液晶显示模块设计

河南工业大学毕业设计说明书班级：05353班*****指导老师：韩全立2008.5.20月1日毕业设计任务书题目：液晶显示模块设计一．目的与性质：利用51系列单片机，设计一个LCD液晶显示模块，要求能够实现LCD 液晶显示器的基本功能。

通过此设计达到进一步理解和运用单片机技术的功能。

二．设计任务与要求：1.学习单片机的相关知识2.设计一个LCD液晶显示系统，要求能够该系统的基本功能。

3. 编写并调试相关程序三．参考文献：1.查阅相关资料，根据以上任务与要求，完成总体方案设计；2.画出系统电路原理图（用porel完成）;3.编写相应程序,并在试验装置上调试通过;4.设计说明书10000字以上;四．指导老师：韩全立五．设计学生：05353班张龙08.5.20前言显示数字和有限个英文字符，不能显示汉字，显示内容不直观，操作人员只能根据约定格式了解显示内容。

而LCD则可显示各种汉字和图形，能实现中文菜单显示，便于操作，并且功耗低。

因此LCD得到广泛应用。

用LCD显示汉字时，一般采用自制汉字模和汉字编码，当显示内容较多时，字模库容量很大，汉字的编码亦很难记住，给编程造成困难，当显示内容改变时，字模库也要作相应变化，工作量大在电目前常用的小型显示器有LCD和LED ，LED显示器只能子产品设计中，人机交互显示界面是必不可少的工作，目前一般使用的液晶显示器均为七段笔划式，只能显示数字和少量字符，功能往往受到局限，对于较复杂的字符或图形则无能为力。

而LCD智能型显示模块则是一种低功耗、低损耗、低价值的显示器件，它不但可以显示各式各样的字符、汉字和图形，同时具有可编程能力，且与单片机接口方便，基于以上优点，LCD 智能显示模块获得了广泛的应用。

液晶作为一种显示器件，以其特有的优势正广泛应用于仪器、仪表、电子设备等低功耗产品中。

以往的测控仪器的显示部分大都采用LED式液晶显示屏进行参数设定和结果显示，其显示信息量少、形式单一、人机交互性差、操作人员要求较高。

而液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程驱动等其他显示方式无法比拟的优点，不仅可以显示数字、字符，还可以显示各种图形、曲线、及汉字，并且可实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能；人机界面更加友好，使用操作也更加灵活、方便，使其日益成为智能仪器仪表和测试设备的首选显示器件。

LCD 可分为段位式LCD、字符式LCD 和点阵式LCD。

其中，段位式LCD 和字符式LCD 只能用于字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式LCD 不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动，动画功能，分区开窗口，反转，闪烁等功能，用途十分广泛。

目录第一章系统组成与电路原理 (6)第二章硬件介绍 (4)第一节显示模块LM12864 (9)第二节单片机与WGM-12832液晶的接口电路 (10)第三节工作原理与原理图 (11)第三章硬件与软件介绍 (11)第一节硬件介绍 (11)第二节软件介绍 (10)第三节显示软件设计 (11)第四章重要电路的设计 (21)结束语 (34)第一章系统组成与电路原理本系统主要由三部分组成，分别为单片机，LCD模块和FLASH字库，图1所示是该系统的硬件原理框图，由于显示所需要占用的资源过多（本设计采用的是16×16点阵，每个汉字存储需要32个字节），而单片机内部RAM资源及其有限，所以系统设计时有必要扩展—FLASH存储器，I2C接口主要负责通讯，该接口具有通讯速度较快，器件之间电气部分设计较好等特点，可以使接口部分达到设计标准。

一般情况下，LCD液晶显示器件的驱动是通过建立一定电压的电场来实现的。

由于LCD通常需要一个负电压的驱动电源。

汉字的显示原理◇汉字显示的实现ST7920可以分别控制显示三种字型，分别是CGROM（自带字库），HCGROM和CGRAM（自编字库）的字型。

在液晶屏上显示8×16点阵的字符和16×16点阵的汉字时，首先要按照系统的要求完成显示光标的位置和显示方式等功能设置，这由指令寄存器完成；然后向数据寄存器（DDRAM）中写入相应字符或汉字的位元资料（可认为是字符地址）以便在LCD上显示。

具体说来（本文以CGROM字符为例），显示半宽字型的数字、英文、符号等ASCII时，先根据功能需要向指令寄存器写功能设置，再将8位的位元资料写入到DDRAM即可，范围为00H～07FH 的编码。

显示中文字型时，也是先向指令寄存器写功能设置，将16位的位元资料写入到DDRAM中，在写入位元资料的时候，先写高八位，再写低八位，并且是连续输入。

起首地址应该是个半宽数字字符的偶数倍，否则系统将把半宽的数字字符的编码默认为汉字的高位元组，使显示产生错误。

所以，在半宽字型和中文字型混合显示的时候，如果遇到在奇数个半宽地址显示时，通常是用占半宽字节的空格来跳过。

单片机控制芯片采取分层管理，分别由 E1、E2控制。

两芯片共用RS、和数据传输线，在同一时刻，芯片的使能端E1、E2只能有一个为下降沿触发有效，当使能信号有效的时候，RS、和数据传输线好象就只与该使能的芯片相连，实现分时使用，占用较小的资源开销。

在使能信号到达的情况下，RS、和数据传输线的关系如图5所示。

汉字一般是以点阵式存储的，如16×16，24×24点阵，汉字的字模其实是汉字字形的图形化，所谓16点阵字模，就是把汉字写在一个16×16的网格内，汉字的笔划通过某网格时该网格就对应1，否则该网络对应0，这样，每一网络均对应1或0，把对应1的网格连起来看，就是这个汉字，汉字就是这样通过字节表示其点阵存储在字符字库中的，为了方便查找所需汉字的点阵，每个汉字都与一个双字节的内码一一对应，通过汉字的内码可以计算出它的点阵起始字节。

现以16点阵为例来进行说明，首先，可由内码计算出他在汉字库中的区位码，其计算公式为：B Q =Bn1-160 Bw=Bn2-160式中，BQ表示区码，Bw为表示位码，而Bn1和Bn2则分别表示内码的第一字节和内码的第二字节。

当这些区位码被计算出来之后，就可以用区位码得到它在汉字库中字模第一个字节的位置，即：（BQ×94+Bw）×32这样，接下来就可以向连续读出由32个字节组成的该字的点阵数据。

第二章主要器件介绍第一节显示模块LM12864LM12864 是内置了HD61202U控制器的128×64点阵式液晶显示器，LM12864的显示区域被分为左右两个区，均为64×64大小，左右区的选择由CSA 和CSB的组合来决定，当CSA、CSB的组合为01时，选择左区，当二者的组合为10时，选择右区，二者组合为00或11时均无效，LM12864内置的HD61202U为一可编程器件，通过对HD61202U控制器的编程可以实现液晶显示器的各种功能，所有显示功能均可由指令控制实现，本系统共有7条指令。

◇ FLASH存储器串行Flash存储器以其体积小、密度高、功耗低、操作易而备受青睐，本文简单介绍了MEGAWIN公司生产的Flash存储器MM36SB020E，MM36SB020E为2M×8BIT串行FLASH，大小为256KBYTE，接线方式可采用2线和3线制，器件的忙判断可以由内部的状态寄存器来判断，也可以通过外部引脚BUSY来判断，可以说，该 FLASH不仅操作十分简单，并且可以适用于多个设计方案。

通常可以把汉字库放在FLASH里，典型的汉字库可选用UCDOS 下的字库，（如16点阵字库HZK16），但需要256KB空间，读取也很不方便，鉴于实际应用中需要的汉字非常少，因此可以自己制作小的汉字库，在这个小字库里只包含系统需要的汉字，需要显示某个汉字时，先算出它的区位码，再求出点阵起始位置，接着从FLASH中顺序调出该字的点阵数据并存在缓冲区里，最后依次送往LCD显示，以描出该字。

第二节单片机与WGM-12832液晶的接口电路AT89S51和液晶WGM-12832模块的接口电路如图2所示。

由于WGM-12832采用串口通信，外接引脚较少，与单片机连接采用直接连接的方法，即用I／O口直接与LCD数据线和控制线相连，其特点是简单、直观、操作方便。

在此电路中，采用软件模拟液晶的时序，达到正确显示的目的。

第三章硬件设计与软件设计第一节硬件设计这里着重介绍液晶显示器与单片机的接口技术。

有关MGLS12864图形液晶引脚功能及控制器HD61202的接口时序波形，可查看图形液晶显示器产品有关手册。

单片机可以通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式、I/O设备访问形式控制该液晶显示模块。

本文以华邦公司的W78E58为例,它是51系列单片机兼容的微控制器，其内部有32KB的FLASH EEPROM,用户编制的程序及需要显示的英文字母、数字、汉字、曲线和图形都可以存储在里面，免去了扩展外部存储器的麻烦，使得以W78E58单片机为核心的控制系统电路更简单。

因此十分适用于液晶显示。

MGLS12864与W78E58单片机接口电路如图1所示。

该图采用直接访问方式，单片机通过低位地址A2控制CSA；A3控制CSB，以选通液晶显示屏上各区的控制器HD61202；同时W78E58用地址A1作为R/W信号控制数据总线的数据流向；用地址A0作为D/I信号控制寄存器的选择；E信号由W78E58的读信号/RD和写信号/WR合成产生；另外单片机的复位脚(9脚)经反相器后连接到液晶显示器复位脚(17脚 /RST),当单片机上电复位或手动复位时, 液晶显示器同时也复位；从而实现了W78E58对内置HD61202图形液晶显示器模块的电路连接。

电路中LCD电源控制端VO是用来调节显示屏灰度的，调节该端的电压，可改变显示屏字符、图形的颜色深浅。

WGM-12832模块主要硬件结构框图如图1所示。

WGM-12832共有7个外接引脚，其采用串口发送指令和数据，优点在于满足显示目的的同时，占用很少的CPU引脚资源。

因此，在很多低端CPU的引脚较少时，也能驱动WGM-12832液晶，满足了不同微系统的需求单片机对液晶显示模块的操作可分为两部分,即左半屏和右半屏操作。

下面是根据图1的连接确定对应左半屏（前64×64）和右半屏（后64×64）操作地址：CWADR1 EQU 0004H 左半屏写指令代码地址 DWADR1 EQU 0005H 左半屏写显示数据地址CRADR1 EQU 0006H 左半屏读状态字地址 DRADR1 EQU 0007H 左半屏读显示数据地址CWADR2 EQU 0008H 右半屏写指令代码地址 DWADR2 EQU 0009H 右半屏写显示数据地址CRADR2 EQU 000AH右半屏读状态字地址 DRADR2 EQU 000BH 右半屏读显示数据地址。