LCD液晶显示器控制的原理毕业论文.doc

摘 要LCD液晶显示已经是人机界面的关键技术。本文对基于单片机的LCM液晶显示模块控制系统进行了研究。首先在绪论中介绍了本课题的课题背景、研究意义及完成的功能。本系统是以单片机C语言来进行软件设计，指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。正文中首先简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图，并介绍了单片机微处理器的发展史，论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程, 并具体描述了STC89C52、SMC1602A及MAX232外接电路接口的软、硬件调试。其次阐述了程序的流程和实现过程。本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。最后对我所开发的用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。关键词 单片机；STC89C52；SMC1602A；MAX232AbstractThe LCD manifestation has been the key technique of the man-machine interface. This text to basic proceeded the research in Micro Controller Unit liquid crystal display module control system.Introduced the lesson a background of this lesson and study meaning and finished functions in introduction first.This system edits C materials the language to proceed with the assembly language of a machine the software designs, the instruction carries out the speed quick, save memory. For the sake of easy to expand with the design adoption mold a logic for turning construction, making procedure designing relation that change, software more shorter and more easier to understand. Make hardware control in software descended to moderate the operation.The text inside describes the system hardware work principle in brief first, and attach with the system hardware design frame diagram, combine development history that introduced the single a machine microprocessor, discuss this graduate design a function for applied each hardware connecting a people the technique connects with each one a mold piece and work processes, combine to describe in a specific waySTC89C52,SMC1602A and the MAX232 circumscribes the electric circuit connects oscular and soft, the hardware adjusts to try. Expatiated the process of the procedure the next in order with realizes process. The predominance thought that this text compose is soft, the hardware combines together, regarding hardware as the foundation, proceed the plait of each function mold piece write.Develop to me finally of use the single a machine realizes the design thought that the liquid crystal display of LCD control principle with soft, the hardware adjusted to try to make the detailed treatise.Keywords Micro Controller Unit STC89C52 SMC1602A MAX232目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 立题背景11.2 目的和意义11.3 主要技术指标2第2章 系统硬件设计32.1 硬件设计框图32.2 单片机42.2.1 单片机模块方案的比较与确定42.2.2 单片机简介42.2.3 单片机的引脚52.2.4 单片机的时钟电路92.2.5 单片机的复位电路102.2.6 STC89系列单片机命名规则112.3 液晶显示模块122.3.1 液晶显示器LCD122.3.2 液晶显示模块LCM122.3.3 点阵字符液晶模块的特点152.3.4 点阵字符液晶模块（LCM）内部结构152.3.5 字符液晶显示模块SMC1602A162.4 电源电路212.5整机原理图23第3章 软件系统软计243.1 C编语言的特点243.2 程序流程图25第4章 系统调试与扩展274.1硬件调试274.2软件调试274.3 MAX232接口274.4单片机MAX232的典型接口电路29结 论30致 谢31参考文献32附录1 RS-232C接口标准详解33附录2 The RS-232C36附录3 液晶显示模块SMC1602A字库40附录4 软件程序41附录5 整机原理图45第1章 绪论1.1 立题背景 随着科学技术的发展，社会不断的进步，人们对公共传媒质量的要求越来越高。近几年来LCD液晶显示器正走进我们的生活。液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表、液晶彩电、MP3、MP4、手机产品和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。近年来随着单片机技术的不断发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异地更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件使用，根据具体硬件结构以及具体应用对象的特点，与软件相结合，加以完善。其控制系统已能够取代复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，单片机以软件编程来实现电子线路的外围控制，并能够实现智能化。单片机具有集成度高、处理功能强、可靠性高、性能稳定等优点，在工业控制、智能仪器仪表、办公自动化、家用电器等诸多领域得到广泛的普及和应用。1.2 目的和意义LCD液晶显示已经是人机界面的关键技术。本文对基于单片机的LCM液晶显示模块控制系统进行了研究。首先在绪论中介绍了本课题的课题背景、研究意义及完成的功能。本系统是以单片机C语言来进行软件设计，指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。正文中首先简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图，并介绍了单片机微处理器的发展史，论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程, 并具体描述了STC89C52、SMC1602A液晶显示及MAX232外接电路接口的软、硬件调试。其次阐述了程序的流程和实现过程。本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。最后对我所开发的用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。1.3 主要技术指标主要功能：能用单片机控制液晶显示，可用于广告标语等应用场合。量化的技术指标是：1、利用字符型液晶显示；2、显示方式能够整屏进行左移右移；3、显示“Good Good Study Day Day Up!”本章小结本章节主要介绍了162字符型液晶显示电路的课题背景、方案设计以及本文主要研究内容。在数字电路和单片机之间采用单片机实现液晶显示。第2章 系统硬件设计 2.1 硬件设计框图 本电路的实现主要由六部分组成，核心器件是单片机，还有驱动电路、液晶显示电路、时钟振荡电路、复位电路、整机电源电路等。硬件电路基本框图如图2-1所示。 图2-1 硬件电路基本框图（1）单片机:单片机是整个系统的控制核心，用来驱动液晶。采用的是 宏晶科技的STC89系列单片机STC89C52，对液晶显示电路起中央处理及外围控制作用。（2）驱动电路:此电路是采用HD44780驱动芯片。HD44780具有简单而功能强的指令集，可实现字符移动、闪烁等功能，与MCU之间的数据传输可采用8位并行传输。主要作用是驱动液晶屏显示。（3）液晶显示电路:本电路采用液晶显示模块SMC1602A。字符型液晶模块SMC1602A是一种57点阵字母、数字、符号等液晶显示器，能显示2行字符,每行16个,共32个字符。（4）时钟振荡电路:为单片机各种微操作提供时间基准。采用内部时钟方式，振荡频率采用12MHz石英晶体振荡器。（5）复位电路:是单片机的片内电路初始化，是单片机从一种确定的状态开始运行。采用按键上电复位和按键复位电路。 （6）整机电源:采用3A整流桥和7805集成三端稳压器组成稳压电源。向整机各个模块提供稳定直流电源，保证各个模块稳定工作。2.2 单片机2.2.1 单片机模块方案的比较与确定单片机是整个系统的核心，单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点。单片机基本系统以MCS-51为核心型号的选择有两种方案：方案一：AT89S52特点：与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz33MHz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符 。方案二：STC89C52RC特点：完全兼容ATMEL公司的51单片机，除了和AT89S52相同的内部资源外，它内部还具有1280字节的SRAM、8K字节的Flash程序存储器2-8K字节的ISP引导码、片内自带EEPROM、看门狗、双数据指针等。内部Flash擦写次数为10万次以上、最高时钟频率：80MHz、超低功耗、超强搞干扰、高可靠、超低价。STC单片机出厂时就已经完全加密，无法解密，采用ISP/IAP机制写入程序，用户可直接通过串口对单片机编程，调试方便。通过对两种单片机的多方面比较，决定选用STC89C52RC型号的单片机，因为STC单片机下载程序非常快速方便，只通过一个串口，在几秒钟的时间就能完成程序的烧写，在线调试也非常方便，在这一点上，就胜出了其他同类的单片机。2.2.2 单片机简介STC89C52系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。单片机特点：1.增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期。2.工作电压：5.5V3.4V(5V单片机)/3.8V2.0V(3V单片机)。3.工作频率范围:040MHZ,相当于普通8051的080MHZ .实际工作频率可达到48MHZ。4.用户应用程序空间：4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字节。5.片上集成1280字节/512字节RAM。6.通用I/O口（32/36个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉 （普通8051 传统I/O口）P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7.ISP（在系统可编程）/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器/仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成一片。8.EEPROM 功能。9.看门狗。10.内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。11.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。12.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。13.通用异步串口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。14.工作温度范围：075/-40+85。15.封装：PDIP-40,PDIP-44.PQFP-44。2.2.3 单片机的引脚STC89C52单片机芯片为40个引脚，CMOS工艺制造的芯片采用双列直插（DIP）方式封装，其引脚示意图如图2-3所示。STC89C52为40个引脚中有电源引脚、时钟引脚、控制引脚以及I/O口引脚。下面结合图2-3来介绍各引脚的功能。图2-2 STC89C51单片机引脚示意图1、电源引脚电源引脚接入单片机的工作电源（1）Vcc（40脚）:接+5V电源正端；（2）Vss（20脚）:接地端。2、时钟引脚 两个时钟引脚XTAL1、XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡器，它为单片机提供了时钟控制信号。2个时钟引脚也可外接独立的晶体振荡器。（1）XTAL1（19脚）:接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。（2）XTAL2（18脚）:接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。来自反向振荡器的输出。3、控制引脚此类引脚提供控制信号，功能如下。（1）RST/VPD（9脚） RST即为RESET，是复位信号输入端，高电平有效。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平时，就可完成复位操作，使单片机回复到初始状态。在单片机正常工作时，9脚应小于或等于0.5V的低电平。VPD为本引脚的第二功能，即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到规定值的低电平或掉电时，该引脚将+5V电源自动接入RST端，为内部RAM提供备用电源，以保证片内RAM中的数据不丢失，从而使单片机在复位后能继续正常运行。（2）ALE/（Address Latch Enable ramming,30脚）ALE为地址锁存允许信号,当单片机正常工作后,ALE引脚不断输出正脉冲 信号.当单片机访问外部存储器时,ALE输出信号的负跳沿用作单片机发出的8位地址(经外部锁存器锁存)的锁存控制信号.即使不访问外部存储器，ALE端仍有正脉冲信号输出,此频率为时钟振荡器频率的1/6。应当注意的是，每当MCS-51访问外部数据存储器时（即执行的是MOVX指令），在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。因此，严格来说，用户不宜用ALE作精确的时钟源或定时信号。ALE端可以驱动8个LS型TTL负载。为本引脚的第二功能。在对片内EPROM型单片机编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。 （3）（Program Strobe Enable,29脚）程序存储器允许输出控制端，低电平有效。在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。此脚接外部程序存储器的OE（输出允许端）。取指期间，每个机器周期两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。（4）/VPP（Enable Address/Voltage Pulse of Programming,31脚）功能为内/外程序存储器选择控制端。当脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在PC超过OFFFH（4Kbyte地址范围，对8051,8751）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当脚为低电平时，单片机则只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。对于8031，因其无内部程序存储器，所以该脚必须接地。Vpp为本脚的第二功能。在对EPROM型单片机8751片内EPROM固化编程时，用于施加较高的编程电压。对于89S51，则加在Vpp脚的编程电压为+5V。4、I/O口引脚（1）P0口（39脚32脚）:P0.0P0.7统称为P0口。当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。当接有外部存储器或扩展I/O接口时，P0口为地址/数据分时复用口。它分时提供8位地址总线和8位双向数据总线。P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻态。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。（2）P1口（1脚8脚）:P1.0P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。对EPROM编程和进行程序验证时，P1口接收输入的低8位地址。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。（3） P2口（21脚28脚）:P2.0P2.7统称为P2口， P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。当P2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。（4） P3口（10脚17脚）:P3.0P3.7统称为P3口。它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入/输出或第二功能。P3口的第二功能，如下所示:P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 （外部中断0）P3.3 （外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通）2.2.4 单片机的时钟电路单片机的定时控制功能是由片内的时钟电路和定时电路来完成的，而片内的时钟产生有两种方式:一种是内部时钟方式；一种是外部时钟方式，如图2-4（a）、（b）所示。采用内部时钟方式时，如图2-4(a)所示。片内的高增益反相放大器通过XTAL1、XTAL2外接作为反馈元件的片外晶体振荡器（呈感性）与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器，向内部时钟电路提供振荡时钟。（a） 内部振荡器方式 （b） 外部振荡器方式图2-3 MCS51单片机时钟产生方式振荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率，一般晶体可在1.212MHz之间任选，电容C1、C2可在530pF之间选择，电容的大小对振荡频率有微小的影响，可起频率微调作用。采用外部时钟方式时，如图2-4（b）所示。外部振荡信号通过XTAL2端直接接至内部时钟电路，这时内部反相放大器的输入端XTAL1端应接地。通常外接振荡信号为低于12MHz的方波信号。本电路选用的是内部振荡器方式，如图2-4(a）所示。选用内部振荡器比选用外部时钟电路简单并且易于实现。最重要的是此电路易于调试，而且精度高。2.2.5 单片机的复位电路复位电路可分为上电复位和外部复位两种方式。电路如图2-5所示。 （a）上电复位电路 （b）上电/外部复位电路图2-4MCS51单片机复位参考电路通过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。 MCS51单片机在时钟电路工作以后，在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平就可以完成复位操作（一般复位正脉冲宽度大于10ms）。复位分为上电复位和外部复位两种方式。上电复位是在单片机接通电源时，对单片机的复位。上电复位电路如图2-5（a）所示。在上电瞬间RST/VPD端与VCC电位相同，随着电容上电压的逐渐上升，RST/VPD端电位逐渐下降。上电复位所需的最短时间是振荡器振荡建立时间加2个机器周期。复位电路的阻容参数通常由实验调整。图2-5（a）参考电路中，电路参数C取22uF，R取1K，可在RST/VPD端提供足够的高电平脉冲，使单片机能够可靠地上电自动复位。图2-5（b）为既可进行上电自动复位，也可外部手动复位的电路示意图，R1可取200左右。当需要外部复位时，按下复位按钮即可达到复位目的。本电路采用的是按键电平复位电路，复位电路比上电复位电路在应用上更加直观、方便、易于实现及切换。2.2.6 STC89系列单片机命名规则 图2-5 STC89系列单片机命名规则2.3 液晶显示模块2.3.1 液晶显示器LCD液晶显示（LIQUID CRYSTAL DISPLAY）由于众多优点而成为被人们广泛应用的一种显示材料。液晶所具有的各向异性、低弹性常数及流体特征等特异性能使液晶具有丰富多彩、有趣有用的电光(热光)效应。液晶显示器件就是利用液晶的电光效应的特点制成的显示产品。液晶显示器件（LCD）是一种平板薄型显示器件，其驱动电压很低、工作电流极小，与CMOS电路结合起来可以组成微功耗系统，广泛地用于电子钟表、电子计算器、各种仪器和仪表中。2.3.2 液晶显示模块LCM液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”。液晶显示器件是一种高新技术的基础元器件，虽然其应用巳很广泛，但对很多人来说，使用、装配时仍感到困难。特别是点阵型液晶显示器件，使用者更是会感到无从下手。特殊的连接方式和所需的专用设备也非人人了解和具备，故此液晶显示器件的用户希望有人代劳，将液晶显示器件与控制、驱动集成电路装在一起，形成一个功能部件，用户只需用传统工艺即可将其装配成一个整机系统。1.数显液晶模块这是一种由段型液晶显示器件与CPU专用的集成电路组装成一体的功能部件，只能显示数字和一些标识符号。段型液晶显示器件大多应用在便携、袖珍设备上。由于达些设备体积小，所以尽可能不将显示部分设计成单独的部件，即使一些应用领域需要单独的显示组件，那么也应该使其除具有显示功能外，还应具有一些信息接收、处理、存储传递等功能，由于它们具有某种通用的、特定的功能而受市场的欢迎。常见的的数显液晶显示模块有以下几种。（1）计数模块这是一种由不同位数的七段型液晶显示器件与译码驱动器，或再加上计数器装配成的计数显示部件。它具有记录、处理、显示数字的功能。目前我国市场上能够见到的主要产品有由CD4055译码驱动器驱动的单位液晶显示器件显示模块，以及由ICM72ll，ICM7231，ICM7232，CDl4543，UPDl45001，HD44100等集成电路与相应配套的液晶显示器件组装成的4位、6位、8位、10位、12位、16位计数模块。在选用这类计数模块时必须注意以下几点:弄清功能：虽说都叫“计数模块”，但其中大部分并不能直接计数。它们的输人端口有的仅是BCD码接口形式，有的是BCD码加选通端输人接口形式，还有的是可直接与串行、并行口相接的接口形式等等，如需要计算或记录一串数字，还必须配置相应的电路，当然也有将计数电路配好在模块上的产品。认准结构：液晶显示器件有不同的安装方法和安装结构。固此，在选用时要注意其结构特点，一般来说，这种计数模块大都由斑马导电橡胶条、塑料(或金属)压框和PCB板将液晶显示器件与集成电路装配在一起而成。其外引线端有焊点式、插针式、线路板插脚式几种。注意电源：一台设备应尽量使用统一的电源，常见的液晶显示器件计数模块有单电源型和双电源型，有5V和9V等不同规格。（2）计量模块这是一种有多位段型液晶显示器件和具有译码、驱动、计数、A/D转换功能的集成电路片组装而成的模块。由于所用的集成电路中具有A/D转换功能，所以可以将输入的模拟量电信号转换成数字量显示出来。我们知道任何物理量，甚至化学量(如酸碱度等)都可以转换为模拟电量，所以只要配上一定的传感器，这种模块就可以实现任何量值的碉量和显示，使用起来十分方便。计量模块所用的集成电路型号主要有ICL7106、ICL7116、ICL7126、ICL7136、ICL7135、ICL7129等，这些集成电路的功能、特性决定了计量模块的功能和特性。作为计量产品，按规定必须进行计量鉴定。经计量部门批准在产品上贴有计量合格证。（3）计时模块计时模块将液晶显示器件用于计时历史最久，将一个液晶显示器件与一块计时集成电路装配在一起就是一个功能完整的计时器。声于它没有成品钟表的外壳，所以称之为计时模块。计时模块虽然用途很广，但通用、标准型计时模块却很难在市场上买到，只能到电子钟表生产厂家去选购或定购合适的表芯，计时模块和计数模块虽然外观相似，但它们的的显示方式不同，计时模块显示的数字是由两位一组两位一组的数字组成的。而计数模块每位数字均是连续排列的。由于不少计时模块还具有定时、控制功能，因此这类模块可广泛装配到一些加电设备上，如收录机、CD机、微波炉、电饭煲等电器上。2.点阵字符液晶模块它是由点阵字符液晶显示器件和专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件，结构件装配而成的，可以显示数字和西文字符。这种点阵字符模块本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。一般该种模块最少也可以显示8位1行或16位l行以上的字符。这种模块的点阵排列是由57、58或511的一组组像素点阵排列组成的。每组为1位，每位间有一点的间隔，每行间也有一行的间隔，所以不能显示图形，其规格主要如下：8位 1行；2行16位 1行；2行；4行20位 1行；2行；4行24位 1行；2行；4行32位 1行；2行；4行40位 1行；2行；4行一般在模块控制、驱动器内具有已固化好192个字符字模的字符库CGROM，还具有让用户自定义建立专用字符的随机存储器CGRAM，允许用户建立8个57点阵的字符。3.点阵图形液晶模块这种模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形。由于它也是有-Y矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。（1）行、列驱动型这是一种必须外接专用控制器的模块，其模块只装配有通用的行、列驱动器，这种驱动器实际上只有对像素的一般驱动输出端，而输入端一般只有4位以下的数据输入端、移位信号输人端、锁存输人端、交流信号输人端等，如HD44100，IID66100等。此种模块必须外接控制电路，如HD61830，SEDl330等才能与计算机连接。该种模块数量最多，最普遍。虽然需要采用自配控制器，但它也给客户留下了可以自行选择不同控制器的自由。（2）行、列驱动-控制型这是一种可直接与计算机接口，依靠计算机直接控制驱动器的模块。这类模块所用的列驱动器具有I/O总线数据接口，可以将模块直接挂在计算机的总线上，省去了专用控制器，因此对整机系统降低成本有好处。对于像素数量不大，整机功能不多，对计算机软件的编程又很熟悉的用户非常适用。不过它会占用你系统的部分资源。（3）行、列控制型这是一种内藏控制器型的点阵图形模块。也是比较受欢迎的一种类型。这种模块不仅装有如第一类的行、列驱动器，而且也装配有如T6963C等的专用控制器。这种控制器是液晶驱动器与计算机的接口，它以最简单的方式受控于计算机，接收并反馈计算机的各种信息，经过自己独立的信息处理实现对显示缓冲区的管理，井向驱动器提供所需要的各种信号、脉冲，操纵驱动器实现模块的显示功能。这种控制器具有自己一套专用的指令，并具有自己的字符发生器CGROM。用户必须熟悉这种控制器的详细说明书，才能进行操作。这种模块使用户摆脱了对控制器的设计、加工、制作等一系列工作，又使计算机避免了对显示器的繁琐控制，节约了主机系统的内部资源。2.3.3 点阵字符液晶模块的特点点阵字符液晶模块是一类专门用于显示字母、数字、符号等的显示模块，在显示器件的电极图形设计上，它由若干个57或511等点阵字符位组成。每一个点阵字符位都可以显示一个字符。点阵字符之间空有一个点距的间隔起到了字符间距和行距的作用。目前常用的有16字1行、16字2行、20字2行和40字2行等字符模组。这些LCM虽然显示的字数各不相同，但是都具有相同的输入输出界面。本文以16字2行（简称162）点阵字符液晶模块SMC1602A。字符LCD模块的控制器主要以日立公司的HD44780及其替代集成电路，驱动器为HD44100及其替代的兼容集成电路。162点阵字符液晶模块（LCM）特性如下：（1）+5V电压，反视度（明暗对比度）可调整；（2）内含振荡电路，系统内含重置电路；（3）数据显示用DDRAM共有80个字节；（4）提供提供各种控制命令。如清除显示、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能；（5）字符发生器CGROM有192个57点阵字型；（6）字符发生器CGROM可由使用者自行定义8个57的点阵字型。2.3.4 点阵字符液晶模块（LCM）内部结构LCM的内部结构可分为：LCD控制器、LCD驱动器、LCD显示装置三个部分，如图2-6所示。LCD显示装置LCD驱动器LCD控制器 VSSVDDVORSR/WE图2-5 LCM内部结构点阵字符液晶模块与单片机（MCU）之间利用LCM的控制器进行通信。HD44780集驱动器与控制器于一体，是专用于字符显示的液晶显示控制驱动集成电路。2.3.5 字符液晶显示模块SMC1602A1.外形尺寸见图2-7所示图2-6 1602外形尺寸2.接口信号说明见表2-1表2-1 SMC1602A接口信号说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data I/O2VDD电源正极10D3Data I/O3V0LCD偏压输入11D4Data I/O4RS数据/命令选择端（H/L）12D5Data I/O5R/W读写控制信号（H/L）13D6Data I/O6E使能信号14D7Data I/O7D0Data I/O15BLK背光源负极8D1Data I/O16BLA背光源正极3.主要技术参数见表2-2 表2-2 SMC1602A的主要技术参数显示容量162个字符最佳工作电压5.0V工作电压4.85.2V字符尺寸2.954.35(WH)mm工作电流2.0mA(5.0V)工作温度0+50背光源颜色蓝绿存储温度-20+70背光源电流100mA4.控制器接口说明:(1) 读状态:输入:RS=L,RW=H,E=H 输出:D0D7=状态字(2) 写指令:输入:RS=L,RW=L,D0D7=指令码,E=高脉冲 输出:无(3) 读数据:输入:RS=H,RW=H,E=H 输出:D0D7=数据(4) 写数据:输入:RS=H,RW=L,D0D7=数据,E=高脉冲 输出:无5指令说明（1）初始化设置 显示模式设置见表2-3。表2-3 显示模式设置指令码功能00111000设置162 显示,57 点阵,8 位数据接口 显示开关及光标设置见表2-4。表2-4 显示开关及光标设置指令码功能00001DCBD=1 开显示； D=0 关显示C=1 显示光标；C=0 不显示光标B=1 光标闪烁；B=0 光标不闪烁000001NSN=1 当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一N=0 当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一S=1 当写一个字符，整屏显示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光标不移动而屏幕移动的效果。S=0 当写一个字符，整屏显示不移动（2） 数据控制控制器内部设有一个数据地址指针，带有808 位（80字节）的RAM缓冲区，对应关系如图2-8所示。 图2-7 RAM地址映射图7SMC1602A 参考连接:（1）8051 系列总线方式见图2-9所示： 图2-8 8051系列总线连接方式（2）8051 系列模拟口线方式见图2-10所示： 图2-9 8051系列模拟口线方式8控制器接口时序说明（HD44780 及兼容芯片）:（1）读操作时序见图2-11 图2-10读操作时序（2）写操作时序见图2-12 图2-11写操作时序时序参数见表2-7所示:表2-7 时序参数时序参数符号极限值单位测试条件最小值典型值最大值E 信号周期tC400-ns引脚EE 脉冲宽度tPW150-nsE 上升下降沿时间tR,tF-25ns地址建立时间tSP130-ns引脚ERS、R/W地址保持时间tHD110-ns数据建立时间(读)tD-100ns引脚DB0DB7数据保持时间(读)tHD220-ns数据建立时间(写)tSP240-ns数据保持时间(写)tHD210-ns2.4 电源电路整机电源为+5V供电，采用LM7805集成三端稳压器。输入端采用9V直流稳压电源。集成稳压电源与一般分立元件的稳压电源相比较，具有性能优良、可靠性高、体积小、价格低廉的优点，因此获得了广泛的应用。78系列集成稳压器是一种有广泛用途的三端集成稳压器。它有若干种输出电压和三种输出电流。其内部设置了过流、过热及调整管安全区保护电路，所以芯片使用安全可靠。1.主要电参数(1)输出电流：L档小于100mA，M档小于0.5A，无字母档小于1.5A；(2)输入输出压差：2V；(3)输出电压：5V；(4)工作温度范围：070。2.典型应用电路 图2-13电源供电电路2.5 LED与单片机的接口设计 图2-14 液晶显示电路2.5整机原理图本课题的整机电路原理图见附录1所示。本章小结 本章节是本课题的重点章节。主要介绍了162字符型液晶显示电路的系统硬件设计。首先介绍了硬件电路的基本框图，并简要说明各单元电路的作用和实现方式。其次重点介第3章 软件系统软计3.1 C编语言的特点一种语言之所以能存在和发展，并具有生命力，总是有其不同于（或优于）其他语言的特点。C语言的主要的特点如下:C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。ANSIC标准的C语言一共只有32个关键字（见附录B），9种控制语句，程序书写形式自由，主要用小写字母表示，压缩了一切不必要的成分。 注意：在C语言中，关键字都是小写的。运算符丰富。C的运算符包含的范围很广泛，共有34种。C语言把括号、赋值、逗号等都作为运算符处理，从而使C的运算类型极为丰富，表达式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现其他高级语言难以实现的运算。数据结构类型丰富，具有现代化语言的各种数据结构。C的数据类型有整型、实型、字符型、数据类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构（如链表、树、栈等）的运算，尤其是指针类型数据，使用起来比PASCAL更为灵活，多样。具有结构化的控制语句（如ifelse语句、while语句、dowhile语句、switch语句、for语句）。用函数作为程序的模块单位，便于实现程序的模块化。C语言是理想的结构化语言，符合现在编程风格的要求。语法限制不太严格，程序设计自由度大。例如对数组下标越界不做检查，由程序的编写者自己保存程序的正确。对变量的类型使用比较灵活，例如整型数据与字符型数据可以通用。一般的高级语言语法检查比较严格，能检查出几乎所有的语法错误。而C语言允许程序的编写者有较大的自由度，因此放宽了语法检查。程序员应当仔细检查程序，保证其正确，而不要过分依赖C编译程序去查错。“限制”与“灵活”是一对矛盾。限制严格，就是去灵活性;而强调灵活，就必须放松限制。一个不熟练的编程人员，编写一个正确C程序可能会比编写一个其他高级语言难一些。也就是说，对用C语言的人，要求对程序设计更熟练一些。C语言允许直接访问物理地址，能进行位（bit）操作，能实现汇编语言的大部分功能。可以直接对硬件进行操作。因此C即具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，可用来写系统软件。C语言的这种双重性，使它既是成功的系统描述语言，又是通用的程序设计语言。有人把它称为“高级语言中的低级语言”或“中级语言”，意为兼有高级和低级语言的特点。按此观点可将各种语言分类如下：高级 BASIC FORTRAN COBOL PASCAL Ada Modula-2中级 C FORTH 宏汇编低级 汇编语言一般仍习惯将C语言成为高级语言，应为C程序也要通过编译、连接才能得到可执行的目标程序，这是和其他高级语言相同的。生成目标代码质量高，程序执行效率高。一般只比汇编语言生成的目标代码效率低10%20%。 与汇编语言相比，用C语言写的程序可移植性好。基本上不做修改就能用于各种型号的计算机和各种操作系统。3.2 程序流程图图3-1基于单片机液晶显示的程序流程图本章小结本章节主要介绍了162字符型液晶显示电路的系统软件设计。首先介绍了C编语言，其次介绍了软件编程的程序流程图。第4章 系统调试与扩展4.1硬件调试本课题在硬件电路上，曾出现过的问题及解决方案。（1）程序不能写入CPU解决方案一：采用S系列单片机直接开发板将程序写入CPU。解决方案二：重新搭建硬件电路的下载线端口。查找单片机的各功能模块的电源，时钟复位电路。（2）液晶显示模块SMC1602A无字符显示解决方案：调整液晶显示模块偏光电位器，直到能看到57点阵字符矩阵为止。4.2软件调试 本课题的的软件调试采用KEIL进行编写和调试。系统支持两种目标文件格式：二进制（BIN）：由编译器生成二进制文件，也就是程序机器码；英特尔格式（HEX）：由英特尔定义的一种格式，用ASCII码来存储编译器生成的二进制代码。C语言程序的扩展名为C文件。程序烧写采用软件STC V4.1。本软件的最大特点是使用方便，支持BIN，HEX文件；连接下载线后，本软件自动检测器件。点击（自动）打开文件，找到LCM.BIN或LCM.HEX后，单击自动完成便可把编写的程序写入CPU。4.3 MAX232接口MAX232是一组双驱动器/接收机，片内含有一个电容性电压发生器以便在5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平