终于通过编译，其运行结果如图所 示： 21 图 4.3 编译通过后的界面 4.24.2 在在 KeilKeil 中的调试并连接实验箱中的调试并连接实验箱 1 1打开项目打开项目 在伟福内调试通过以后，再在 Keil 中下载到实验箱上进行验证，显现出所要求的 效果。而在 Keil 中也要进行一些参数的设置，首先打开 Keil 仿真软件，首先要新建 一个项目，点菜单 ProjectNew Project，在弹出的对话框中选择保存的路径并输入 项目名称“Li”后保存，然后在弹出新的项目窗口中选择参数，其参数的设置如下， 由于我们使用的是 Atmel 公司的芯片，所以要选 Atmel 后确定。如图 4.4 所示： 图 4.4 22 2 2设置芯片设置芯片 在弹出的对话框中选择 AT89C51 这个芯片，确定。如图所示： 图 4.5 3 3设置参数值设置参数值 所设置的参数值如图 4.6 表示: 23 图 4.6 参数值 4设置频率 在 Xtal 中输入频率为 11.0592MHZ，然