毕业论文-液晶显示模块及其应用电路

南开大学滨海学院南开大学滨海学院 本 科 生 毕 业 设 计 中文题目中文题目：液晶显示模块及其应用电路 外文题目外文题目：Liquid crystal display module circuit and its application 学学号号：10990401 姓姓名名：胡宸恺 年年级级：2010 级 系系别别：电子科学系 专专业业：电子信息科学与技术 完成日期完成日期：2014 年 5 月 指导教师指导教师：贾芸芳 南开大学滨海学院本科毕业论文（设计）诚信声明南开大学滨海学院本科毕业论文（设计）诚信声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计） ，题目液晶显示模 块及其应用电路 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结 果。 毕业论文（设计）作者签名：胡宸恺胡宸恺 日期： 2014 年 5 月 I 摘摘要要 液晶于 1888 年由奥地利植物学者发现，是一种介于固体与液体之间，具有规 则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶型式为向列（nematic）液晶， 分子形状为细长棒形，长宽约 1nm10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会 做规则旋转 90 度排列，产生透光度的差别，如此在电源 ON/OFF 下产生明暗的区 别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像，因此液晶显示模块具有开发和 研究的重要意义。 关键词关键词: : 液晶；有机化合物；像素；图像。 II Abstract LCD in 1888 by Austrian scholars found that plant， Is a kind of between solid and liquid,has the regularity of molecular arrangement of organic compounds,the most commonly used commonly for nematic liquid crystal type of nematic liquid crystal, molecular shape for long bar, width of about 1nm to 10nm, under different current electric fields, the liquid crystal molecules will do arrange rules rotated 90 degrees, producing the difference of light transmittance, so the power ON/OFF under the difference between light and shade, each pixel according to the principle of control, can form the image, so the liquid crystal display module has the significance of the research and development. Keywords:Liquid crystal; Organic compounds; Pixel; image III 目目录录 摘摘要要I Abstract.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第一章第一章绪论绪论.1 1.1 中国液晶产业发展历程和现状1 1.2 液晶显示技术研究背景及意义1 第二章第二章 液晶显示模块的基本常识及分类液晶显示模块的基本常识及分类 3 2.1 液晶显示器的基本常识3 2.3 液晶显示器件的基本性能6 2.4 液晶显示器件的基本参数7 第三章第三章 液晶显示模块的驱动方式液晶显示模块的驱动方式.10 3.1 静态驱动法10 3.2 动态驱动法14 第四章第四章 基于基于 AT89S52AT89S52 单片机的液晶显示控制电路设计单片机的液晶显示控制电路设计15 4.1 AT89S52 单片机简介.15 4.2 DMC202621 型液晶显示屏.15 4.3 液晶显示屏与 AT89S52 接口的设计16 附附录录. 17 参考文献参考文献.20 致致谢谢21 1 第一章第一章绪论绪论 1.11.1 中国液晶产业发展历程和现状中国液晶产业发展历程和现状 在全球液晶显示行业的年表中，中国开始进入的的时间并不算晚，早在七十年 代末和八十年代初，清华大学，长春物理研究所和电子在 7744 厂前部的代表， 770 厂，上海管厂为代表公司开始涉足液晶显示技术和产品的研发和样品制作， 但是一直到 84 年，无论是从美国引进的，还是自己组装装置都只是小规模实验 线， 缺乏具有批量生产规模能力的产业线。不过实验室和实验线已经奠定了中国 液晶产业的发展基础，而这其中的一大批人至今活跃在我国 LCD 产业的各个领 域。 历经二十几年的发展，中国 LCD 产业从无到有，从无源跨入有源，已成为全球 最大的 TN/STN 生产大国和产值排名世界第四的 LCD 产业区域，目前在中国大陆 与 LCD 产业相关的生产厂、科研院所大约有 180 家，约 110 条的 TN/STN-LCD 生 产线， 7条TFTLCD生产线 （含京东方在韩国的三条生产线） 和众多的TN/STN/TFT 模块生产线。 液晶协会在 2003 年对 65 家会员单位的统计数据显示:这 65 家单位 2003 年销售值总和在 132.46 亿，比 02 年增长 123，其中显示器件 107.79 亿, 占 81.38，相关材料 12.04 亿，占 9.09，制造设备 1.29 亿，占 0.97，其 他占 8.56,从业人员大约在 5 万 3 千人,LCD 年产量 424 万平米,ITO 玻璃年产 量 646 万平米,液晶材料年产量 79.5 吨,偏光片年产量 96 万平米。 1.21.2 液晶显示技术研究背景及意义液晶显示技术研究背景及意义 1.2.1 TN-LCD 1984年，深圳中航天马公司建成第一条4规格的 TNLCD 生产线，七七0厂建成 第一条7规格设备较先进的 LCD 规模生产线（主要设备通过香港从日本引入） 。继 这之后，深圳的先科集团和新加坡辉开集团合资成立了深圳深辉公司，他们也是 一条7规格的 LCD 生产线， 深圳晶华公司也差不多同时建成一条 TNLCD 生产线， 在香港 LCD 产量占据第一位的康力公司生产线也转移到了广东惠州。 随后天马二 期、晶蕾、华泰等又相继建成12以上规格的更大的 TNLCD 生产线。除上述内资 建设的生产线外，以信利为代表的香港很多企业在那个时期也纷纷在大陆兴建 TNLCD 生产线。八十年代末、九十年初这段时期被认为是中国 LCD 产业的第一 个黄金期，这个时期形成了相当的 TNLCD 产业规模，深圳天马公司从4线开始， 很快又建了1条7线，在90年代初又建成1条12线，在当时规模较大，产品质量较 好，聚集了一批高水平的技术人员而奠定了其在业界的影响。 1.2.2 STN-LCD 中国大陆涉足 STNLCD 是从九十年初开始，国家八五开发项目“640200超 扭曲液晶显示项目”由七七0厂和清华大学、南京五十五所共同完成。93年以后， 天马三期一天骏项目、河北冀雅、无锡夏普、汕尾信利二期、上海广电液晶、迈 尔科特等都先后建成1214或1414规格的 STNLCD 生产线，生产大中尺寸的 2 STNLCD 产品， 而鞍山三特电子 （现鞍山亚世光电） 、 汕头超声等公司建成的 STN LCD 生产线，则以生产中小尺寸 STNLCD 产品为主，其他技术水平较高的 TN LCD 线也在这个时期顺应市场发展需要局部改造兼容生产 STNLCD 产品，如 深圳晶华、上海海晶等。 1.2.3 LCD 配套设备 在各方多年的通力合作和不懈努力下，中国大陆已能生产部分 LCD 的配套设 备。测试仪器以高校和研究所为主，如清华大学、长春物理系都开发生产定型了 如液晶盒厚测量仪、予倾角测量仪、液晶光电参数测试仪等测试设备，而制造设 备从最初的玻璃切割机、偏光片切割机、灌晶机等单台设备发展到可以生产成套 的 TN 用清洗等前段设备和摩擦线、对版线等要求更高的设备，专业生产液晶设 备的厂家有北京京城清达、太原二所、深圳虎神、深圳润正、深圳航通、深圳保 全等公司，京城清达是由北京量具刃具集团与清华大学、日本饭沼制做所共同合 资的公司，太原二所是一家从事半导体相关工艺研究的专业所，他们都有较强的 技术实力。就目前看，在液晶设备规模和水平方面看，中国大陆于日本韩国等先 进国家相比，仍相对滞后。 1.2.4 开发和研究 液晶显示技术的基础和应用性研究在中国大陆是从二十六十年代开始， 其中长 春物理所、化学系、清华大学物理系、北京化学所等多个单位在七十年代都投入 了大量财力和人力，开始了液晶显示的研究工作，之后全国多个高校和专业研究 机构也陆续展开了这方面的研究，在日后的产业发展中，这些基础性的的研究和 开发工作也发挥了重要的作用。在此期间，成立的清华液晶中心、北方液晶中心 也是成为了专门从事液晶显示技术研发的单位， 一些大的集团也相继成立了自主 的研究院或研究所用来从事这方面的研究与开发。 3 第二章第二章 液晶显示模块的基本常识及分类液晶显示模块的基本常识及分类 2.12.1 液晶显示器的基本常识液晶显示器的基本常识 由于技术的日益发展和人们对于功能的需求的不断提高， 人们对于传统阴极射 线管（CRT）显示器体积大、重量大、功耗大等缺点的不满也越来越凸显。尤其 对于便携式，结构紧凑，低功耗的应用中，人们对于体积小，功耗低，重量轻的 平板显示器的需求也越来愈大。在这样的背景推动下，LCD 平板显示器（LCD） 应运而生。其具有的功耗低，无辐射的要求，体积小，以及具有平面直角显示及 影像稳定不闪烁等诸多优点，加之近年来价格的下降，使 LCD 平板显示器逐步取 代 CRT 成为主流。 2.1.1 LCD 产品介绍 液晶显示器的液晶的成像原理（液晶屏/液晶显示器）:两片导电玻璃被放置在 液晶两侧，电极之间的电场通过电场驱动使液晶分子扭曲向列型场效应，从而控 制光源透射或者屏蔽功能，影像通过电源之间产生的阴暗来显示出来，还可以通 过加上彩色滤光片，来显示彩色图像 1。 液晶是一种介于固体和液体之间的化合物，具有一定规则性的分子排列，其中 向列型液晶是一种最常见的液晶型式向列型液晶，长度和宽度均为 1nm10nm 的细长棒形分子结构 2。随着点流场的变化，液晶分子的排列会进行 90 度旋转， 随之产生透光度的差异，因此，在开/关电源所产生的亮度，并且每个像素的控 制，这样的原理的不同，可以构成一个期望的图像。 2.1.2 液晶显示原理 两片玻璃基板上设置有取向膜，是液晶的配向是沿槽沟，同时由于与沟槽偏 离 90 度，使得液晶分子变为扭转型，当玻璃基板没有通电时，光线首先通过偏 光板和液晶，旋转 90 度，然后通过下方偏光板，使液晶显示板呈现白色 3;当玻 璃基板通电时，则液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子的方向保持原来的 间隙向下方屏蔽偏振片，光被吸收不显示时，液晶面板显示黑色。这种根据液晶 显示器是否通电而使面板达到不同显示效果的原理即液晶显示原理。 液晶配列显示原理图 LCD 的面板厚度不到 1 公分，十分轻薄短小，它由二十多项材料及元件所构 成，不同类型 LCD 所需材料不尽相同，基本上 LCD 结构如同三明治般。液晶盒是 由玻璃基板， 彩色滤光片， 偏振板与薄膜等材料组成， 并在其中注入液晶材料 （液 晶空间小于 510-6M） 。 目前 LCD 产品可分以下三类：1.扭曲向列（TN/Twisted Nematic）型； 2. 4 超扭曲向列(STN/Super Twisted Nematic）型； 3.薄膜晶体管（TFT/Thin Film Transistor）型 4。 2.1.3 液晶显示器主要参数说明 目前有许多常见的显示器，如 CRT，PDP（等离子显示面板）等，每种显示器 各有特色，而其中液晶显示器有其显著的优势：功耗低，体积小，重量轻，低驱 动电压，平面显示，可以用来直接驱动 LSI 可以显示在明亮的环境中，不含有害 射线等。下面参照产品定制指南对液晶显示屏各主要参数做简要的说明，为 我们的用户在定制时提供必要的参考。 1主要技术指标： 第一，光电响应特性：对于显示器的显示容量和对比度起决定性作用。 第二，对比度：代表图像的清晰度；具体是指液晶显示器相对透光度的比较。 第三，视角：是液晶显示器最主要的特点，可以随着观察者观察角度的变化而 变化。例如将一块屏竖立，从较高的位置去观察这个屏，对比度最好，那么这个 屏就是 12 点视角（和时钟的 12 点是一个方向） ；从较低的位置去观察，对比度 最好， 那么这个屏就是 6 点视角 （也同时钟的 6 点一样） 同理从左边是 9 点视角， 右边是 3 点视角。 因此客户需要将所要订制的液晶屏最常用到的观察方向提供给 我们。 第四，功耗:是液晶显示器工作时所消耗的能量。功耗低是液晶显示器最大的 优点之一。液晶显示器的总功耗取决于显示面积,驱动电压及选用的材料。 第六，温度特性:温度的变化会影响液晶材料的一些参数，而液晶显示器的显示 特性与这些参数直接相关， 所以液晶显示器必须在一定的温度范围内才能够正常 工作。 这都是由液晶材料的特性所决定。常用的液晶显示器件在使用温度上可分 为普通型（常温即 050左右）或宽温型（-1060左右） 。 2液晶显示分类： 紫晶公司的液晶显示器主要分 TN，STN，HTN 三类。 A、TN:对于某一特定的液晶显示器，如果要求显示较少信息，如显示各种段式 数字，字符等，多选用 TN 型，这种液晶显示器的对比度较好。 B、STN:如果要求显示较多信息，可以有多路接口，具有更宽的视角，如显示 各种点阵式的汉字、图象等，多选用 STN 型。总的看来，STN 的性能要比 TN 好 得多，价格也要贵得多。 C、HTN:显示特性介于二者之间，但更接近于 TN。 3商品形式 1、液晶显示器件（LCD） ：包括前部和后部偏振器，包括液晶显示器。 2、液晶显示模块（LCM） ：包括货物组装好的电路板，IC 驱动器和控制电路等 配件，简称 LCM。 5 2.22.2 液晶显示模块的结构液晶显示模块的结构 图 2-1 反射式 TN 型液晶显示器结构图 从图 2-1 中可以看出， 液晶显示器是一种两件式上部和下部导电玻璃制成的液 晶单元填充有液晶盒内，由密封材料包围的塑料盒（通常环氧）密封两个外包装 盒贴有偏光片。上部和下部玻璃板之间的液晶盒间隙，被称为盒的厚度，通常为 几微米（1 数十微米直径的准确性）。向下内侧玻璃板，对应于显示图案部分， 有透明氧化物被覆奥斯汀-锡氧化物（以下称为 ITO）导电薄膜，即显示电极。 主要效果是使外部电极，通过该电信号到液晶起来。该液晶单元的整个显示区域 上覆盖有玻璃的内侧层取向。其效果是使配置在特定方向上的液晶分子的取向 层，所述取向层通常为一薄层有机聚合物，并通过摩擦处理;玻璃表面的角度可 以通过真空气相沉积的氧化硅膜制备的。在 TN 型液晶显示填充向列型液晶之 中。 6 图 2-2 液晶显示器的场效应效果图 实际上，靠近玻璃表面的液晶分子并不完全平等于玻璃表面，而是与其成一定 的角度，这个角度称为预倾角，一般为 12。两个外 LCD 玻璃盒有毛巾偏振 片，偏振轴相互平行的两片偏振膜（通常是黑色的黑底白字）或相互正交的（常 白黑白型） ，并在液晶单元的取向方向的表面平行或垂直。偏振膜通常是聚合物 在处理中的某些工艺条件下的塑料膜 5。 我们通常看到的大多是反式液晶显示屏，其在底部偏光镜显示也贴了反光膜。 这样，光的入射和观察都是在液晶盒的同一侧。 图2-3 FSTN、ECB-Mu1ti-color 图 2-4 TN、HTN、STN 结构图 图 2-5 Color STN 图结构 2.32.3 液晶显示器件的基本性能液晶显示器件的基本性能 7 对比度：LCD 在选态透过率与非选态透过率的比值。 图 2-6 LCD 透过率曲线 图 2-7 等对比度曲线图 2.42.4 液晶显示器件的基本参数液晶显示器件的基本参数 2.4.1 LCD 显示类型 （a）TN 型正性（亮底暗字）（b）TN 型负性（暗底亮字） 图 2-8 LCD 显示类型： （a）TN 型正性（亮底暗字） ； （b）TN 型负性（暗底亮字） 8 表 2.1 LCD 显示模式及其颜色 显示模式 背景前景 背景前景 黄绿模黄绿色蓝黑色 蓝模蓝色白色 灰模灰白色深蓝色 黑白模白色黑色 LCD 显示方式还分正性和负性。正性 LCD 呈现白底黑字，在反射和半透型 LCD 中显示最佳；呈负性的液晶所呈现的是黑色为底白色为字，在加上背光后，认读 更清晰 6。 2.4.2 温度特性 表 2.2 LCD 温度特性 温度 类型 THSN 工作温度（） 05 0 -10 60 -20 70 -30 80 050-2070 储存温度（） -20 60 -20 70 -30 80 -40 90 -206 0 -3080 2.4.3 LCD 的采光技术 显示器是一种被动式显示器件， 它本身不发光， 光线通过调节外接显示器实现。 外界光是液晶显示器件进行显示的前提条件。为了保证和提高液晶显示器的质 量，所以在液晶显示器组装，使用，巧妙地解决了采光。外光的设置，有背光， 前投影光源和三个类型的技术 7。这里，我们就较为常见的背光源作简单介绍: 通过全和半满渗透型 LCD 背光源一般需要添加他们的安置是根据以下的实际 情况一些常见的背光： （a）EL 背光（b）LED 背光（c）CCFL 背光 图 2-9 LCD 背光源常见背光类型： （a）EL 背光； （b）LED 背光； （c）CCFL 背光 一. 背光源采光技术的两大任务是： 1.使液晶显示器件在有无外界光的环境下都能使用； 9 2.提高背景光亮度，改善显示效果。 二. 分类： 表 2.3 LCD 采光技术分类情况 光源种类LEDEL（发光致电）CCFL 寿命 （小时）100000（半衰期）20005000（半衰期）50008000 特点 优点寿命长 分光特性好，无亮斑，薄而 轻，耐振抗冲击 在可见光范围光谱峰值可任选， 亮 度高，寿命长,适于彩色化 缺点 单色光， 调光难寿命短，电压高 不能调光，驱动电压高，有一定厚 度 发光方式边光背光一般为边光 工作电压 3.84,.5V 60200V 5001000V 推荐工作电 压 70110V 工作频率501000HZ 20KHz 推荐工作频 率 400700Hz 工作电流 不定（由 LED 的数量决定） 0.10.25mA/cm46mA 电容值1001000pF/cm 工作温度-30+50+1050 存储温度-40+60-2060 存储湿度70%RH 亮度300035000cd/m 功耗 不定（由 LED 的数量决定） 14W 颜色种类 黄、 红、 绿、 橙、 白 EL 是低亮度照明光源，发光 颜色仅绿色、蓝绿色、橙色 白色 外接元器件 外界 5V 电源时 须限流 需 DC-AV 逆变器 需 DC-AC 逆变器，串联限流电阻 100K200K 10 第三章第三章 液晶显示模块的驱动方式液晶显示模块的驱动方式 3.13.1 静态驱动法静态驱动法 直接驱动方法的驱动电压被直接施加到像素电极时， 在驱动电压信号的直接 对应的液晶显示的驱动方法。由于它相对于有源驱动法中驱动电压是施加于 TFT 等有源电路上，再间接对像素电极提供驱动电压信号，故称为直接驱动法。这是 一种常见的、应用最广泛的驱动方法。可适应于 TN, STN, FIC, DS, GH 等多种 类型的液晶显示器件 8。取决于寻址方式，直接驱动方法可分为静态和动态驱动 的驱动;根据不同的驱动频率， 直接驱动方式可分为单频和双频司机和其他司机。 下图给出了直接驱动的不同分类。 表 3.1 直接驱动的分类 直接驱动法 LCD 特性非存储型，存储型 驱动极性直流驱动，交流驱动 寻址方式静态驱动，动态驱动 驱动频率单频驱动，双频驱动 在这里，仅以静态驱动方式，双驱动方式为例来说明直接驱动方法，首先介绍 静态驱动。 静态驱动方法指的是像素电极施加的几个人呈显示状态的驱动电压， 当驱动 电压未施加到非显示状态之后是于从前面的描述显而易见动态的直接方法中， 直 流电压施加液晶显示器是不恰当的。 故静态驱动法施加到电极上的电压信号为交 变信号， 也就是说静态驱动方法的基本思想是在相对应的一对电极间连续外加电 场或不外加电场 9。 11 图3-1 LCD 静态驱动示意图 图3-2 驱动电路实现原理 图3-3 直接驱动中的静态驱动波形 由图3-1及图3-3可以看出， 当公用电极(又称为背电极)上施加一个持续的占 12 空比为50%的连续方波，同时在显示器的某些像素的笔段电极(又称为前电极)， 施加一个与背电极 COM 上的电压波型相位相反、 幅值相等、 频率相同的脉冲串时， 则这些像素的前后电极间(实为液晶间)即可建立起一个交流电场， 从而这些像素 的信息得以显示。而此时，在其他笔段电极上施加的是一串与背电极 COM 上电压 的波形频率、相位、幅度完全相同的波形，则这些笔段像索部位的前后电极间不 形成电场，自然这些部位也就不能显示了 10。具体实现电路可参照图3-2，首先 将晶体振荡器的高频脉冲经分频后产生方波(共用波形)接入异或门的一端， 并将 此信号接到液晶显示器件的公用电极上当异或门的另端接导通断开信号时.即 可得到与共用波形反向的笔段波形，从而实现显示。为了便于读者理解，表3-3 给出了图3-2所示异或门电路的真值衣，从该真值表及图3-2可以明确看出，在液 晶显示器件的笔段电极与公用电极上所形成的信号便为向液晶显示器件施加的 驱动电压。 表3.2 异或门电路真值表 导通断开信号 （A）电平 公用波形 （B）电平 笔段波形 （B）电平 液晶驱动电压液晶显示与否 0000不显示 0100不显示 1011显示 1101显示 当在液晶显示装置上显示的像素，诸如点矩阵型的液晶显示装置中，配备一个 大的硬件以节省驱动电路，将制作液晶显示装置用的电极由排列处理的数目，执 行矩阵结构，即氨基酸的背面电极组显示像素的电平被拉到一起，称为行电极， 13 一个显示象素电极的纵向截面与引线相连，称为列电极。在液晶显示器件中的每 个像素都是唯一识别的列和行的位置所在 11。 （1）字段式液晶显示静态驱动法这类液晶显示器件应用最早，使用最广。 其中字段型液晶显示器显示几乎包含所有的计时和计数用液晶显示。不过，并非 所有字段液晶显示器件都是静态驱动，只有电极排列如图3-4所示时，才是使用 静态驱动法进行驱动的。 从前面叙述可知，液晶显示器件不宜施加直流电压，故静态驱动法施加到电 极上的应该是交流波形。 图3-4 七段式液晶显示器件的电极排列 （2）示波器显示的静态驱动示波器用 TFT 液晶屏虽然也是按照点矩阵方式 设计的像素电极排列，如图3-5所示，但是用这种显示器显示各种被测的波形时， 在任何一幅中，任何一个 Y 电极中只会有一个 X 电极与其选通，所以我们可以设 计一种特殊的静态驱动方法进行驱动。 该驱动方法是利用示波器的独特显示特点在 X， Y 电极上施加如图3-6示的驱 动时序。图中 Ys 为该帧中所有非选通 Y 电极所施加的波形，而 Yss 为该帧中选 通 Y 电极上施加的波形。此时，若该帧中 X1施加上如 X0所示的波形，其他 X 电 14 极均施加上电位 V2， 则在该帧中只有 X1-Yss 合成波形为2V,而 X1-Ys 为0V,X2-Ys 为1V,X2-Yss 也为1V、将液晶显示阔值设计为小于2V，大于2V 则可以实现波形图 显示。显然，在每一帧中，它具有动态驱动的特点 12。 3.23.2 动态驱动法动态驱动法 动态循环的 LCD 的驱动方法应用到每一行电极选择脉冲， 并且所有列电极给出 非选择该行像素中的， 以便实现所有的行驱动器的显示像素选择的驱动脉冲。这 种行扫描是逐行顺序进行的，循环周期很短，使得液晶显示屏上呈现稳定的 图像效果。 这种扫描驱动方法被我们称为动态液晶显示的驱动方法 （也称多种 寻址驱动法） 。 占空比系数：在一帧中每一行的选择时间是均等的。假设一帧的扫描行数 为 N，并且当扫描一帧所需时间设为1时，则一行所需选择时间即为一帧时间 的1/N。在同等电压下，扫描行数的增多将使占空比下降，从起液晶像素上的 变电场电压的有效值下降，降低了显示质量。因此，为了保证显示的质量， 在显示素增加的同时需要必要适当地增加驱动电压，直到达到电场电压的有 效值，来提高占空比系数。 15 第四章第四章 基于基于 AT89S52AT89S52 单片机的液晶显示控制电路设计单片机的液晶显示控制电路设计 4.4.1 1 AT89S52AT89S52 单片机简介单片机简介 4.1.1 芯片主要特性 AT89S52 单片机是目前市面上一种高端、增强型产品。它是一个低功耗、高性 能 CMOS8 位微控制器,片内含通用 8 位中央处理器和 ISP FLASH 存储单元,8 ISP(In systempgrable)的可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器,片FLASH 允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。 在梅尔的设备使用的高密度， 非易失性存储技术， 与标准 MCS25180C51 指令在单芯片上设置和引脚结构兼容的 8 位 CPU 具有智能和在系统可编程 FLASH， 一个 T89S52 使得报价为许多嵌入式控 制应用提供高度灵活，高性价比的解决方案 13。 4.1.2 AT89S52 管脚排列 AT89S52 单片机有 PDI ,PLCC 和 TQFP 等 3 种封装形式。 图4-1 AT89S52常见封装形式 4.24.2 DMC2026DMC20262121 型液晶显示屏型液晶显示屏 DMC20261型液晶显示模块内部由3部份组成:LCD 控制器、驱动器、显示器。 HD44780集成控制器是目前大部分 LCD 液晶显示器所采用的控制器。 HD44780是集 控制器、驱动器于一体,专用于字符显示控制驱动集成电路 14。HD44780是字符型 液晶显示控制器的代表电路。其主要特点是：HD44780不仅作为控制器，并带动 4016点阵液晶像素的能力，驱动能力可以扩展360是由一个外部驱动器驱动; 显示缓冲区，以及用户自定义字符生成器 CGRAM 所有内置芯片;已应用 M6800系 列 MPU 接口，并进行数据传输和四个8-bit 数据传输方式有两种数据接口;具有 简单而功能较强的指令集,可实现字符移动,闪烁等显示功能;由于 HD44780的 DDRAM 容量所限,HD44780可控制的字符高达每行80个字,也就是580=400点,内 藏有16路行驱动器和40路列驱动器,所以 HD44780本身就具驱动有1640点阵 16 LCD 能力(即单行16个字符2行8个字符);内置字符发生器内存（CGROM）已经存储 了160个不同的点阵字符模式，如数字“1”的代码是00110001B（31H） ，如果大 写英文字母“A”的代码是01000001B（41H） 。 4.2.1 液晶屏控制器的指令 字符 LCD 的指令共有 11 条,详细功能和用法如下： 指令 1：清显示，光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置。I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左 移；S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低 电平表示关显示。C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光 标。B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位。S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光 标。R/L，高向左，低向右 15。 指令 6：功能设置命令。DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线。N： 低电平时为单行显示，高电平时双行显示。F:低电平时显示 5x7 的点阵字符， 高电平时显示 5x10 的点阵字符。 （有些模块是 DL：高电平时为 8 位总线，低电 平时为 4 位总线)。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置，地址：字符地址*8+字符行数。(将一个字 符分成 5*8 点阵，一次写入一行，8 行就组成一个字符) 指令 8：置显示地址，第一行为：00H0FH,第二行为：40H4FH。 指令 9：读忙信号和光标地址。BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不 能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据。 指令 11：读数据。 4.34.3 液晶显示屏与液晶显示屏与 AT89S52AT89S52 接口的设计接口的设计 4.3.1 硬件电路设计 在实践中，许多液晶显示模块与单片机连接。从占用 I/O 口线，点的数量都在 较慢的串行 I/O 占用端口较少， 分为四个平行线和8号线， 速度更快， 占用的 I/O 端口和更多的实际应用中的串行和并行的方式平行居多。 4.3.2 软件设计 DMC20261是指令代码和字符图形控制器写一个简单的显示程序的功能， “南开 大学滨海学院。 ”P35这是一个命令/字符，P36是读/写，P37脉冲针，P0口为数据 面，每个字符代表5个8行点阵，两行最多16个字符可以被编程。追加通过调整软 件开发的 C+IDE 来编写和调试一个成功的计划。 17 附附录录 # include # include # define RS P35 # define RW P36 # define E P37 Unsigned charcount,sec,min,hr; Void delay (unsigned intduration) while (duration- - != 0) ; void store ( ) E=1 ; delay (300) ; E=0 ; delay (300) ; void LCD_init ( ) RS=0 ; RW=0 ; P0=0X38 ;store ( ) ; P0=0X0C ;store ( ) ; P0=0X06;store( ) ; P0=0X01;store( ) ; P0=0X02;store( ) ; void LCD_print (unsigned chark) P0=k ; RS=1 ; RW=0 ; store( ) ; void LCD_command (unsigned charm) P0=m ; 18 RS=0 ; RW=0 ; store( ) ; void display_chinese ( ) LCD_co mma nd(0 x40) ; LCD_print(0x0a) ; LCD_print(0x1f ) ; LCD_print(0x0a) ; LCD_print(0x1f ) ; LCD_print(0x0a) ; LCD_print(0x0f ) ; LCD_print(0x1a) ; LCD_print(0x0f ) ; LCD_command(0x48) ; LCD_print(0x1f ) ; LCD_print(0x15) ; LCD_print(0x04) ; LCD_print(0x1f ) ; LCD_print(0x0a) ; LCD_print(0x04) ; LCD_command(0x50) ; LCD_print(0x00) ; LCD_print(0x1f ) ; LCD_print(0x04) ; LCD_print(0x1f ) ; LCD_