《单片机原理及应用》-项目七 单片机与液晶显示模块接口项目设计

7.1项目概述与其他类型的显示器相比，液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、质量轻、超薄等诸多优点，是各种仪器、仪表、电子设备等低功耗产品的输出显示部件。点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示图形、曲线及汉字。并能够实现多种动画显示效果。使人机界面更加友好。使用操作也更加灵活、方便。本项目的任务是利用一种16字x2行的字符型液晶显示器LCD1602显示单片机系统的相关信息，其中包括软件版本、作者、授权口期等。由于采用Protues仿真软件，LCD1602在Proteus中对应的元件是LM016L返回7.2项目要求(1)利用定时器T0在晶振12MHz的条件下实现10ms的定时。(2)利用液晶模块循环显示软件系统的版本号、授权用户名和版权时间三个信息，内容如下:当前软件系统的版本号为“LCDVer3.0"，延时显示1.5s;当前授权用户信息为“LicensedtoYYF"，延时显示1.5s;当前软件的版权时间为“Copyright2010."，延时显示1.5s(3)设置外部中断INT0,随时可以提示暂停信息“Pause...”。返回7.3项目目的本项目的是令读者了解液晶显示器作为单片机的另一种输出设备的使用方法，了解液晶显示器的工作原理，设计通用的液晶显示模块，在此基础上可以实现各种文字的显示。在设计液晶显示的同时，加深对定时器中断和外部中断服务程序的理解，能够利用Protues工具软件实现液晶显示仿真。返回7.4项目支撑知识7.4.1项目开发背景知识1液晶显示的基础知识1.LCD1602的结构由于LCD1602内部有字符发生存储器(CGROM，方便读者进行简易的液晶显示系统设计，所以本项目中采用了1602型号的液晶显示器。首先介绍该液晶显示的工作原理，它是一种支持字母、数字、符号等显示的点阵型液晶模块，由32个5×8点阵字符位组成，每一个点阵字符位都可以显示一个字符。下一页返回7.4项目支撑知识模块内置如表7.1所示的160个5×8点阵字形的字符发生器CHROM(存储了常用的标点符号、数字、大小写字母以及日文假名等)和8个可由用户自定义的5×8的字符发生器CGRAM(可以显示其他的内容如汉字、图形等)。LCD引脚图如图7.1所示。这里面，若要显示某个字符，查出对应的代码即可。但是要用到用户自定义字符存储器(CGRAM)。在本课题中不需要显示汉字和图形，所以只用到第一种情况。1602液晶显示器可显示有两行，每行可以显示16个字符(字母或数字)，也就是说一共可以显示32个字符。(表7.2)上一页下一页返回7.4项目支撑知识液晶显示屏是长方形的，把这个长方形的屏幕分成十六个小块，并给每一小块编一个号码，以便识别不同的小块。就像一个国家有很多人而每个人都有一个身份证号一样。每一小块对应的编号，地址如表7.3所示。第一行地址:00H~0FH(十六个地址)，每一个地址对应液晶屏的一个字符框，只要把一字符送入一个地址，该地址对应的方框就会显示这个字符。第二行地址:40H~4FH原理如同第一行)上一页下一页返回7.4项目支撑知识7.4.2项目开发背景知识2液晶接口电路1.液晶接口电路LCD1602可以和AT89C51直接连接，接口电路如图7.2所示。液晶显示模块是较慢的输出设备，所以在信息输出前应该检测显示模块的忙标志，当忙标志为低电平时，表示液晶显示模块空闲，显示命令才有效，否则，显示命令失效。2.显示命令的使用液晶显示命令状态表见表7.4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上一页下一页返回7.4项目支撑知识指令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。上一页下一页返回7.4项目支撑知识指令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5×7的点阵字符，高电平时显示5×10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:00H~0FH,第二行为:40H~4FH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。上一页下一页返回7.4项目支撑知识指令10:写数据指令11:读数据。3.液晶模块显示功能实现方法为了能够在液晶模块准确寻址，在传送字符数据给液晶之前必须先将字符的地址送给液晶。例如向地址编号为04H的字符框送一个字符“A"，分两步执行。步骤1:发送地址04H(写命令)。步骤2:发送字符“A"(写数据)。上一页下一页返回7.4项目支撑知识由于上述两个步骤中地址04H和字符A都是经过这8条数据线(D0-D7)传送给液晶的。液晶模块利用RS的高低电平能够区分出数据是地址还是字符，当RS=0时，数据线为地址04，即为显示命令操作;当RS=1时，数据线为字符“A”的字符编码。另外，利用R/W可以区分对液晶的读/写操作:当R/W=0时，向液晶写数据;当R/W=1时，从液晶显示器读数据。对液晶显示器初始化的操作步骤如下:①延时15ms，写指令38H(不检测忙信号)。②延时5ms，写指令0EH(不检测忙信号，初始化光标)。③延时5ms，写06H(不检测忙信号，初始化LCD)上一页下一页返回7.4项目支撑知识④写指令38H:显示模式设置(检测忙信号)。⑤关闭显示(检测忙信号)。⑥写指令01H:清屏(检测忙信号)。⑦写指令06H:显示光标设置(检测忙信号)。⑧写指令0CH:开显示及光标设置(检测忙信号)。4.程序实现上一页下一页返回7.4项目支撑知识上一页下一页返回7.4项目支撑知识上一页下一页返回7.4项目支撑知识上一页下一页返回7.4项目支撑知识上一页返回7.5项目实施7.5.l硬件设计在硬件设计之前，读者需要按照表7.5准备好本项目所需要的器件清单。本项目的硬件连线如图7.3所示，为了提高液晶显示模块的电流强度，有必要增加一个排阻，将排阻接到单片机的P0口，P0口与液晶显示器LM016L的数据口相连，P2.0和液晶显示器的RS端相连，P2.1连接到WR,P2.4连接到E端，在P3.2连接一个按钮，用于提供低电平触发。下一页返回7.5项目实施7.5.2软件设计程序设计中包括了定时器T0中断和外部中断INT0，利用定时器中断实现了液晶显示的延时功能，软件系统中所涉及的函数功能如表7.6所示。上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施上一页下一页返回7.5项目实施7.5.3演示步骤1)建立项目打开Proteus仿真软件，首先建立本实验的项目文件。2)硬件及软件设计按照单片机最小应用系统连接电路。按照图7.4所示画出硬件电路图，接着添加源程序，进行编译，直到编译无误。3)调试单击[调试|开始/重新启动调试]菜单项，单击执行按钮后，LM016L液晶模块会循环出现如图7.4所示的三段文字。在U1单片机P3.2口相连的按钮开关上单击，实现了外部中断功能，液晶模块即显示被暂停的信息，如图7.5所示上一页返回

表7.1LCD1602的CGROM和CGRAM中字符代码与字符图形对应关系表返回

图7.1LCD引脚图返回

表7.2LCD1