单片机与液晶显示器幻灯片

1、1,讲座四,2,1.多位LED显示 2.键盘管理模块 3.点阵、字符液晶显示器 4.字模提取软件,3,LED的工作原理,(a)典型的七段式LED器件 (b) 共阳极LED (c) 共阴极LED,4,四位数七段LED数码管模块 (左为正面图、右为背面图),5,6,LED数码管和单片机的连接1,单片机,P2.0,P2.7,a,b,c,d,e,f,g,dp,+5v,编程：（以共阳极为例） MOV P2,#11111001B(0F9H) MOV P0,#10100100B(0A4H) SJMP $,静态连接,静态显示,7,LED数码管和单片机的连接2,单片机,P2.0,P2.7,a,b,c,d,e,f

2、,g,dp,想一想：和静态连接的区别在哪里？,8,单片机,P2.0,P2.7,a,b,c,d,e,f,g,dp,电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。 即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED， 并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫 描完。,怎样实现显示呢？,9,静态、动态显示方式总结,静态显示连接 所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口。 原理简单；显示无闪烁；占用I/O资源较多。 动态显示连接 所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口 而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。 因此

3、必须采用动态扫描显示方式。,10,例：74ls164+led(proteus),11,独立键盘,12,case 0 x01: key1(); /键盘1功能函数。 break; case 0 x02: key2();/键盘2功能函数。 break; case 0 x04: key3(); /键盘3功能函数。 break; case 0 x08: key4();/键盘4功能函数。 break; case 0 x10: key5(); /键盘5功能函数。 break; case 0 x20: key6();/键盘6功能函数。 break; case 0 x40: key7(); /键盘7功能函数。

4、break; case 0 x80: key8();/键盘8功能函数。 break; default:break; ,说明 ：采用轮询方式查询P1口，采用延时法消除键盘抖动 */ #include /* 函数名称：delay() 功能：用于键盘消抖的延时函数 说明：无 入口参数：无 返回值 ：无 */ void delay() unsigned char i; for (i=400;i0;i-); / 主函数 main() void main(void) unsigned char key; while(1) P1=0 xff; /要想从P1口读数据必须先给P1口写1 key=P1; /读入P

5、1口的数据，赋值给变量key if(key!=0 x00) /判断是否有键按下，当没有键按下时，P1口的数据为0 x00 delay(); /延时去抖 key=P1; /再次读入P1口的数据，赋值给变量key if(key!=0 x00) /再次判断是否有键按下 switch(key) ,13,矩阵式键盘控制,14,4x4 键盘的内部结构,15,市售一体成型的4x4键盘,16,低电平扫描按下“0”键,17,低电平动作键盘动作分析表,18,高电平扫描按下“0”键,19,高电平动作键盘动作分析表,20,44键盘扫描电路,21,基本原理： 分行扫描 检查是否有键按下 若有，确定哪个键被按下,1. 行

6、扫描法的原理,22,判断哪一个键被按下的流程,23,P1=0 xfb; n=P1; n ,24,2. 行反转法的原理,行线、列线分别接并行口 行线输出，列线输入 列线输出读得的值，行线输入,25,行反转法的流程,26,uchar keyscan(void)/键盘扫描函数，使用行列反转扫描法 uchar cord_h,cord_l;/行列值 P3=0 x0f; /行线输出全为0 cord_h=P3/键盘最后组合码值 ,此处仿真,27,测控系统中必不可少的组成人机界面,图1 测控系统的组成部分,28,液晶显示器的原理,字符型液晶（1602） 方法：通过向指定显示位置对应的DDRAM中写数据来显示字

7、符。 例如：在第2行第2列显示字符 a，查表1 可知a对应的代码为01100001即0 x31,则可向地址0 x41中写入数据0 x31即可显示。,图2 1602的显示地址与DDRAM地址,29,点阵型液晶（12864）,在点阵型LCD上显示一幅图片或是字符，如上图所示，只需黑色的部分点亮，空白的点置0即可。可以将LCD看成128*64个LED灯来帮助理解。,30,正面图,背面图,31,12864分类 12864点阵液晶显示屏有三种控制器，分别是KS0107（KS0108）、T6963C和ST7920，三种控制器主要区别是：KS0107（KS0108）不带任何字库、T6963C带ASCII码，

8、ST7920带国标二级字库（8千多个汉字）。,32,图3 12864的DDRAM地址,33,XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y（列）地址指针。 X地址计数器没有记数功能，只能用指令设置。Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。,从上图可以看出数据按字节在屏幕上是竖向排列的。上方为低位，下方为高位。因此在横向上(也就是Y)就一共是128列数据。分为CS1和CS2两个64列来写入。在竖方向上(也就是X)一字节数据显示8个点，竖向64个点分为8个字节，称做8页(X=0-7)。了解

9、这些后我们就知道要满屏显示一张图就要从y=0127、X=07一共写1288=1024个字节的数据。同样在AT89S51中存一张图就要1024个字节的空间。,34,图片在12864上的显示,简单来说，主要分为两步： 1）将一幅图片转化为一系列二进制数据 2）将数据按字节（8位）写入液晶对应的DDRAM 由图3可知，12864的DDRAM有128*8=1024个 地址，只需将图片转化的数据按字节写入这其 对应的DDRAM地址即可。,35,字符在12864上的显示,上图中，汉字为16*16点阵，ASCII码为8*16点阵，同图片一样，一个汉字（ASCII）由16*2（8*2）个字节数据组成，字符显示

10、原理与图片一致，只需将字符代码写入相应DDRAM地址。字体大小可以根据需要改变。,36,小结,简而言之，无论是字符型还是点阵型LCD，其基本原理都是通过将数据写入所对应的DDRAM地址中来显示所需要的图形或是字符。 12864点阵型液晶对应的DDRAM有1024个地址，当需显示的字符或图片已转为二进制数据时，确定将数据写入对应的DDRAM地址就是你所要做的工作！,37,单片机与液晶显示器的硬件连接,液晶显示器（12864）主要包含了以下接口（图6） ： 1）使能E（51的RD和WR经或非门接LCD的使能E） 2）片选CS1（左半屏）、CS2（右半屏），见图3 3）命令/数据选择RS（0命令，1

11、数据） 4）读/写选择R/W（0写，1读） 5）数据总线DB0DB7 6）负压产生和负压输入（对比度）调整 7）复位RST 8）电源与地和背景光电源,38,软件编程,注意：程序的编写与硬件是分不开的。以图6为例，A11A8对应CS2、CS1、R/W、RS，未用的地址线为高。见图5 则当向12864的左半屏（CS1=1,CS2=0）写（R/W=0）数据（RS=1）时，总线地址为0 x1111010111111111。即0 xF5FF。 C文件中定义如下：#define WD1 XBYTE0 xF5FF 定义了总线地址后，对外部地址的操作变得非常简单。 如向左半屏写数据0 xFF : WD1=0

12、xFF 读左半屏数据 ： data=RD1（data存储读取到的数据）,39,举例,下面简单介绍程序编写的流程 1）定义所有总线地址 #define WI1 XBYTE0 xF4FF /向左半屏写命令 #define WD1 XBYTE0 xF5FF /向左半屏写数据 #define RI1 XBYTE0 xF6FF /读左半屏命令 #define RD1 XBYTE0 xF7FF /读左半屏数据 #define WI2 XBYTE0 xF8FF /向右半屏写命令 #define WD2 XBYTE0 xF9FF /向右半屏写数据 #define RI2 XBYTE0 xFAFF /读右半屏命

13、令 #define RD2 XBYTE0 xFBFF /读右半屏数据,40,2）编写底层程序（查忙，写数据，读数据） 查忙（读BF标志即DB7总线，亦即读命令) BF=1表示模块在内部操作,此时模块不接受外部指令和数据； BF=0时模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据； b=RI1 或者 b=RI2，观察b中最高位是否为0，否则忙。 写数据a WD1=a 或者 WD2=a 读数据到data data=RD1 或者 data=RD2 注意：无论是写数据还是读数据一定要先查忙（对左右半屏读命令），只有在BF=0时才能对LCD进行操作,41,3）LCD初始化 包含开显示（0 x3F），起始行（0

14、 xC0)，设置起始页地址（0 xB8）和Y地址（0 x40），即分别向LCD的左右半屏写命令。可按括号内的数据进行初始化。具体可查阅12864的PDF资料。 4）清屏（向DDRAM所有地址写0） 显示一幅新图片前必须清屏，否则之前显示的数据仍存在于液晶上。,42,5）指定位置显示一个ASCII码 首先将起始页地址和起始Y地址设置好，写入ASCII码的上半部分（8个字节数据） 重新设置起始页地址和起始Y地址，写入ASCII码的下半部分（另8个字节数据）,注意：在对DDRAM进行读写操作后，Y地址指针自动加1，指向下一个DDRAM 单元。,43,6）指定位置显示汉字 同显示ASCII码基本相似，

15、只是上下部分分别有16个字节数据需要写入DDRAM。 7）显示一张图片 对于图片，必然从第0页第0列开始，可以一页一页（不分左右屏）显示，也可以先写左半屏后写右半屏。所谓的两种方法差别正在设置的起始页地址和Y地址的不同。图3,44,小结,12864点阵型液晶对应的DDRAM有1024个地址，无论是显示字符还是图片，灵活设置起始页地址和Y地址，可以达到想要的结果。 C语言中用到总线操作必须添加头文件“absacc.h”，另如使用仿真器，需在debug中的setting里选择使用xbus（数据总线）。 可使用取字模软件将字符或图片转为一系列二进制数据。,45,写程序：,附件,46,3）写数据dat

16、 void WriteData(uchar dat,bit side) CheckBusy(side); if(side=Left) WD1=dat; else WD2=dat; ,写命令cmd（side0为左，1为右） void WriteCmd(uchar cmd, bit side) CheckBusy(side); if(side=Left) /Left=0（宏定义） WI1=cmd; else WI2=cmd; ,47,读操作时序,48,1）查忙程序 void CheckBusy(bit side) /side0为左1为右 unsigned char buf=0 xFF; while

17、(buf) if(!side) buf=RI1;/单片机命令 else buf=RI2; buf /取D7若为1则忙，忙则buf != 0(LCD回信号) ,49,初始化：,50,51,4）初始化程序 void LCD_Init() WriteCmd(0 x3F,Left);/显示开 WriteCmd(0 x3F,Right); WriteCmd(0 xC0,Left);/起始行 WriteCmd(0 xC0,Right); WriteCmd(0 xB8,Left); WriteCmd(0 xB8,Right);/起始x,y坐标(0,0) WriteCmd(0 x40,Left); Write

18、Cmd(0 x40,Right); ,52,5）清屏（一般dat=0） void LCD_Clear(uchar dat) uchar i,j; for(i=0;i8;i+) WriteCmd(0 xB8+i,Left); WriteCmd(0 xB8+i,Right); WriteCmd(0 x40,Left); WriteCmd(0 x40,Right); for(j=0;j64;j+) WriteData(dat,Left); WriteData(dat,Right); ,53,总结,理解12864是如何显示字符和图形的 知晓单片机与12864的硬件连接 根据硬件接线，确定所有的总线地址

19、（8个） 明白如何通过总线操作对12864进行数据与命令的交换 参考12864的命令字进行软件编程 学会如何使用取字模软件,54,图6 AT89C51与12864的硬件连接,55,LCD12864模块的20个引脚定义如下： 1.Vss 逻辑电源地 2.VDD 逻辑电源正 5v 3.V0 LCD驱动电压 4.RS 数据/指令选择：高电平为数据， 低电平为指令 5.R/W 读/写选择：高电平为读数据， 低电平为写数据 6.E 读写使能，高电平有效， 下降沿锁定数据 7.DB0 数据输入输出引脚 8.DB1 数据输入输出引脚 9.DB2 数据输入输出引脚 10.DB3 数据输入输出引脚 11.DB4

20、 数据输入输出引脚 12.DB5 数据输入输出引脚 13.DB6 数据输入输出引脚 14.DB7 数据输入输出引脚 15.CS1 片选择号，低电平时选择前64列 16.CS2 片选择号，低电平时选择后64列 17.RET 复位信号，低电平有效。 18.VEE 输出15v电源给V0提供驱动电源 19.A 背光电源LED正极 20.K 背光电源LED负极,图5.LCD引脚图,56,带字库12864,带字库的12864的基本特性： （1）显示分辨率:12864点 （就是64行，每行128个点） （2）内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字（12864内部有一个CGROM，内容掉电可以存储，所以

21、汉字字库会存放在里面。满屏最多显示4*8=32个汉字）。 （3）内置 128个168点阵ASCII字符（12864一次最多可以显示4*16=64个ASCII字符）。 （4）通讯方式：串行、并口可选 （数据写入和读出可以是以串行的方式，也可以是以并行的方式。）,57,58,所以只要我们写入指令0 x01，整个屏幕就被清空了。,LCD初始化：,一般用指令0 x0c，开显示，关闭光标,既可以控制扩展功能，又可以控制绘图显示的指令！用0X30，基本指令集,59,指令0X06光标右移,60,1.汉字显示坐标,显示汉字一屏可以显示4*8=32个16*16的汉字。实物图对照下，把地址也表到实物图上去了。,6

22、1,操作的具体流程： A进入基本指令模式（指令16，指令为0 x30） B写入xy地址（地址需要查上表，用指令8，也就是写入DDRAM） C写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接把汉字存放在里面即可，存储的时候它就是以编码的形式。例如：uchar code dis1=“南京师范大学;） 例程代码： uchar code dis3 = “南京师范大学; void display_hz() Uchar I; Write_comd(0 x30);/基本指令 Write_comd(0 x80);/写在第一个位置上 For(i=0;i8;i+) Write_da(dis3i);/把数据送到端口

23、Delay_ms(5);/延时一会 ,62,2.ASCII显示坐标：,它的坐标和汉字的坐标是一样的，只不过一个汉字的位置可以放两个ASCII码字符。因为前者为16*16后者为16*8，这样一行可以显示16个ASCII码了。在显示一串字符穿的时候，给一个起始地址，屏幕就会依次显示出来（自动加一功能）。,操作的具体流程： A进入基本指令模式（指令16，指令为0 x30） B写入xy地址（地址需要查上表，用指令8，也就是写入DDRAM） C写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接把ASACII码存放在里面即可，存储的时候它就是以编码的形式。例如：uchar code dis1=SH;）,63,例程代码： uchar code dis2 = SH; void display_ascii() Uchar I; Write_comd(0 x30);/基本指令 Write_comd(0 x80);/写在第一个位置上 For(i=0;i2;i+) Write_da(dis2i);/把数据送到端口 Delay_ms(5);/延时一会 ,64,并行写资料到模块：,时序图：,65,写指令： void write_cmd(u