西华大学智能化电子系统设计——单片机液晶显示.doc
《西华大学智能化电子系统设计——单片机液晶显示.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《西华大学智能化电子系统设计——单片机液晶显示.doc(27页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、目录目录 1 前言(绪论)前言(绪论)1 1.1单片机液晶显示设计课题背景1 1.2单片机液晶显示的意义1 1.3课题完成的功能 .2 2 总体方案设计总体方案设计3 2.1 方案比较.3 2.2 方案论证.4 2.3 方案确立.4 3 单元模块设计单元模块设计.5 3.1 各单元模块功能介绍5 3.2 特殊器件的介绍11 3.3 各单元模块的联接12 4 软件设计软件设计 .13 4.1 功能实现.13 4.2 主程序流程图.16 5 系统调试系统调试 .17 5.1 系统硬件调试.17 5.2 系统软件调试.17 5.3 系统仿真调试结果 .18 6 结论结论.19 7 总结与体会总结与体
2、会20 7.1 设计小结.20 7.2 收获体会.20 7.3 致谢.21 8 参考文献参考文献 22 附录附录 1 相关设计图相关设计图23 附录附录 2 元器件清单元器件清单24 附录附录 3 相关设计软件相关设计软件 25 第 页1 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 1 前言(绪论)前言(绪论) 1.1单片机液晶显示设计课题背景单片机液晶显示设计课题背景 单片机液晶显示主要是指单片机以及由单片机驱动的点阵式液晶显示屏所组成的 一个显示系统。液晶显示器与 CRT(cathode-ray tube,阴极射线管)、LED (light- emitting diode,发光二级管)或等
3、离子显示器相比是一种低功耗的平面显示器件。它 在车内广告、在型智能广告、可视电话、仪表盘、空调、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(Liquid Crystal Display 液晶显示屏)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。由于物探仪器的多功能化、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
4、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单片机液晶显示的意义单片机液晶显示的意义 社会意义: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。近几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 57 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
5、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、手机上的显示屏就是点阵型 LCD。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。 现实意义:我们选择的字符移动显示,是基于 LCD1602 液晶显示屏,在 AT89C52 单 片机实验系统上实现。利用本次课程设计,完成 1602LCD 字符移动显示的设计,我们 希望能够触类旁通,灵活应用其他型号的液晶显示器。将来如果有机会从事这方面的 第 页2 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 工作,要运用的液
6、晶显示器不一定是 LCD1602,但这次毕业设计中学到的东西为此打下 了良好的基础,相信自己能做好这方面的工作。 1.3课题完成的功能课题完成的功能 本设计是基于 AT89C52 芯片单片机为主控芯片,结合 1602 液晶显示模板等外围电 路,通过软件程序,来实现液晶显示移动字符。以及控制显示内容的水平移动。 用 LCD 显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由 68 或 88 点阵组成,既要找到 和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节,还要使每字节的不同位为“1” , 其它的为“0” ,为“1”的点亮,为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于 内带字符发生器的控制器来说
7、,显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方 式,根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址,设立光 标,在此送上该字符对应的代码即可。 第 页3 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 2 总体方案设计总体方案设计 2.1 方案比较方案比较 本设计主要是通过控制 AT89C52 单片同的引脚来控制 LCD1602 显示给定的符号、字 母、数字,以及控制显示内容的垂直移动和水平移动。由于 LCD1602 的字符有相应的 字符代码,不用编写字库,因此在设计时对方案的选择就只考虑单片机与显示器的数 据传送类型,即串行通信和并行通信。 方案一:串行通信 串行通
8、信是反映一个数据的所有位按一定的顺序和方式,一位一位地通过串行输入 /输出口进行传送。由于串行通信是数据的逐位顺序传送,在进行通信时,只需一根传 输线,其传送的数据位多且通信距离长。串行通信方式如图所示。 图 2.1 串行通信方式 方案二:并行通信 采用并行传送方式在微机与外部设备之间进行数据传送的接口叫并行接口。主要特 点:一是同时并行传送的二进位数就是数据宽度;二是在计算机与外设间采用应答式 的联络信号来协调双方的数据操作。传送的数据位 1-128 位,一般为 8 位。单片机与 外部设备之间也通常采用 8 位并行 I/O 接口进行短距离的通信其传输距离近,传送方 式单一,每次传送一个字或一
9、个字节。并行通信方式如图所示。 图 2.2 并行通信方式 第 页4 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 2.2 方案论证方案论证 1.串行传输是将组成字符的各位串行地发往线路。 其主要特点: (1)传输速度较低,一次一位; (2)通信成本也较低,只需一个信道。 (3)支持长距离传输,目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。 串行数据传输时,数据是一位一位地在通信线上传输的,先由具有几位总线的计算机 内的发送设备,将几位并行数据经并-串转换硬件转换成串行方式,再逐位经 传输线 到达接收站的设备中,并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式,以供接收 方使用。串行数据传输的速度要比并
10、行传输慢得多,但对于覆盖面极其广 阔的公用电 话系统来说具有更大的现实意义。 2.并行传输是将 字符编码的各位(比特)同时传输。 其主要特点: (1)传输速度快:一位(比特)时间内可传输一个字符; (2)通信成本高:每位传输要求一个单独的信道支持;因此如果一个字符包含 8 个 二进制位, 则并行传输要求 8 个独立的信道的支持; (3)不支持长距离传输:由于信道之间的电容感应,远距离传输时,可靠性较低。 并行通信传输中有多个数据位,同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位 通过 对应的数据线传送给接收设备,还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收 到这些数据,不需要做任何变换就可直接使用
11、。并行方式主要用于近距离通信。计算 机内的总线结构就是并行通信的例子。这种方法的优点是传输速度快,处理简单。 2.3 方案确立方案确立 由于本设计的传输距离不远,所用 I/O 口不多,所以方案二既可满足课程设计的基 本要求又能充分发挥其优势,电路简单,易控制,所以采用该方案。 图 2.3 系统总体方框图 第 页5 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 3 单元模块设计单元模块设计 3.1 各单元模块功能介绍各单元模块功能介绍 (1)单片机模块 本控制系统以 AT89C52 单片机作为主控制器,因此,对于该单片机的主要结构和功 能必须要有一个详细的了解。下图为 AT89C52 管脚图: E
12、 X _L V D /P4.6/R S T 2 31 X 1 19 X 2 18 R E S E T /P4.7 9 P3.7/R D 17 P3.6/W R 16 P3.2/IN T 0 12 P3.3/IN T 1 13 P3.4/T 0/C L K 0 14 P3.5/T 1/C L K 1 15 P1.0/A D C 0/C L C K 2 1 P1.1/A D C 1 2 P1.2/A D C 2/E C I/R X D 2 3 P1.3/A D C 3/C C P0/T X D 2 4 P1.4/A D C 4/C C P1/S S 5 P1.5/A D C 5/M O S I 6
13、 P1.6/A D C 6/M IS O 7 P1.7/A D C 7/S C L K 8 P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0.3 36 P0.4 35 P0.5 34 P0.6 33 P0.7 32 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 N A /P4.4 29 A L E /P4.5 30 P3.1/T X D 11 P3.0/R X D 10 IC 7 S T C 12C 5A 16S 2或S T C 89C 52 图 3.1 AT89C52 管脚图 各引脚功能分类介绍: 1. V
14、cc:电源。 2. GND:地线。 3. P0:是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口时,每个引脚可吸入 8 个 TTL 输入。当把“1”写入 P0 口的引脚时,该引脚可以作为高阻输入。当访问外部程序 存储器和数据存储器时,P0 口也可以作为复用的低 8 位地址/数据总线。在此状态下, P0 口有内部上拉电路。P0 口也在 Flash 编程时,接受代码字节,而在程序校验期间, 输出代码字节。在程序校验期间需要外部上拉电路。 4. P1 口:是一个具有内部上拉电路的 8 位双向 I/O 口。P1 口的输出缓冲器能够吸 入/放出 4 个 TTL 输入。当对 P1 口的引脚写“1”的时
15、候,它被内部上拉电路拉高,并 能够做输入使用。作为输入时,由于内部上拉电路的作用,由外部拉低的 P1 口引脚放 出电流(IIL) 。此外,P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部计数输入 (P1.0/T2)和控制输入(P1.1/T2EX) 。 5. P2 口:是一个具有内部上拉电路的 8 位双向 I/O 口,P2 口 的输出缓冲器能够 吸入/放出 4 个 TTL 输入。当对 P2 口写引脚“1”时,它被内部上拉电路拉高,并能够 第 页6 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 做输入使用。此时,由于内部上拉电路的作用,由外部拉低的 P1 口引脚放出电流 (IIL) 。
16、当访问外部程序存储器及使用 16 位地址的数据存储器(MOVX DPTR)时,P2 口输出高 8 位地址。在这种情况下,当置“1”时,P2 口使用强大的内部上拉电路。当访问使用 8 位地址的外部数据存储器(MOVX RI)时,P2 口输出 P2 口锁存器的内容。 在 Flash 编程及程序检验期间,P2 口也接收高 8 位地址及一些控制信号。 6. P3 口:是一个具有内部上拉电路的 8 位双向 I/O 口,P3 的输出缓冲器能够吸入 /放出 4 个 TTL 输入。对 P2 口写引脚“1”时,它被内部上拉电路拉高,并能够做输入 使用。此时,由于内部上拉电路的作用,由外部拉低的 P1 口引脚放出
17、电流(IIL) 。 P3 口也提供 AT89C52 各种专用功能。 在 Flash 编程极检验期间,P3 口也接受一些控制信号。 7. RET:复位输入。当振荡器工作时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使 系统复位。 8. ALE/PROG:当访问外部存储器时,ALE(允许地址锁存)是一个用于锁存地址的 低 8 位字节的输出脉冲。在 Flash 编程期间,此引脚也用于输入编程脉冲(PROG) 。 在正常操作情况下,ALE 以振荡器频率的 1/6 的固定速率发出脉冲,它可以用做对 外输出时钟。然而要注意的是,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。 9.PSEN:外部程序存储器读
18、选通信号。每当 AT89C52 在对外面程序存储器读取指令 时,每个机器周期将 PSEN 激活两次。在此期间内,每当访问外部存储器时,将跳过两 个 PSEN 信号。 10. EA/VPP :访问外部程序存储器允许端。为了能够从外部程序存储器的 0000H 至 FFFF 单元中读取指令,EA 必须接地。然而要注意的是,若对加密位 1 进行编程,则 在复位的时候,EA 的状态在内部被锁存。执行内部程序 EA 应接 VCC。当选择 12V 编程 电源时,在 Flash 编程期间,这个引脚可接 12V 编程程序。 11. XTAL1:振荡器反向放大器输入端和内部时钟发生器的输入端。 12. XTAL2
19、:振荡器反向放大器输出端。 (2) 显示模块 在本设计中,我们采用的是 LCD1602 模块作为显示器。 第 页7 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 图 3.2 1602LCD 管脚图 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 下图所示: 图 3.3 1602LCD 引脚说明 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
20、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:背光源正极。 第 页8 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 第 16 脚:背光源负极。 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令,如
21、图所示: 图 3.4 1602LCD 控制指令 1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 (说明: 1 为高电平、0 为低电平) 指令 1:清显示,指令码 01H,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。 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
22、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。 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 5x7 的点阵字符,高电平时显 示 5x10 的点阵字符。 指令 7:字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8:DDRAM 地址设置。 第 页9 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 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。 指令 10:写数据。 指令 11:读数据。 图 3.
23、5 读操作时序 图 3.6 写操作时序 第 页10 西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 图 3.7 RAM 地址映射 (3)时钟电路模块 在引脚 XTAL1 和 XTAL2 外接晶体振荡器或陶瓷谐振振荡器,构成了内部振荡方式。 由于单片机内部有一个高增益反相放大器,当外接晶振后,就构成了自积振荡,并产 生振荡时钟脉冲。晶振通常选用 12MHZ 或 11.0592MHZ,如图 4 所示。 振荡周期:晶振的振荡周期,又称时钟周期,为最小的时序单位。 状态周期:振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内 CPU 的时钟周期。因 此一个状态周期包含 2 个振荡周期。 机器周期:1 个机器周期
24、由 6 个状态周期 12 个振荡周期组成,是计算机执行一种 基本操作的时间单位。 指令周期:执行一条指令所需的时间。一个指令周期由 1-4 个机器周期组成,依据 指令不同而不同。 (4)复位电路模块 复位引脚 RST 通过一个施密特触发器与复位电路相连,施密特触发器用来抑制噪 声。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。在每个机器周期的 S5P2, 施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次,然后才能得到内部复位操作所需要的 信号。本设计选择了按键复位如图, 在系统运行时,按一下开关,就在 RST 断出现一 段高电平,使时钟电路图器件复位。在 RST 上输入返回低电平以后,就退出复位状态
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 西华 大学 智能化 电子 系统 设计 单片机 液晶显示
链接地址:https://www.31doc.com/p-3322007.html