基于单片机的LCD显示系统的设计论文 (2)

基于单片机的LCD显示系统设计

1 系统概述

1.1 系统设计任务、目的和意义

课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象. 《单片机课程设计》是继《电子技术》、和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。

本设计的大致要求为：1、设计12864LCD与单片机的显示接口电路；2、至少设置两个按键，按下不同的按键，显示不同的容，要求所显示容为汉字。

随着社会的发展，趣来趣多的地方需要应用显示功能，各种数字显示仪器中的显示、广告牌、数码产品等，传统的数码管显示已经远远不能满足各行各业的需求。基于单片机的LCD显示是一种用单片机来控制的一种显示系统，它不仅能显示种各数字、字母、还能显示各种字体的汉字以及一些简单的图象，使用起来极为方便，只要通过对单片机写入一定的程序来控制LCD的显示即可完成，根据程序的不同而产生不同不效果以满足各种不同需求。

1.2 LCD显示原理

LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。

背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，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。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分

子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。

1.3 单片机及LCD 选型

此设计是通过单片机来控制LCD 来显示一些要求的汉字，如学院、电气工程系、零八电本二班等字样。单片机种类繁多，由于上课学习的是51系列的单片机，着重介绍了89C51，故对此类型的单片机比较熟悉，故在此设计中选用的单片机为AT89C51，方便操作和进一步学习加深。对于LCD ，此设计的要求要用128×64的LCD ，同时

由于AMPIRE12864LCD 的资料比较容易得到，且比较通俗易懂，便于快速上手，所以就选用AMPIRE12864LCD 用来作为显示。 1.4 系统总设计框图

此设计的总设计框图如下：

图

1.1 总设计框图

2 系统硬件设计

2.1 硬件的选择

在此设计中用到的元件列表如下：

表2-1 元件列表

2.2 AMPIRE12864LCD简介

2.2.1 主要参数

2.2.2 引脚简介

2.2.3 主要指令代码

指令码功能

0B8H+页码（0～7）设置数据地址页指针

40H+列码（0～63）设置数据地址列指针

2.2.4 读时序

图2.1 读时序图

2.2.5 写时序

图2.2 写时序图

2.3 主要电路模块简介

本硬件电路主要由四大模块组成：主芯片模块；晶振和复位电路模块；控制接钮模块；显示电路模块。

2.3.1 主芯片模块

XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端。在片，它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。XTAL2：接外部晶振和微调是容的一

端。在89C51片它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体的固有频率。若须采用外部时钟电路，则该引脚悬空。要检查89C51的振荡电路是否正常工作，可以用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。RST：AT89C51的复位信号输入引脚，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。ALE：允许地址锁存信号端。当89C51上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。CPU 访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。PSEN：访问外部程序存储器选通信号,低电平有效。当89C51由片外程序存储器取指令时，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA：该引脚为低电平时,则读取外部的程序代码来执行程序。P0、P1、P2、P3：8位并行输入输出口。每个端口都是8位准双向口，共占32只引脚。每一条都能独立地用作输入或输出。每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱器和输入缓冲器。作输出时，数据可以锁存；作输入时，数据可以缓冲。图如图2.3。

2.3.2 复位和晶振电路模块

上部分为晶振电路。89C51芯片部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1 ，输出端为XTAL2，两个跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。电容器通常取30pF左右，可以稳定频率并对振荡频率有微调作用。下部分为手动复位和上电自动复位组合的复位电路。上电自动复位是在加电瞬间电容通过充电来实现。在通电瞬间电容通过电阻充电，RES端出现正脉冲，用以复位。只要电源的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。所谓手动复位，是指通过接通一按钮开关，使单片机进入复位状态。系统上电运行后，若需要复位，一般是通过手动复位来实现的。图如图2.5。

2.3.3 控制按钮模块

上方的按钮为常规显示汉字的按钮，一按下一行容就以常规方式显示出来。再按一次则接着常规显示下一行，每次按下只显示一行。下方的按钮为滚动显示汉字的按钮，一按下一行容就以滚动方式显示出来，再按一次显示下一行，每次按下只显示一行。按上键，所连引脚出现下降沿，此起外部中断0，当出现外部中断0，则产生一个常规方