智能电子显示屏系统设计与实现

1、智能电子显示屏系统设讣与实现智能电子显示屏系统设计与实现摘要在电子产品设计中显示模块往往作为主控制器的一个重要组成部分来显示系 统的控制信息，虽然此部分在重要的大型控制系统中的作用不是很大，但是在产 品的但是在产品的升级过程中仍要对此部分进行移植。增加开发产品的工作量, 提高了成本，降低了产品的竞争力。本文针对此种情况，将显示系统做成一个独 立的模块，采用一个点阵式的LCD,设计成一个成本低，体积小，功耗小，可 扩展的智能LCD显示模块，使相应的显示模块专注于控制功能的实现，使产品 更新换代过程中移植人机接口部分更加方便快捷，减少相应的软件，硬件，测试 的工作量，从而降低成本，加快升级过程。关

2、键词：单片机模块显示12864LCD9 / 469 / 46AbstractIn electronic product design, display module is often regarded as an important part of the main controller to display control information system, although this part in the lar ge scale control system in important role is not very big, but in the product but in t

3、he upgrade process of products still want tliis part transplantation. To increase the develo pment of work products, increase the cost, reduce the competitiveness of products. Th is article in view of this situation, the display system can be made into an independent module, using a dot matrix LCD,

4、designed as a low cost, small volume, low power co nsumption, intelligent scalable LCD display module, the display module focuses on th e control function of the realization of the conespondiiig products, the upgrading proc ess of transplantation of manmachine interface pan is more convenient, reduc

5、e the co nesponding software, hardware, test workload, thereby reducing the cost, speed up th e process of upgradingKeywords: SCM 12864LCD display module目录摘要错误!未定义书签。Abs trac t错误!未定义书签。第1章绪论错误!未定义书签。1.1课题的研究背景错误!未定义书签。1.2课题目的和意义错误!未定义书签。13国内外研究现状21.4主要技术指标错误!未定义书签。第2章系统硬件设计错误!未定义书签。2.1硬件设计框图错误!未定义书签

6、。2.2单片机错误!未定义书签。2.2.1单片机模块方案的比较与确定错误!未定义书签。2.2.2单片机简介及其发展趋势错误!未定义书签。223单片机的引脚及其功能错误!未定义书签。2.2.4单片机的时钟电路112.2.5单片机的复位电路错误!未定义书签。2.3液晶显示模块错误!未定义书签。2.3.1液晶简介错误!未定义书签。2.3.2液晶显示原理错误!未定义书签。2.3.3液晶显示模块的基本构造122.3.4 LCD显示的特点132.3.6液晶控制器12864结构及其功能错误!未定义书签。2.3.7液晶控制器12864的指令系统错误!未定义书签。2.4仿真原理图23第3章软件系统软计错误!未定

7、义书签。3.1 C编语言的特点错误!未定义书签。3. 2程序流程图错误!未定义书签。3.3系统源程序错误!未定义书签。第4章系统调试与扩展错误!未定义书签。4硬件调试错误!未定义书签。4. 2软件调试错误!未定义书签。4.3 MAX232接口错误!未定义书签。4. 4单片机MAX232的典型接口电路错误!未定义书签。结论30致谢31参考文献错误!未定义书签。附录1软件程序错误!未定义书签。附录2实物图42附录3系统源程序图错误!未定义书签。第一章绪论1.1课题的研究背景单片机液晶显示系统主要是指单片机以及山单片机驱动的点阵式液晶显示 屏所组成的一个显示系统。它在车内广告、可视电话、仪表盘、空调

8、、洗衣机和 其它低功耗电子产品中得到广泛应用。老式七段LCD显示的字符数量有限，只能 用于简单显示，而对于比较复杂的字符、图形无法表达。然而在现代工业控制和 一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉字。随着科技的快速的发展，物探仪器的功能越来越多样化、智能化、并且普 遍采用人机对话的交互方式，需要能够显示更丰富信息和通用性较强的显示器， 便于开发和应用，并要求其体积小、重量轻、功耗小。图形点阵式LCD不仅可以 显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕画面滚 动、分区开窗口、反转、闪烁、位操作等功能，可以显示用户自定义的任意符号 以及曲线、图形等，是

9、信息处理、信息输出的重要手段之一，具有广泛的应用前 景。1.2课题的研究目的和意义液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无 法相比的优点。近儿年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子 产品中。液晶显示器分为字符型LCD显示模块和点阵型LCD显示模块。字符型 LCD是一种用5X7点阵图形来显示字符的液晶显示器。点阵型液晶可显示用户 自定义的任意符号和图形，并可卷动显示，它作为便携式单片机系统人机交互界 面的重要组成部分被广泛应用于实时检测和显示的仪器仪表中。支持汉字显示的 点阵型液晶在现代单片机应用系统中是一种十分常用的显示设备，汉字BP机、 手机上的显

10、示屏就是点阵型LCDo点阵型LCD是现代单片机应用系统中最常用的 人机交互界面之一。1.3国内外相关研究情况液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态 下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶，它的 另一个特殊性质在于，如果给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，这时如 果给它配合偏振光片，它就具有阻止光线通过的作用(在不施加电场时，光线可 以顺利透过)，如果再配合彩色滤光片，改变加给液晶电压大小，就能改变某一 颜色透光量的多少，也可以形象地说改变液晶两端的电压就能改变它的透光度。今天的液晶显示器中广泛采用的是定线状液晶，如果我们微观去看它，会发

11、现它特象棉花棒。与传统的CRT相比，LCD不但体积小，厚度薄，重量轻、耗能 少且无辐射，无闪烁并能直接与CMOS集成电路匹配。由于优点众多，LCD从1998 年开始进入台式机应用领域曲于液晶显示器有着许多传统CRT不可比拟的优点， 所以它会越来越多地用于桌面台式显示器上。液晶显示器是通过数字信号来显示影像的，和阴极射线管采用模拟信号不太 相同，不过为了符合市场要求，U前液晶显示器的信号种类是模拟与数字两种均 有。目前一些供应商正在制定PC机与LCD之间的专用标准接口，其目的是提供 在主流机型已存在的端口上直接兼容数字信号，不过LI前的显卡很少有支持数字 传输界面的，而且数字界面的管脚也尚未统一

12、，这是近期内要解决的问题之一。 此外，液晶显示器的色彩调校。一直不尽如人意，这是因为LCD的色彩调校要考 虑到环境光源和液晶显示器的属性，再加上液晶显示器的可视角度狭窄，要同时 调整出一个最佳的观看角度和色彩正确性就非常不容易。U前市面上还没有专为 桌面型液晶显示器所设讣的色彩调校软件，不过相信未来，将会有更多的厂商重 视液晶显示器的色彩调校。1.4显示系统的性能指标主要技术指标：单片机及接口芯片工作电压：+5V±5%LCD显示电路匚作电压：+5V±5% 单片机选型：STC89C52单片机 软件开发环境：Keiluvision4 硬件仿真系统：ProteusLCD显示：12

13、864LCD驱动与显示电路通信电路：MAX232数据接口电路 显示方式：动态扫描显示 主要功能：汉字及各种图形符号显示第二章系统硬件设计2.1液晶显示系统的硬件设计原理图LCD12864DB0-DE7本电路的实现主要III六部分组成，核心器件是STC89C52单片机,12864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下 图所示。RSR八VECS1/CS22. 2单片机2. 2. 1单片机简介与发展趋势单片机乂称单片微控制器，它是是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单 片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机, 和计算机相比，单片机

14、只缺少了 I/O设备。它内部也用和电脑功能类似的模块， 比如CPU,内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，但是这些部件 性能都相对传统PC机弱很多。它最早是被用在工业控制领域。山于单片机在工 业控制领域的广泛应用，单片机山芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最 早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使讣算机系统 更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。随着微电子技术的快速发展，由于单片机性能大幅提高而功耗却大大降低， 嵌入式系统(System on Chip)已经成为单片机的主要发展方向。嵌入式系统向 MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯

15、片上的最大化解决，因此， 专用单片机的发展自然形成了向嵌入式系统发展的趋势。随着微电子技术、IC 设计、EDA工具的发展，基于嵌入式系统的单片机应用系统设计会有较大的发 展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应 用系统。2. 2. 2单片机单片机的选择方案与型号确定方案一：选择AT89C51单片机性能特点：完全兼容MCS-51系列单片机产品，4k字节可编程闪速存储器， 具有1000写/擦循环功能，数据可保留十年。允许128字节内部RAM, 32个可 编程I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量中断源，两个优先级，一个 全双工UATR串行通信接口，片内设置有

16、振荡器和时钟电路。同时，能够静态 工作在024HZ范围，三级程序存储器锁定，并支持低功耗的闲置和掉电模式。 空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM,定时/计数器，串行通信口及中断系 统继续工作。方案二：选择STC89C52单片机完全兼容51系列单片机，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用经典的 MCS-51内核，但功能乂完全超越51单片机。同时拥有API在线编程功能具有 8k字节Flash, 512字节RAM, 32位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM, MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一 个7向量4级中断结构，全双工串行口。可降至0Hz静

17、态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计 数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻 结，单片机工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MH乙 6T/12T可选。其中最主要的特点是ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程）， 无需专用编程器，应用和测试更为便捷。由以上对比可以看出STC89C52在运行速度和内存容量方面比AT89C51 优越很多，其中最主要的特点是ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程）， 无需专用编程器，无需专用仿真器，下载速度非常快，在线调试也非常方便， 在这一

18、点上，就胜出了其他同类的单片机。2.2.3单片机的各个功能引脚简介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个引脚中有引 脚、时钟引脚、控制引脚以及I/O 口引脚。下面结合图2-1来介绍各引脚的功。P1. 4P1. 5P1. 7T2/PL. 0T2EX/P1.1P1. 2P1. 3INTL/P3.3T0/P3.1T1/P3.5聖/P3.6RD/P3,7XTAL2XTAL1V?SRST _RXD/P3.0TXD/P3.1 IINT0/P3. 2 二PDIP4009876543 210987 6

19、5432 143333333333222 222222VCCPO. 0/ADOPO. 1/AD1PO. 2/AD2PO. 3/AD3PO.4/AD4PO. 5/AD5PO.6/AD6PO.7/AD7 EA _ ALE/PROGPSENP2. 7/A15P2. &/A14P2. 5/A13P2. 4/A12P2, 3/A11P2 2/A10P2.1/A9P2 0/A8图21 STC89C52RC单片机引脚图1电源引脚(1) 电源(40 脚):+5V；(2) 接地端(20脚)：接地。2时钟引脚XTAL1 (19):反向振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 (18):来自反

20、向振荡器的输出。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。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。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 10 口引脚P0 口： PO 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。PO能够用于外部程序数据存储 器，它可以被定义为数据/

21、地址的笫八位。在FIASH编程时，PO 口作为原码输 入口，当FIASH进行校验时，PO输出原码，此时PO外部必须被拉高。智能电子显示屏系统设汁与实现P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接 收输出4TTL |'1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，将输岀电流，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

22、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，可接收输岀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

23、。 除了以上的引脚功能外P3 口还具有引脚第二功能：P3. 0 RXD （串行输入口）P3. 1 TXD （串行输出口）P3. 2 /INTO （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 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）4控制线引脚RST （9）:复位信号输入引脚。当振荡器复位时，要保持RST引脚2个机器 周期的高电平时间。ALE/PROG （30）:地址锁存允许信号输岀引脚编程脉冲输入引脚。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

24、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。每当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。PSEN (29):外部程序存储器的选通信号输出引脚，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0E (输出允许端)。取指期间，每个机器周期两 次再丽有效，以通过数据总线口读

25、回指令或常数。当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 (31):内外存储器选择引脚/编程电压输入引脚。当EA保持高电 平时，当EA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)时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。2. 2.4单片机的时钟电路单片机的时钟信号通常山两种方式产生，一种是内部时钟方式；一种是外部 时钟方式，采用内部时钟方式时，如图2-2(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。振

26、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Cl、C2可在5 30pF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(b)所示。外部振荡信号通过XTAL1端直接接 至内部时钟电路，此时XTAL2引脚应悬空，相当于高电平。(d)内部时钟信号(b)外部时钟信号2-2单片机时钟参考电路12 / 4611 / 46智能电子显示屏系统设讣与实现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。 .2.5单片机的复位电路复位电路可分为上电

27、复位和外部复位两种方式。电路如下图所示。C单片机qRST/VpdVssVCC(a)上电复位(b)上电与手动复位2-3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。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，对单片机的复位电路由电容串联电阻构 成，由图并结合"电容电压不能突变"的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚 将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51 单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的 取值就可以保证可靠的复位。复位电路的阻容参数通常由

28、实验调整。图(a) 参考电路中，电路参数C取22uF, R取1KQ,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(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 Q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。2.3液晶显示模块2.3.1液晶简介液晶是物质的一种特殊状态。它从宏观上看，既具有液体的流动性，乂具有 晶体的物理和光学向异性。从微观上观察，液晶的分子一般都是刚性的棒状分子。 液晶的物理性质具有各向相异性，正是山于存在着各

29、向异性，所以在定温度区域 内，呈液晶态时，分子之间的作用是使其分子呈现有序排列。目前，广泛用于显 示器件上的液晶叫列相。其分子呈长棒状，平时，是沿棒状长轴方向有序排列的, 当它与固体表面接触时，会沿与固体表面状态最低自由能状态排列。液晶是一种很有价值，应用广泛的物质形态。显示器件是液晶发展应用最快 的一个领域。液晶山于稍微受外界环境影响分子排列就会改变，因而是一种具有 很多奇异性能的功能材料。液晶作为显示器件时，方式很多。最常见的液晶显示器件（LCD）属于扭曲 相列型（TN）。此外，还有不用偏振片，具有存储效应的相变型（PC）;有电流效 应的动态散射型（DS）；有加入染料的宾主彩色型（GH）;

30、有彩色偏振片型（STN）； 有可以作为液晶电视的有源矩阵型（TFT）;还有正在开发的后起之秀铁电型（FE） 及MLC、LCOS等等。2.3.3液晶显示原理液晶显示模块是一种被动式显示模块，由于它的功耗极低，显示信息量大， 易于色彩化，无辐射无污染，寿命长，因而在低功耗的单片系统中大量的使用。液晶显示器件的显像原理，是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间 电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能， 在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色 影像。在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，山于玻璃基板 配向膜沟槽偏离90度，所

31、以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时, 光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示口色； 当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原 方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色液晶显示器 便是根据此电压有无，使面板达到显示效果。2.3.4 LCD显示模块的基本构造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”。其中在市场上常见的为数字显示模块和点阵型模块。数显模块一种山段

32、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 14 / 4613 / 46智能电子显示屏系统设讣与实现标识符号。这类液晶显示器件大多应用在便携、袖珍设备上。山于这些设备体积 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。点阵型液晶显示器件是山专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件、结 构件装配而成的，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，也可显示数字

33、和西文字符。这种点阵型模块有 的本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。VDDfLCDLCM的内部结构大致可分为：LCD控制器、LCD驱动器、LCD显示装置三个部 分其主要基本结构框图如下图所示：vo-*-RS-*R/Wf2-41CD显示模块内部结构框图液晶显示器件是一种具有较高技术的电子元器件，已在各个领域广泛应用, 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 者会觉得功能复杂，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

34、整机系统。 因此液晶显示器已经形成一个模块化显示，给用户带组装和应用来巨大便利。23.5 LCD显示的特点液晶显示器件的优点：1、低功耗，可使用干电池长时间驱动、节能。2、工作电压低（10V以下）。直接用IC驱动，驱动电路小型化，简单化。3、器件薄型、显示面积可以从数平方毫米到数十平方毫米。特别适应于 轻便型装置。4、LCD是受光型显示器件，即使在明亮的场所也能显示清晰。5、便于彩色化，可以扩大显示功能和实现多样化显示。6、能投影放大显示，容易实现大画面显示。液晶显示器件的缺点：1、Ill于是受光型显示，故在暗的地方显示不清楚。2、显示对比度与视线方向有关，受视角限制。3、响应时间受周围温度的

35、影响，在低温下（零下20摄氏度）不能工作。 23.7液晶控制器12864结构及其功能12864是一种带有驱动显示电路的图形点阵液晶显示器，其内部的显示控制 器KS0108是其核心部件。它可直接与微处理器相连，对液晶显示控制器进行行 列驱动，组成液晶显示的驱动控制系统，可完成各种图形文字及符号的显示。1 LCD12864总体外形尺寸如下图所示图2-5 LCD12864外形尺寸图0冯2 solg,* 333.1卜17 / 4615 / 462单片机与LCD典型接口图单片机LCD图2-6单片机与LCD12864典型接口电路3内部显示控制器KS0108基本结构和功能KS0108及其兼容显示控制驱动器与

36、其兼容显示控制器是一种带有列驱动输出的图形液晶显示控制器。这是一种内藏控制器型的点阵图形模块。装配有智能电子显示屏系统设讣与实现KS0108专用控制器。这种控制器是液晶驱动器与讣算机的接口，它以最简单的 方式受控于讣算机，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，并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，大大简化了控制的 复杂性。这种模块使使讣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。KS0108B及其兼容控制器的特点：(1该模块有两片KS0108B或兼容控制驱动器和一片HD6120

37、2或兼容驱动器。(2) 内藏4096位显示RAM中每位数据对应LCD屏上一个点的亮暗状态。(3) KS0108B及其兼容控制驱动器是列驱动器具有64路列驱动器输出。(3)KS0108B及其兼容控制驱动器的占空比为1/321/64。2内部KS0108驱动电路逻辑结构图LCD12864的内部的KS0108控制显示器结构可分为：控制器、行列驱动器、LCD显示装置三个部分，其原理图如下图所示DE0DB7RETD/LR/W.ECS2CS1图2-7LCD12864内部驱动电路4内部RAM地址映射图该显示模块山两片控制器控制，每片内部带有8x64位(512字节)的RAM缓冲 区，对应关系如下图所示。4接口信

38、号说明见下表：管脚号管脚名 称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5电源正V3V0对比度(亮度)调整4RS (CS)H/LRS二H,表示DB7DBO为显示数据RS二L,表示DB7DBO为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W二H, E二H,数据被读到DB7DBO R/W二L,E二H-L, DB7DBO的数据被写到 IR 或 DR6E(SCLK )H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH

39、： 8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效18VOUTLCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端(+5V)20KVSS背光源负端5主要技术参数:视角6点钟驱动方 式 背光控制器1/64 DUTY 1/9 BIASLEDKS0108或兼容IC数据总 线8位并口/6800方式温度特 性点阵格式工作温度：-20C+70C储藏温度：-30C+80C128 X 64点尺寸0.39 x 0.55mm19 / 4617 / 46智能电子显示屏系统设讣与实现点中心 距0.44 x 0.60mm视域62.0 x 44.0mm有效显 示区域56.27 x 38.35m

40、m外形尺 寸78.0 x 70.0 x 12.5mm Max.净重65g4控制器接口信号说明：1 RS, R/W的信号组合决定控制界面的4种模式：(1) 读状态:输入:RS二L, RW二H, E二H输出:DOD7二状态字(2) 写指令:输入:RS二L, RW二L, DOD7二指令码,E二高脉冲 输出：无 读数据:输入:RS二H, RW二H, E二H输出:DOD7二数据 写数据:输入:RS二H,RW二L,D0D7二数据,E二高脉冲 输出：无5内部主要器件说明对12864的应用首先要了解其内部资源，通用的12864内部具有以下部件:DDRAM： (Data Display Ram)数据显示RAM,

41、往里面写什么内容，屏幕就 会显示什么内容。GROM： (Character Generation ROM)字符发生ROM。里面存储了中文汉字 的字模，也称作中文字库，编码方式有GB2312 (中文简体)和BIG5 (中文繁 体)。本文选择的无字库的LCD,字模可由字模提取软件获得。CGRAM： (Character Generation RAM)字符发生 RAM, , 12864 内部提供T 64X2B的CGRAM,可用于用户自定义4个16X16字符，每个字符占用3 2个字节。GDRAM： (Graphic Display RAM):图形显示RAM,这一块区域用于绘图， 往里面写啥，屏幕就会显

42、示啥，它与DDRAM的区别在于，往DDRAM中写的 数据是字符的编码，字符的显示先是在CGROM中找到字模，然后映射到屏幕 上，而往GDRAM中写的数据时图形的点阵信息，每个点用1 bit来保存其显示 与否。HCGROM： (Half height Character Generation ROM)：半宽字符发生器，就 是字母与数字，也就是ASCII码。由于本文使用不带字库的LCD,因此不必关注GROM,CGRAM, GDRAM,HCGROM,只需要向DDRAM写入需要显示的数据即可。2.3.7LCD12864的指令系统1基本指令和扩展指令模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下：

43、指令表1： (RE二0：基本指令)指令指令码功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除 显示0000000001将DDRAM填满"20H",并 且设定DDRAM的地址讣 数器(AC)到"00H"地址 归位000000001X设定DDRAM的地址讣数 器(AC)到00H，并且 将游标移到开头原点 位置；这个指令不改变DDRAM 的内容鬆刑关0000001DCBD二1:整体显示0NC=l:游标ONB二1:游标位置反白允 许进入 点设定00000001I/DS指定在数据的读取与 写入时，设定游标的移 动方向及指定显示的 移位蠶蠶制000001S/CR.

44、/LXX设定游标的移动与显 示的移位控制位;这个 指令不改变DDRAM的 内容功能 设定00001DLXREXXDL二0/1： 4/8 位数据RE二1：扩充指令操作RE二0:基本指令操作设定CGRAM 地址0001AC5AC4AC3AC2AC1ACO设定CGRAM地址设定DDRAM 地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定DDRAM地址(显示 位址)第一行：80H-87H 第二行：90H-97H21 / 4619 / 46智能电子显示屏系统设讣与实现需蠶01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1ACO读取忙标志(BF)可以 确认内部动作是否完 成，同时可以读出地址 计数器(AC)

45、的值写数 据到 RAM10数据将数据D7D0写入到内部的 RAM (DDRMI/CGRMI/1RAM/GRAM)读出RAM 的值11数据从内部RAM读取数据D7DO (DDRAM/CGRAM/1 RAM/'GRAM)指令表2： (RE二1：扩充指令)指 令码 令 指匕匕 功RSzw RD7D6D5D4D3D21± DDo待命模式OOOOOOoooIX卷动地址开关开启OOOOOOooIXSR反白选择OOOOOOoIX1± RRo半仮-再 腐屁so值疋芯 择白与始设设 选反白初次次睡眠模式OOOOOO1xSLXX扩充功能OOOOIXCLXREGo位令令穆 8Lfr<

46、;ft-图 4处帥绘 :4.上J 弋戈一1± : / :O O 1 O / 一一 一一 =1 ICLIREIRE设 定设定绘图1地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0设定绘图RAM 先设定垂直（列）地址AC6AC5AC0 再设定水平（行）地址AC3AC2AC1AC0 将以上16位地址连续 写入即可2常用指令该液晶显示模块（即KS0108B及其兼容控制驱动器）的指令系统比较简单，其 中最常用的指令有七种，其指令表如下图所示：指令名称控制信号控制代码R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0显示开关0000111111/0显示起

47、始行设置0011XXXXXX页设置0010111XXX列地址设置0001XXXXXX读状态10BUSY00N/0FFRST0000写数据01写彳敗据读数据11读数据LCD12864指令表4具体常用指令如下所示；1 显示 ONOFF0X3F:LCD显示开，可以对LCD进行其他的指令操作。0X3F:LCD显示关，不可对LCD进行其他的指令操作。2显示起始行设置行地址计数器的值OXCO：从DDRAM在第一行开始显示3设置页地址设置页地址计数器的值0XB8：第一页4设置列地址设置列地址计数器的值0X40：第一列5读状态BUSY:即BF,如前所述ONXOFF：显示的开关状态RST：表示内部正在初始化，此

48、时组件不接受任何指令和数据6写显示数据按照表1的位置，存储显示数据。数据为1,表示该点显示；数据为0,该 点不显示。取模方式：纵向字节倒序24 / 4621 / 46智能电子显示屏系统设讣与实现7读显示数据读出显示数据5汉字显示坐标说明坐标水平方向X以字节单位，垂直方向Y以位为单位。本设计选用的12864内部有4行X32字节的DDRAM空间。该显示模块山两片控制器控制，每片内部带有8x64位（512字节）的RAM缓冲区，对应关系如下图所示。DOD7第0页 釦页 第2页 第3页 第4页 第5页 第6页 第7页DDRAM的结构如下图所示 左半屏幕：80H、 81H、 82H、 83H、84H、85

49、H、86H、87H90H、 91H、 92H、 93H、94H、95H、96H、97HAOH、 A1H、 A2H、 A3H、A4H、A5H、A6H、A7HBOH、 BIH、 B2H、 B3H、B4H、B5H、B6H、B7H88H、 89H、 8AH、 8BH、8CH、8DH、8EH、8FH右半屏幕：88H、 89H、 8AH、 8BH、8CH、8DH、8EH、8FH98H、 99H、 9AH、 9BH、9CH、9DH、9EH、9FHA8H、 A9H、 AAH、 ABH、ACH、ADH、AEH、AFHB8H、 B9H、 BAH、 BBH、BCH、BDH、BEH、BFH地址与屏幕显示对应关系如下X

50、坐标Linel80H81H82H83H84H85H86H87HLine290H91H92H93H94H95H96H97HLine388H89H8AH8BH8CHSDH8EH8FHLine498H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH一般用于显示字符使用的是上面两行的空间，也就是80H8FH，90H9FH,每个地址的空间是2个字节，也就是1个字，所以可以用于存储字符编码的空间 总共是128字节。因为每个汉字的编码是2个字节，所以每个地址需要使用2 个字节来存储一个汉字。当然如果将2个字节拆开来使用也可以，那就是显示2 个半宽字符。每次对DDRAM的操作单位是一个字，也就是2个字节，当往 DD

51、RAM写入数据时，首先写地址，然后连续送入2个字节的数据，先送高字节 数据，再送低字节数据。读数据时也是如此，先写地址，然后读出高字节数据， 再读出低字节数据（读数据时注意先假读一次）4图形点阵显示原理12864点阵液晶的图形显示原理都差不多。液晶屏x方向（水平）具有128 列像素从左到右为第0列第127列，y方向（垂直）具有64行像素。每8 行组成1页，从上到下就是第0页第7页。这样以列号和页号为坐标，就可 以指定交义位置的8个像素。例如第0、1、2、3列第1页的8个像素。在液晶 内部有一块显示缓存区，按照列号和页号就可以对显缓区的某个字节写数，该字 节的8位二进制数就对应了液晶屏同样位置的

52、像素的亮灭，如对第1列第1页的 那个缓存单元写入0X80即Ob 10000000,那么液晶对应位置的最下面一点7亮（低 位在上高位在下）其余都灭，如果第2列第1页写入0X0F即ObOOOOllll,则该 位置上方4个点0123亮，其余像素不亮，第3列第1页写0X33,则该处间隔2 点亮。这样就可以通过程序控制液晶屏的任意像素了。6串口操作时序（1）8位并口写操作时序见下图写操作时丿了图26 / 4623 / 46智能电子显示屏系统设讣与实现28 / 4624 / 46读操作时序2.4仿真原理图智能电子显示屏系统设讣与实现2.5本章小结本章介绍了液晶显示系统的硬件设计，首先介绍了硬件设计的基本框

53、图，并 简要说明个单元的功能及其实现方式。其次重点介绍了各个部分的原理，如 STC89C52单片机，12864液晶显示器的内部结构和原理，最后综合各个部分做 了系统的综合仿真。29 / 4625 / 46智能电子显示屏系统设讣与实现第三章软件程序系统设计3.1C语言C语言是一种编译型程序设讣语言，它兼顾了多种髙级语言的特点，并具备汇编语言的功 能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以 直接实现对单片机系统硬直接的控制。C语言是一种结构化程序设计语言，它支持当前程序 设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设讣技术。此外，C语言程序具有完善的模块程序结 构，可以在软件开发中采用模块化程序设讣。因此，使用C语言