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1、162 LCD 字符式液晶显示设计摘 要在本课题中，主要介绍了 LCD 的工作原理，LCD 的参数，LCD 的驱动方法，在硬件部分首先介绍了 AT89C51 单片机引脚及各功能，并对硬件原理连接图经行了分析，在软件设计部分首先设计了软件流程图，然后利用流程图编制了程序,编译连接此程序，然后进行了运行，实现了在液晶显示器上显示字符，当用系统键盘输入数字键“0F ”，液晶显示器上第二行自左向右显示该键入的数值。按功能键，液晶显示器清屏显示待令符“P”。关键词：LCD，字符型，AT89C51 单片机目 录1 绪论 .11.1 课题描述.12 LCD 的相关介绍 .22.1 LCD 的基本工作原理 .
2、22.2 LCD 的基本参数 .32.3 LCD 引脚功能说明 .32.4 LCD 的 驱动方法 .43 硬件设计 .53.1 AT89C51 功能简介 .53.2 硬件设计原理图及分析 .74 软件设计过程 .84.1 程序流程图 .84.2 软件设计程序 .9总结 .17致谢 .17参考文献 .191 绪论1.1 课题描述在本课题主要是要实现 162 LCD 字符式液晶显示，要完成此课题，首先要弄懂LCD 的原理及参数设置，先进行了 89C51 应用系统的一些设计，162LCD 显示器的驱动设计，如一些晶振电路和上电复位电路的设计等等，当硬件电路设计好后，然后编制程序，控制并实现相应课题要
3、求。LCD 显示器是绿色节能显示器，在很多智能仪器仪表中广泛使用，LCD 显示器可分为三种：外形像 LED 数码管的笔段字符显示 LCD，点阵字符型 LCD 和点阵图像型LCD 前两者是用来显示数字或 ASCII 码的，后者用来显示图形图像的。液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，是利用液晶经过处理后能够改变光线传输方向的特性，达到显示字符或者图形的目的。这类显示器具有体积小、重量轻、功耗极低、显示内容丰富等特点，在单片机应用系统中有着日益广泛的应用。 2 LCD 的相关介绍2.1 LCD 的基本工作原理LCD 俗称液晶显示器，它是利用一种叫液晶的物体在加电压的条件呈现不规则特性
4、，对光产生不同的反射效果已达到显示目的，液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物，如果把它加热，会呈现透明液体状态，把它冷却，则会出现结晶颗粒的浑浊固体状态，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
5、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部的电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。按物理结构，液晶显示器可分为以下四种：扭曲向列型，超扭曲向列型，双层超扭曲向列型，薄膜晶体管型。前三种类型在显示与原理上有很多共性。LCD 的内部结构原理，由于液晶的“四壁效应”，在定向膜的作用下，液晶材料的分子在正背玻璃板电极上呈水平排列，但排列方向互为正交，而玻璃电极之间的分子成连续扭转过渡，这样的构造能使晶体对光产生旋光作用，使光的方向旋转 90，所以说，LCD 显示器属于非主动发光的光源，为了能够看到 LCD 显示器中的字符后者图形，必须在
6、光线充足的地方，或为 LCD 提供主动的发光源。为了夜间能够使用 LCD显示器，目前绝大多数 LCD 显示器都带有背光板。液晶显示分为正显示与负显示两种方式：正显示是把上偏振片和下偏振片制成 90夹角，负显示是把上下偏正片的方向制成一致。LCD 显示器工作原理如图 1 所示，当外界主动发光源的光线通上偏振片后形成偏光，偏震方向为垂直方向。然后次偏振光通过液晶材料之后被旋转 90，此时光线的偏振方向为水平，此方向与下偏振方向一致，因此此光线能够穿过先偏振片而达到反射板。最后该光线的反射光线沿原路返回，从而使 LCD 显示器呈透明状。当在液晶盒的上下电极间加上一定电压后，电极部分的液晶分子转为垂直
7、排列，从而失去旋光性。因此，从上偏振片入射的光不能被旋转，当此偏振光到达下偏振片时，被下偏振片吸收，无法到达反射板形成反射光，所以成黑色。外界光源 上偏振片 液晶盒 先偏振片 反射面图 1 LCD 显示器工作原理示意图2.2 LCD 的基本参数162LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图 2 所示：图 2 162LCD 尺寸图162LCD 主要技术参数：显示容量:162 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:2.954.35(WH)m
8、m2.3 LCD 引脚功能说明1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 1 所示:编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据2 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据5 R/W 读/写选择 13 D6 数据6 E 使能信号 14 D7 数据7 D0 数据 15 BLA 背光源正极8 D1 数据 16 BLK 背光源负极表 1：引脚接口说明表第 1 脚：VSS 为地电源。第 2 脚：VDD 接 5V 正电源。第 3 脚：VL 为液晶显
9、示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，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。第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第 5 脚：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。当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。第 15 脚：背光
10、源正极。第 16 脚：背光源负极。2.4 LCD 的驱动方法162LCD 显示器的驱动可以采用直流电或交流电，但由于 LCD 在受直流电压偏置时会发生电化学分解反应，使它的寿命大大衰减，因此在实际应用中，不管 LCD 是显示还是熄灭，加在他两端的电压通常是交流电压信号，使得在显示时，LCD 两端的电压差为一交变电压，在熄灭时 LCD 两端电压差为 0。由 LCD 组成的显示器，由字符显示器和图形显示器之分，字符显示器又分为笔段字符型显示器和点阵字符型显示器。在应用中，LCD 驱动通常分为静态驱动和动态驱动。在静态驱动中，每一段或点都需要一个控制引脚，这在显示位数不多时还比较方便，但对多位或点阵就必须用动态驱动方式。 在实际应用中，不论笔段字符还是点阵字符显示，豆科采用集成电路芯片作为驱动，这样有利于简化电路，提高可靠性。3 硬件设计3.1 AT89C51 功能简介 AT89C51 是带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ EPEROM）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器（俗称单片机）。该单片机与工业标准的 MCS51 型机的指令集和输出引脚兼容。AT89C51 将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，为很多嵌入式控制提供了灵活性高且价格低廉的方案。 AT89C51 的主要特性如
