基于89C51的液晶显示系统设计

1、课程设计(论文)题 目 名 称 基于89C51的液晶显示系统设计 课 程 名 称 单片机原理及在电气与测控学科中的应用 学 生 姓 名 学 号 系 、专 业 10电气工程及其自动化 指 导 教 师 2012年 6 月 1 日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业电气工程及其自动化学生姓名学 号题目名称基于89C51的液晶显示系统设计设计时间2012年5月21日2012年6月1日课程名称单片机原理及应在电气测控学科中的应用课程编号121200105设计地点数字控制与PLC实验室（305）一、 课程设计（论文）目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计

2、，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象. 单片机课程设计是继电子技术、和单片机原理与应用课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。二、已知技术参数和条件1、液晶显示功能见第三项“任务和要求”具体参数1、89C51系列单片机；2、KEIL 软件；Wave软件、protuse软件3、THKSCM-1型单片机实验系统。三、 任务和要求利用89C51驱动液晶显示器工作，液晶显示器的

3、型号自己确定（可以用1602或者12864）要求显示出自己的基本信息（英文或者中文，内容自定）。1、要求设计出硬件系统的电气原理图；2、要求设计出程序流程图和程序；3、要求设计出实物或者仿真调试。注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1、单片机课程设计指导，北京航空航天大学出版社，楼然苗等2007年7月2、单片机实验与实践教程，北京航空航天大学出版社，何立民等2004年7月3、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL 软件，WAVE 软件4、数字控制

4、与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”。五、进度安排2012年5月21日-22日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求总体方案设计2012年5月23日-25日：硬件电路设计2012年5月26日-28日：软件设计2012年5月29日-30日：系统调试改进2012年5月31日：整理书写设计说明书2012年6月1日：答辩并现场考核六、教研室审批意见教研室主任（签名）： 年 月 日七|、主管教学主任意见 主管主任（签名）： 年 月 日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名 学 号 系 电气工程系 专业班级 10电气一班 题目名称 基于89C

5、51的液晶显示系统设计 课程名称 单片机原理及应在电气测控学科中的应用 一、学生自我总结通过本次课程设计，我有熟悉和掌握了单片机开发软件Keil和仿真软件Proteus。同时明白面对一个新项目时，应该先自己构思一下整个程序的架构，想想如何来完成，有可能的话，画一个流程图，简单的可以画在脑子里，对程序中用到的数据、变量有一个初步的安排，然后自己动手去写，遇到实在没办法解决的地方，再去请教别人，或看别人是怎么处理的，这样首先起码你自己动过脑想过，自己有自己的思路，如果你一开始就看别人的程序，你的思维就会受限在别人的思维里，自己想再创新就更难了，这样你自己永远也没办法提高，因为你是走在别人的影子里。

6、 学生签名： 年 月 日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权 重304030单项成绩指导教师评指导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。20摘要 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液晶显示控制技术进行了研究。 本文阐明单片机（89C51）控制LCD1602显示屏的方法。首先本文研究了LCD1602液晶屏的显示原理，随后通过在Proteus仿真软件上构建相关的仿真电路，并连接在Keil软件编写、编辑及编译生成的相关的

7、.Hex驱动程序电路仿真，成功仿真出对所需内容的显示。 关键字 ：LCD1602、单片机、仿真、目 录摘要.I1.设计目的和意义.11.1 设计目的.11.2 设计意义.12.硬件电路.22.1 89C51系统.22.1.1 89C51 单片机的概述.22.1.2 89C51 单片机管脚说明.22.2振荡电路外接晶体引脚.42.3复位电路.53. LCD液晶显示屏.63.1 LCD1602 简介.632 LCD1602主要参数引脚功能.83.2.1 1602LCD主要技术参数.83.2.2 引脚功能说明.84.软件设计.124.1系统框图.124.2 程序.134.3系统电路图.154.4 P

8、roteus调试与仿真.16结论.17总结.18参考文献.19致谢.201 设计目的和意义1.1 设计目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象.熟悉掌握1602液晶，和12862液晶的原理，并会编程实现在液晶上显示出自己的基本信息。1.2 设计意义 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般

9、的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：（1）显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。（2）数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。(3）体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。(4)功耗低相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内

10、部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。2 硬件电路21 89C51系统2.1.1 89C51 单片机的概述该系列单片机是采用高性能的静态80C51设计由先进CMOS工艺制造并带有非易失性Flash 程序存储器全部支持12时钟和6时钟操作P89C51X2和P89C52X2/54X2/58X2分别包含128字节和256字节RAM32条 I/O口线3个16位定时/计数器6输入4优先级嵌套中断结构1个串行I/O 口可用于多机通信I/O扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。 此外由于器件采用了静态设计可提供很宽的操作频率范围频率可降至0可实现两个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电

11、模式空闲模式冻结CPU但RAM定时器串口和中断系统仍然工作掉电模式保存RAM 的内容但是冻结振荡器导致所有其它的片内功能停止工作由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据运行可从时钟停止处恢复。2.1.2 89C51 单片机管脚说明VCC：供电电压。 GND：接地。工作电压为5VP0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。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。P1口：P1口是一个内部提供

12、上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。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。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 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。P2口当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

13、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。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5

14、 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置

15、0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的

16、输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。22 振荡电路外接晶体引脚XTAL119脚 XTAL218脚图2.1 晶振连接的内部、外部方式图XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大

17、器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。2.3 复位电路在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保

18、持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当时钟频率选用6MHz时，C取22F，Rs约为200，Rk约为1K。复位操作不会对内部RAM有所影响。常用的复位电路如图2.2所示：图2.2 常用复位电路图3

19、LCD液晶显示屏3.1 LCD1602 简介1602是指显示的内容为16*2,即可以显示两行，每行16个字符。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。1602 液晶显示： 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160 个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码 是 01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就

20、能看到字母“A”。 1602 识别的是 ASCII 码，试验可以用 ASCII 码直接赋值。VSS、 VDD、 V0 一般接地接电源（+5V） 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度）。 RS 为寄存器选择，高电1时选择数据寄存器、低电0时选择指令寄存器。R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。E(或 EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。RS为数据/命令选择端，当此脚为高电平时，可以对1602进行数据字节的传输操作，而为电平时，则是进行命令字节的传输操作。R/

21、W为读写选择端。当此脚为高电平可对LCD1602进行读数据操作，反之进行写数据操作。下图为LCD1602的读操作时序和写操作时序。1602 通过 D0D7 的8位数据端传输数据和指令。显示模式设置： 0011 0000 0x38 设置 16×2 显示、5×7 点阵，位数据接口；显示开关及光标设置；0000 1DCB 当D显示(1 有效)、 光标显示(1 有效)、 光标闪烁(1 有效)0000 01NS N=1(读 C B 或写一个字符后地址指针加 1 &光标加 1)，N=0(读或写一个字符后地址指针减 1 &光标减 1)，S=1 且 N=1 (当写一个字符后

22、，整屏显示左移)，S =0 当写一个字 符后，整屏显示不移动数据指针设置：数据首地址为 80H，所以数据地址为80H+ 地址码(0-27H，40-67H),其他设置：01H(显示清屏，数据指针=0，所有显示=0)；02H(显示回车，数据指针=0)。写指令08H 是关闭显示 ，写指令01H 显示清屏， 写指令06H光标移动设置 ，写指令0cH 显示开及光标设置。当我们要写指令字，设置LCD1602的工作方式时：需要把RS置为低电平，RW置为低电平，然后将数据送到数据口D0D7，最后E引脚一个高脉冲将数据写入。当我们要写入数据字，在1602上实现显示时：需要把RS置为高电平，RW置为低电平，然后将

23、数据送到数据口D0D7，最后E引脚一个高脉冲将数据写入。图3.1 LCD1602读写时序32 LCD1602主要参数引脚功能3.2.1 1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm3.2.2引脚功能说明LCD1602引脚如图3.2所示引脚图的功能如表3.3所示LCD1602显示模指令集（1）清屏功能：清DDROM值和AC值（2）归位功能：光标复位，光标返回到地址00H（3）输入方式设置功能：设置光标，画面移动方式。其中：I/D=1

24、：数据读写操作后，AC 自加一；I/D=0：数据读写操作后，AC 自减一；S=1：数据读写操作，画面平移；S=0：数据读写操作，画面不动；（4）显示开关控制功能：设置显示、光标和闪烁开关。其中：D 表示显示开关，D=1 为开，D=0 为关；C 表示光标开关，C=1 为开，C=0 为关；B 表示闪烁开关，B=1 为开，B=0 为关。（5）光标、画面位移功能：光标、画面移动。其中：S/C=1 画面移动一个字符位；S/C=0 光标移动一个字符位；R/L=1:右移；R/L=0 左移。（6）功能设置功能：工作方式设置（初始化指令）。其中：DL=1，8 位数据接口；DL=0，4 位数据接口；N=1，两行显

25、示；N=0，一行显示；F=1，5*10 点阵显示；F=0,5*7 点阵显示。（7）CGRAM 地址设置功能：设置CGRAM 地址，A5A0=03FH。（8）DDRAM 地址设置功能：设置DDRAM 地址。其中：N=0，一行显示A6A0=04FH；N=1 两行显示，首行A6A0=02FH，次行A6A0=4067H。（9）读BF 及AC 值功能：读忙BF 和地址计数器AC 的值。其中：BF=1：忙，BF=0：准备好。此时AC 值意义为最近一次地址设置（CGRAM 或DDRAM）定义。（10）写数据功能：根据最近设置的地址性质，数据写入CGRAM 或DDRAM 中。（11）读数据功能：根据最近设置的

26、地址性质，从CGRAM 或DDRAM 数据读出。4 软件设计4.1 系统框图开 始 对LCD1602A进行初始化 判是否有按键按下 否 扫描按键延时 首行扫描字R3列扫描送P1扫描、判行确定键值键值入栈保护键值转化为ASII码，存入寄存器判释放按键 否 判第七位是否为0继续扫描否LCD1602A写命令 显 示延 时结 束4.2 程序#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table="XIE HAI LONG"uchar code table1

27、="JIA YOU!"sbit rs=P35;sbit rw=P36;sbit ep=P34;uchar a;void cao(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void zl(uchar com)rs=0;P0=com;cao(5);ep=1;cao(10);ep=0;void sj(uchar shu)rs=1;P0=shu;cao(5);ep=1;cao(10);ep=0;void init()rw=0;zl(0x38);zl(0x0c);zl(0x06);/zl(0x80+0x10);void main()init();for(a=0;a<13;a+)sj(tablea);cao(20);zl(0x80+0x40);for(a=0;a<8;a+)sj(table1a);cao(20);/for(a=0;a<16;a+)/zl(0x18);/cao(200);/while(1);4.3系统电路图 运行状况如图：4.4 Proteus调试与仿真液晶显示的调试比较简单，把编译好的上述程序指定到Proteus中的单片机中。运行Proteus即可在