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1、河南理工大学河南理工大学河南理工大学微机原理与单片机课程设计微机原理与单片机课程设计报告报告题目：基于单片机题目：基于单片机 LCD 液晶动态显示液晶动态显示姓 名： * 学 号： * 专业班级： 电气 12* 指导老师： 张宏伟 所在学院：电气工程与自动化学院201*年 4 月 14 日摘要摘要如今，科技进步给我们的生活带来了很大的变化。液晶显示设备越来越多，各种各样的液晶显示产品走进我们生活中。液晶显示器由于具有低压、微功耗、显示信息量大、体积小等特点，在移动通信终端、便携计算机、GPS 卫星定位系统等领域有广泛用途，成为使用量最大的显示器件。液晶显示控制器作为液晶驱动电路的核心部件通常由
2、集成电路组成，通过为液晶显示系统提供时序信号和显示数据来实现液晶显示。本设计主要是以 AT89C51 单片机为控制设备，AMPIRE128*64 液晶显示器为显示设备，实现的一个可以显示静态汉字、动态字符、片的液晶显示设计。引入密码锁功能，通过键盘和密码锁的配合，实现控制显示内容与显示效果。通过设置字模提取软件的相关参数值，再根据 AMPIRE128*64LCD 的指令表及程序设计等提取所要用的汉字、字符、片程序送往液晶显示器显示，并可做一些灵活的动态显示变换，提升显示效果。并能通过设置密码和键盘控制显示内容和提示语。其中，时钟电路和复位电路是单片机中最为基础的两个电路。当键盘中按键数量较多时
3、，为了减少 I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口就可以构成 4*4=16 个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显。本设计在 Keil 软件下，采用的是 C 语言进行软件设计，C 语言使用助记符、符号、和数字等来表示指令的程序语言，具有容易理解和记忆且通用性强，设计方便等优点。此次设计利用Proteus 软件进行仿真验证了实验的正确性。本次课程设计较好的实现在液晶显示器 AMPIRE128*64 LCD 显示器上显示汉字、片等，并且实现密码和键盘控制，具有现实使用价
4、值。 目录目录1.概述概述3 1.1 LCD 液晶屏简介3 1.2 LCD 工作原理3 2.系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计.4 2.1 设计的目标和功能.4 2.2 设计的总体思路42.3 框4 2.4 硬件部分原理.5 2.5 控制电路部分.5 2.5.1 单片机简介.5 2.5.2 单片机功能.5 2.5.3 单片机引脚排列.6 2.5.4 单片机在本次实验中所用到的引脚说明.6 2.6 时钟电路部分7 2.7 复位电路部分7 2.8 LCD 显示部分8 2.9 矩阵键盘部分.9 2.9.1 矩阵键盘外形.9 2.9.2 矩阵键盘工作原理.10 2.9.3 矩阵键盘扫描方法行
5、扫描法.103.软件部分软件部分.11 3.1 软件部分流程11 3.2 LCD 液晶动态显示的基本性能指标.11 3.2.1 12864 内部功能器件及相关功能11 3.2.2 主要参数.13 3.2.3 读写操作时序13 3.3 AMPIRE128*64 的指令系统.14 3.4 字模提取软件的应用.16 4.PROTEUS 软件仿真软件仿真.18 5.课程设计体会课程设计体会19 6.参考文献参考文献.19 附附 1 1：源程序代码：源程序代码20 附附 2 2：系统原理：系统原理361. 概述概述随着科技的高速发展，液晶显示设备越来越多，各种各样的液晶显示产品走进我们生活中。从手机到电
6、脑显示器，从掌上电脑到平板电视。无处没有液晶显示技术的身影。液晶显示器由于具有低压、微功耗、显示信息量大、体积小等特点，在移动通信终端、便携计算机、GPS 卫星定位系统等领域有广泛用途，成为使用量最大的显示器件。液晶显示控制器作为液晶驱动电路的核心部件通常由集成电路组成，通过为液晶显示系统提供时序信号和显示数据来实现液晶显示。本文以 AT89C51 单片机为控制设备，AMPIRE128*64 液晶显示器为显示设备，实现的一个可以显示静态汉字、动态字符、片的液晶显示设计。1.1 LCD 液晶屏简介液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。LCD 是由两个
7、相互垂直的极化滤光片构成，所以在正常情况下应该阻断所有试穿透的光线。但是，由于两个滤光片之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光片后，会被液晶分子扭转 90 度，最后从第二个滤光片中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光片挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。当然，也可以改变 LCD 中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于液晶屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电将光线阻。1.2 LCD 工作原理屏幕能显示的基本原理就是在两块平行板之间填充液晶材料，通过电压来改变液晶材料内部分子的排列状况，以达到遮光和
8、透光的目的来显示深浅不一，错落有致的像，而且只要在两块平板间再加上三元的滤光层，就可实现显示彩像。2. 系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计2.1 设计的目标和功能本设计采用 AT89C51 模拟仿真，要求设计 12864 液晶显示与单片机的显示接口电路，显示简单的静态汉字，片以及由多个片组成的简单动画。还可实现密码锁的功能。2.2 设计的总体思路液晶显示器 12864 的控制器 KS0108 可以显示字母、数字符号、中文字型及自定形显示，只要一个最小的微处理系统，将液晶显示模块的接口作为I/O 设备直接与之连接，就可以进行控制液晶显示器和数据传输，从而达到理想的显示效果。使用 P2
9、口给液晶显示器提供控制信号，P0 口给液晶显示器传送数据。12864 液晶显示器的控制信号有 PSB、RS、R/W、E，其中 RS、E、 R/W分别对应接在 AT89C51 的 P2.0、P2.1、P2.2、上，在本次设计中采用并行接口，故 PSB 接高电平，而 8 位数据口 DB0DB7 对应接在 P0 口上。背光灯的电源正极、液晶显示器模块的电源正极以及 LCD 驱动电压输入端都接在+5V 的稳压电源上。背光灯负极和模块的电源负极统一接地。液晶显示器模块的复位脚连接开关按纽与地相连。选择按键接高电平，即可实现单片机对液晶显示汉字的控制。2.3 框此设计控制系统由 AT89C51 单片机芯片
10、、LCD 显示电路、复位电路、晶体振荡电路和按键组成，如 2.3 所示：LCD 显示器矩阵键盘AT89C51单片机复位电路时钟电路 2.3 总设计框2.4 硬件部分原理单片机最小系统主要由单片机 AT89C51、电源电路、复位电路、时钟电路组成。 2.4 硬件部分原理2.5 控制电路部分2.5.1 单片机简介AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8
11、 位中央处理器和 Flash 存储单元，AT89C51 单片机在电子行业中有着广泛的应用。2.5.2 单片机功能其主要功能特性有以下几点： （1）与 MCS-51 产品指令系统完全兼容 （2）4k 字节可反复擦写(大于 1000 次）Flash ROM； （3）32 个可编程 I/O 口线； （4）128x8bit 内部 RAM； （5）2 个 16 位可编程定时/计数器中断； （6）时钟频率 0-24MHz； （7）可编程 UART 串行通道； （8）6 个中断源； （9）三级加密程序存储器； （10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能； （11）有 PDIP、PQFP、TQFP
12、及 PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求。2.5.3 单片机引脚排列AT89C51 为 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc51 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等。其引脚如 2.5.3 所示。 2.5.3 AT89C51 引脚2.5.4 单片机在本次实验中所用到的引脚说明XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：反向振荡器的输出。 EA：在
13、 FLASH 编程期间，加编程电源（VPP） 。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。P0 口：数据口可以被定义为数据/地址的低八位，能够用于外部程序/数据存储器。作通用 I/O 口使用时，加上拉电阻。 P1 口：控制按键，标准输入输出 I/O 口，P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入。 P2 口：控制液晶，既可用于标准输入输出 I/O，也可用于外部或数据存储器程序存储器访问时的高八位地址。 P3.2 /INT0：控制中断，外部中断 0 输入。2.6 时钟电路部分单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚 XTAL1 和X
14、TAL2 分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得到的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。 2.6 振荡电路利用晶体本身的特性，可以利用晶振与电容搭建振荡电路与 AT89C51 引脚XTAL1 及 XTAL2 相连，向单片机提供一个频率定度较高的时钟脉冲。 电路中电容典型值通常选择 30pF。电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体振荡频率的范围通常是在 1.2-12MHz。晶体频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。2.7 复位电路部分单片机在启动运行时，都需要先复位，它的作用是使 CPU 和系统中的其他部件都处
15、于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。MCS-51 系列单片机本身，一般不能自动进行复位，必须配合相应的外部电路才能实现。复位电路的作用就是使单片机在上电时能够复位或运行出错时进行复位状态。2.7 复位电路AT89C51 的复位引脚 RST 外接开关复位电路，当电路工作后，闭合开关，只要在 RST 引脚上出现 2 个机器周期以上的高电平，单片机即可复位。若 RST始终保持高电平，则可对 AT89C51 循环复位。 通过外部复位电路给电容 C 充电加至 RST 引脚一个短的高低电平信号，此信号随着 Vcc 对电容 C 的充电过程而逐渐回落，即 RST 引脚上的高电平持续时间取决于电容 C
16、的充电时间，因此为保证系统能可靠地复位，RST 引脚上的高电平必须维持足够长的时间。2.8 LCD 显示部分本系统采用液晶显示模块 AMPIRE128X64,为单 LCD，其外形如 2.8.1 所示。屏幕分为两半控制，控制引脚为 CS1 和 CS2，数据通过移位寄存器输入。通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀,如 2.8.2 所示。 2.8.1 AMPIRE128*64 外形 2.8.2 旋光光阀其引脚及其功能如表 2.8.3 所示表 2.8.3 AMPIRE128*64 的引脚管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述1CS1H/LH:选择芯片（右半屏）信号2CS2H/LH:选择芯片（左半屏）信号3GND0电源地4VCC+5.0V电源电压5PSBH/LH：并口方式 L
