《基于单片机图形液晶显示器接口毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机图形液晶显示器接口毕业论文.doc（71页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 基于单片机图形液晶显示器接口毕业论文目录第一章绪论11.1 课题背景11.2 课题研究的目的和意义11.3 本课题在国外的研究状况与发展趋势21.4 论文的主要容3第二章单片机控制显示器系统总体设计42.1 关系统的设计任务与要求42.1.1系统的设计任务42.1.2系统的设计要求42.2 系统的构想与论证42.2.1 系统的构想42.2.2 系统的论证52.3 通信电路6第三章系统硬件设计83.1 硬件电路介绍83.2 单片机AT89C51的介绍83.2.1 单片机最小系统组成83.2.2 单片机系统存储器的扩展93.3 置CM12864-17控制的液晶显示模块的硬件特性123.4 CM1
2、2864-17与单片机的接口电路133.5 CM12864-17键盘接口设计133.5.1 独立按键接口143.5.2 按键去抖动14第四章系统软件设计164.1 设计思路164.2 实现功能164.3 系统时序164.3.1 单片机的时序图164.3.2 CM12864-17的读写操作时序图174.4 系统程序194.4.1 主程序流程图（如图4-5所示）204.4.2 判断状态字流程图（如图4-6所示）214.4.3 指令写入流程图（如图4-7所示）224.4.4 数据写入流程图（如图4-8所示）234.4.5 各功能子程序模块234.5 指令与接口管脚说明324.5.1 LCD模块的编程
3、324.5.2 各功能子程序模块（如表4-2所示）334.5.3 各功能子程序模块（如表4-4所示）35第五章软件仿真375.1仿真软件介绍375.1.1 Proteus与Keil的简介375.1.2 Proteus与Keil的整合仿真375.2 系统调试385.1.1 分步调试385.1.2 系统统一调试385.3 仿真结果38完毕语41致谢42参考文献43附录一系统电路原理图44附录二程序清单45附录三英文文献翻译5669 / 71 第一章 绪论1.1 课题背景当今是一个信息的时代，信息的重要性事不言而喻的，获取手段显得尤其重要。人们所承受的信息由70%来自于人的视觉，无论用何种方式获取的
4、信息最终需要有某种显示方式来表示。在当代显示技术中，主流的有LED显示屏与LCD液晶显示，而在这些显示技术中，尤其以液晶显示器LCD为代表的平板显示器发展最快、应用最广。LCD是典型的光电元件，它以材料科学为基础，综合利用了精密机械、光电与计算机技术，并正在微机械、微光学、纤维光学等前沿领域研究基础上，向高集成化、智能化方向发展。在小型单片机应用系统中，因对软件系统资源的要求相对低些，所以其数码管的显示大多采用动态扫描显示技术，尤其是2位以上的多为数码管的显示更可以节省大多硬件资源。而在比较复杂的大、中型单片机应用系统中，对软件系统资源的要求便高得多，甚或还有些苛刻。所以在需要2位以上的多位数
5、码管的显示的大、中型应用系统中，采用静态显示技术便可节省大量的软件系统资源，可迎合对软件系统资源的高要求。点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的显示方式。由于具有色彩鲜艳，动态围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点。目前大多数的公交车招牌都是采用固定的板块显示，显示的信息量少，容固定，修改信息比较繁琐，不能快速、便捷的更新站点信息。需要一种新的显示模块来克服以上缺的，LCD就应用而生。它不仅可以静态的显示公交站点信息，而且还可以动态滚动。随着电子技术和计算机控制技术在客车上的广泛应用，客车的路牌显示器也经历了从灯光路牌、翻板式电子模块路牌、CRT显示、LCD液晶显示和LED液晶
6、显示等几种发展类型；显示信息也从固定容发展到任意容；对显示信息的编辑、修改，也由遥控键盘有线通讯模式发展到用计算机编辑文字，再经专用无线控制器将其发射到各站点的通讯模式。以后的发展趋势是卫星定位系统显示器，客车站牌显示器有天线、卫星定位模块、微处理器、LED点阵驱动电路、LED点阵站牌和点可擦写存储器构成。目前在客车广泛应用的显示器有LED、LCD、CRT，由于CRT显示器耗电量多、体积较大，且质量较重，与LED、LCD相比已处于下风，目前LED和LCD显示器成为现代人们选择之一，它们各有优缺点。LCD液晶显示器具有图像清晰、体积小、功耗低等优点，但它的成本高、亮度低、寿命短、可视距离和角度很
7、有限。而LCD显示屏具有亮度高、故障低、能耗低、使用寿命长、显示容多样、显示方式丰富等优点。在短短的十来年中，LCD点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性、全色化方向发展。LCD显示屏的应用涉与社会经济的许多领域，主要包括：（1）证券交易、金融信息显示。（2）机场航班动态信息显示。（3）港口、车站旅客引导信息显示。（4）体育场馆信息显示。（5）道路交通信息显示。（6）调度指挥中心信息显示。（7
8、）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传与信息显示。（8）广告媒体新产品等。1.2 课题研究的目的和意义显示器是人类与应用设备沟通的重要界面，近年来，随着电子技术的飞速发展，液晶显示技术在实际生活中得到了广泛应用。液晶显示模块以其微功耗、体积小、显示容丰富、模块化以与接口电路简单等诸多优点在科研、生产和产品设计等领域中发挥着越来越重要的作用。LM3033B系列液晶显示模块是TOPWAY公司生产的中文显示模块中的一。采用了的ST7920控制芯片，并提供了中文字库，为中文显示开发方面带来了更多的方便。因此由单片机来控制液晶显示器具有重要的意义。本文以LM12864-17为例介绍了12864点
9、阵液晶显示模块的引脚、结构、功能，详述了与AT89C51单片机的硬件接口电路与有关软件编程方法。在2006年，液晶显示器已经完全取代了传统的CRT显示器，占领了整个显示器市场，现在绝大多数人购买显示器时，液晶显示器已经成为了他们的首选。而从今年开始，越来越多宽屏液晶显示器出现在显示器经销商的柜台上，在各大液晶显示器厂商的大力宣传和推广下，宽屏液晶显示器的价格也在不断下降，最终宽屏液晶也得到了消费者的认可，并且逐渐成为了消费者最为关注的对象。在2007年，液晶显示器性能参数的斗争已经逐渐从“响应时间的争夺”演变到了“对比度大小的争夺”，在各大液晶显示器厂商的推动下，大屏幕液晶显示器的强势登场也给
10、风头正劲的19英寸宽屏液晶很大的压力，另外，“广色域”、“广视角面板”等名词的使用频率也越来越高，此外，LED显示器的横空出世也给液晶显示器造成了一定的威胁，只不过由于受到使用寿命太短等缺点的影响，LED显示器对液晶显示器的冲击力还比较弱小。所以对液晶显示器的研究和开发具有十分重要的意义。1.3 本课题在国外的研究状况与发展趋势单片机的历史非常短暂，然而发展十分迅猛。自1971年美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来，它的发展可大致划分为四个阶段：第一阶段1971到1976年，属萌芽阶段。发展了各种四位单片机，多用于家用电器，计算机，高级玩具。第二阶段1976到1980年，为初级8
11、位机阶段，发展了各种中，低档8位单片机，典型的如MCS-48系列单片机，片含多个8位并行I/O接口，一个8位定时器/计数器，不带串行I/O 接口，其功能可满足一般工业控制和智能化仪器仪表等的需要。第三阶段1980到1983年，高级8位机阶段，发展了高性能的8位单片机，例如MCS-51 系列单片机，它带有串行I/O接口和多个16位定时器/计数器，具有多级中断功能。这一阶段进一步拓宽了单片机的应用围，使之能用于智能终端，局部网络的接口，并挤入了个人计算机领域。第四阶段1983年以后，16位单片机阶段。发展了MCS-96系列等16位单片机。功能很强，价格却迅速下降。片有A/D转换器；可快速输入，输出
12、；可用于电机控制；网络通信能力有显著提高。目前，显示技术和显示工业的发展迅速。显示技术是传递视觉的信息技术，显示器件是显示技术的基础。显示器从最早的12“发展到到现在流行的17”，显像管依然采用的是传统的CRT（阴极射线显像管）。虽然CRT 显示器的技术处于非常成熟的阶段，大屏幕彩显正成为主流，但难以避免显示器的体积不断增加，功耗不断提升。由于物理上的限制，CRT显示器的应用围也很有限。所以消费者希望有一种新型的显示设备来弥补CRT显示器的不足。液晶显示器的技术由笔记本电脑上的应用而逐渐成熟，有可能成为替代CRT显示器成为PC机的标准输出设备。综合比较各类显示器件，你会发现，液晶显示器件确实具
13、有很多独到的优异特性。液晶显示器件LCD是当今最有发展前途的一种平板显示器件，它具有显示信息多、易于彩色化、体积小、重量轻、功耗低、寿命长、价格低、无辐射、无污染、接口控制方便等优点，正在测量与控制领域被广泛地推广和应用。1.4 论文的主要容针对设计题目的特点，作者对论文的容和结构将做如下安排：（1）初步方案的论证和选择搜集与题目的有关的资料，并拟定几套设计方案进行分析比较。最终选定了以PC机为上位机，单片机为核心控制器件，外加译码电路和驱动电路的设计方案。（2）方案实现以设计方案为指导思想选择适宜的器件来实现这一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定AT89S
14、51单片机为核心控制器件，由74LS154作为字位电路器件，三极管2N5551和2N5401为驱动电路器件。论文列出了详细的器件参数和在系统中的连接使用方法。（3）软件编写根据硬件特点和设计要求，软件选用C语言编写。程序按功能分为静态显示、动态显示、通信等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写和调试，最后将独立的模块整合起来。（4）验证与测试调试分为硬件调试、软件调试和系统联合调试几步来进行。在硬件调试中出现有单片机端口驱动能力不足、驱动电路工作不稳定等问题。在软件调试中出现程序整合工作不协调等问题。通过分析，查找找出了问题原因并设法将其解决。（5）结论设计完成后对设计中所遇到
15、的问题、经验教训、以与自己的想法进行总结。第二章 单片机控制显示器系统总体设计2.1关系统的设计任务与要求2.1.1系统的设计任务1熟悉单片机硬件以与指令系统，学习分辨率为12864图形液晶显示模块的接口时序、指令集等相关知识。2熟练应用所选用单片机的部结构、资源，以与软硬件调试设备的基本方法；3自行构建基于单片机的最小系统，完成相关硬件电路的设计实现；4在Protel环境下，利用51系列单片机设计硬件电路。5熟悉单片机C语言开发的方法和语句，利用字模提取软件，在Keil环境下编程实现数字、字符和图形的显示，并能以一定速率翻页。2.1.2系统的设计要求1.完成单片机最小系统设计；2.完成外围应
16、用电路（包括系统供电单元、运动控制单元、循迹检测单元）的设计和实现；3.完成软件对硬件检测和调试工作；4.查阅国外的研究动态和发展前沿信息，阅读相关外文文献。2.2系统的构想与论证2.2.1系统的构想单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有以下特点：1.体积小，重量轻，价格便宜，耗电少。2.根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于一般的CPU。3.控制功能强，运行速度快。起结构组成与指令系统都着重满足工控要求。有极丰富的条件分支转移指令，有很强的位处理功能和I/O 口逻辑操作功能。4.片存储器的容量不可
17、能很大；引脚也嫌少，I/O 引脚不够用，且兼第二功能以至第三功能。但存储器和I/O 接口都很易于扩展。由于以上特点，可推知其应用最多的领域为：1.因它具有“小，轻，廉，省”的特点，尤其耗电少，又可供电电源的体积小，重量轻，所以特别适用于“电脑型产品”，在家用电器，玩具，游戏机，声像设备，电子秤，收银机，办公设备，厨房设备等许多产品上得到应用。2.适用于仪器，仪表，不仅能完成测量，还具有处理（运算，误差修正，线性化，零漂处理），监控等功能，易于实现数字化和智能化。3.有利于“机电一化”技术的发展，多用于数控机械，缝纫机械，医疗设备，汽车等。4.广泛应用于打印机，绘图仪等许多计算机外围设备，特别是
18、用于智能终端，可以大大减轻主机负担。5.用于各种工业控制，如温度控制，液面控制，生产线顺序控制等。6.宜于多机应用。例如机床加工中心，其各种功能可分散由各个单片机子系统分别完成，上级主机则负责统管，协调。又如要求高的数据检测采集系统，每一采集通道如是一个单片机子系统，可实现多点同时快速采集和预处理，然后再由主机进行集中处理和控制，以构成大型的实时测控系统。CM12864-17是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器与格12864全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示84个(1616点阵)汉字。主要技术参数和性能：1.电源：VDD：+5V；模块自带-10V负压，用于LCD的
19、驱动电压。2.显示容：128(列)64(行)点3.全屏幕点阵4.七种指令5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线6.占空比1/64 7.工作温度：-10+55，存储温度：-20+708.显示模式：黄绿膜、灰膜、蓝膜、黑白膜9.背光特性：LED背光（黄绿色、蓝色、白色、红色）10.模块封装方式：COB 11.视角方向：6:00 12.功耗：模块自带负压CM12864-17有如下特点：（1）CM12864-17是点阵式液晶图形显示控制器，它能直接与80 系列的8位微处理器接口；（2）CM12864-17 的字符字体由硬件设置，其字体有4 种：5X8、6X8、7X8、8X8；（3）C
20、M12864-17 的占空比可从1/16 到1/128；（4）CM12864-17 可以图形方式、文本方式与图形和文本合成方式进行显示，以与文本方式下的特征显示，还可以实现图形拷贝操作等等；（5） CM12864-17 具有部字符发生器CGROM，工有128 个字符，CM12864-17 可管理64K 显示缓冲区与字符发生器CGRAM。并允许MPU 随时访问显示缓冲区，甚至可以进行位操作。源于89C51单片机和CM12864-17液晶显示器有如上特点与强大功能，由单片机来控制显示器自然是既方便又有效的方法，也是当前的一种主流控制方式，选择这样的控制方式集单片机和显示器的优点于一身，这是想构建此
21、系统的原因之一，此外这种控制方式容易实现，于是构建此系统就顺理成章了。2.2.2系统的论证由于89C51单片机部程序存储器（ROM）只有4K空间,本设计采用1616点阵显示一个汉字，每一行需要两个字节数据，一个汉字占16232字节，汉字一共有6000多个，不可能将庞大的汉字字库存入在单片机部，即使将预先要显示的容存入ROM中，也不便于实时控制，所以只有考虑扩展外部数据存储器。此LCD液晶显示控制系统设计的关键是要实现LCD的显示控制。应该先从显示方式的确定入手，接下来设计相应显示方式的电路，要实现显示容的实时更新，就必须考虑字模数据的存储与通信电路的设计。下面从这两个方面逐个论证不同的方案。方
22、案一：采用标准字库，制作一个专用硬字库。方案二：利用Windows自带的字库（即使用软字库）。从设计成本、显示容的稳定性、硬件电路设计的简易程度等方面综合考虑，第二种方案明显优于第一方案，所以采用第二种方案解决字模的问题。下面着重介绍第二种方法。利用Windows自带的字库（即使用软字库）。通过软件编程直接在字库中找到需要显示字符的区位码并读出其字符码，存于一个文本文件中，待所有显示容的字符码查询完毕后，将存放所有字符码的文本文件通过串行通信发送给单片机，单片机将接收到的数据存放在外部扩展的数据存储器中，数据接收完毕后，单片机就从存储器中依次读出每一个字符的字符码并送到LCD显示屏显示。该方案
23、与方案一相比，虽然通信过程占整个显示周期的比例相对较大，但是硬件电路设计简单，成本较低，减少了单片机查询硬件字库所需要的时间，提高了单片机动态扫描的速度，字符显示的稳定度较高。2.3通信电路方案一:串行通信串行通信是指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，在进行串行通信时，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2-1：RXDTXD89C51GNDTXDRXD 外 部 设 备GNDGND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
24、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个字节。并行通信方式如图2-2所示P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7GNDD0 D1 D2 外D3 部D4 设D5 备D6 D7 GNDGND图2-2并行通信方式计算机与单片机的数据通信，采用串行通信，与并行通信相比，串行通信具有传输距离远，接口电路与软件编程简单等特点，所以本系统选用方案一串行通信。串行通信接口电路见后
25、面的硬件电路设计。第三章 系统硬件设计3.1硬件电路介绍单片机系统板的功能是控制液晶显示模块进行显示，它的特点是采用了7805整流电源电路为系统板提供5V电压，可实现便携式设计，另外系统板还配备了一个RS232接口，可以实现与计算机的数据传输。单片机与液晶显示模块接口的通信这里采用间接访问方式。CM12864-17液晶显示模块与计算机系统中某个并行I/O接口连接，计算机通过对该I/O接口的间接操作来实现对模块的控制。间接控制方式在硬件电路上需要一个8位并行接口与模块的数据线连接，作为数据总线，还需要一个3位并行接口作为时序控制信号线如89C51的P3.2作为C/D，P3.3作为WR，以与P3.
26、4作为RD。单片机系统板主要由单片机、EPROM、电源电路、RS232接口电路与液晶显示模块接口组成。其电路原理框图如图3-1：电 源电 路单 片 机RS232接口 电 路EPROM液晶显示模块接口图3-1总电路原理框图3.2 单片机AT89C51的介绍3.2.1单片机最小系统组成能使单片机工作的最少器件构成的系统称为单片机的最小系统。对于51 单片机，由于其部有4K 可在线编程的Flash 存储器，用它组成最小系统时，不需机外扩程序存储器，只要有复位电路和时钟电路即可，因此，由51 单片机组成的最小系统如以下图所示：图3-2AT89S51单片机最小系统该图是一个实际应用的最小系统，74HC1
27、4可以提高复位的可靠性；另外，当P0用作I/O口时，需要接10k20k 的上拉电阻。3.2.2单片机系统存储器的扩展单片机本身的I/O口可以实现简单的I/O操作，但其功能十分有限。因为在单片机本身的I/O口电路中，只有数据锁存和缓冲功能，而没有状态寄存和命令寄存功能，难以满足复杂的I/O操作要求。因此，往往需要外部存储器与接口芯片的扩展。（1）单片机系统程序存储器(EPROM/E2PROM/Flash)扩展以AT89S51单片机为例，部有4KB Flash，当程序大于4KB时，就需要扩展程序存储器。由于AT89S51是基于总线的单片机，因此，作为程序存储器的芯片首先必须是并行接口的芯片，其次，
28、程序存储器还须具有系统掉电后信息不会丢失的特性，所以，前面讨论的并行接口EPROM、EEPROM、Flash芯片都可以作为程序存储器。单片机系统中最常见的程序存储器是用紫外线擦除的27系列EPROM芯片，如27C64（8KB）、27C128（16KB）、27C256（32KB）以与27C512（64KB）等。27系列芯片上一般都有一个小窗口，用于擦除其中的信息，当写入调试好的程序后，一定要将小窗口用不透明的胶纸帖上，否则，阳光中的紫外线可能会破坏其中的信息；在一些特殊的场合，可能需要系统有在线编程功能，这时就只能用EEPROM和Flash作为程序存储器。很多厂商都生产E2PROM和Flash芯
29、片，如ATMEL 公司的AT28C64（8KBE2PROM）、AT28C256（32KB E2PROM）以与AT29C256（32KB Flash）、AT29C512（64KB Flash）等。程序存储器的“片选（/CE）”信号一般都是直接接地，不存在译码的问题。扩展32K程序存储器的电路如图3-3所示：图3-3单片机系统扩展32K程序存储器单片机扩展程序存储器，/EA引脚必须接地；由P2口和锁存器共同组成16位的地址总线；P0为数据总线；/PSEN为控制总线。27C256是一个容量为32KBEPROM芯片，它共有28个引脚，分别是：电源（VCC）、数字地（GND）、地址引脚（A14A0）、数
30、据引脚（O7O0）、/片选信号（/CE）、输出允许（/OE）和编程电源Vpp。27C256作为程序存储器时，其地址引脚A14A0分别接地址总线的A14A0；数据引脚D7D0分别接数据总线的D7D0；片选信号/CE接地；输出允许（/OE）接程序选通允许/PSEN。VCC接+5V电源；GND接数字地；Vpp接+5V电源。（2）单片机系统数据存储器（SRAM/EEPROM/Flash）的扩展单片机系统扩展数据存储器按存储器接口类型可分为两种，即扩展并行接口的数据存储器和扩展串行接口的数据存储器。传统的扩展数据存储器的方法即是指扩展并行接口的数据存储器。并行数据存储器的扩展和程序存储器的扩展方法基本相
31、同，即地址总线和数据总线的连接和程序存储器完全一样，访问数据存储器时的控制总线主要由/RD、/WR 等组成。SRAM、E2PROM、Flash 芯片都可以作为数据存储器，单片机系统最常见的SRAM 型数据存储器有6264（8KB）、62256（32KB）628128（128KB），前面提到的AT28C64、AT28C256、AT29C256 等也都可用作外部RAM，但用E2PROM 和FLASH 芯片作外部RAM 时，写操作的速度要比SRAM慢得多。系统扩展8KB 外部RAM 的电路如图3-4所示：图3-4单片机系统扩展8K外部RAM由于数据存储器可读、可写，所以，数据存储器芯片与程序存储器芯
32、片的最大区别是它都有一个写信号引脚，图3-4为扩展6264的原理图。SRAM6264的容量为8KB，有28个引脚，即电源和地引脚（Vcc、GND）、13个地址引脚（A12A0）、8个数据引脚（O7O0）、2个片选引脚（/CE1、CE2）、1个写信号引脚（/WE）、1个输出允许（/OE）信号引脚，具体的引脚定义如图3-4所示。一般情况下，当存储器的“片选（/CE）”信号无效时，O7O0为三态输出。从图3-3和图3-4可以看出，并行接口的存储器芯片引脚基本相同，大容量的芯片地址线增加，除了电源和地外，其余的引脚可分成三类，即接地址总线的引脚（AnA0）、接数据总线的引脚（O7O0）以与接控制总线的
33、引脚（/OE、/WE、/CE、/RD）等。单片机数据存储器最大可扩展64KB，可以用多片SRAM芯片实现，也可以用一片64KB容量的芯片实现，但需要注意，一般的单片机系统除了扩展外部RAM，可能还需要扩展各种端口，如A/D、D/A转换或用于键盘或显示的I/O端口等，由于单片机系统的外部RAM和端口是统一编址的，即是说如果一个地址用作外部存储器单元，则将不能再用作端口地址，反之亦然，所以，实际应用中很少有扩展64KB外部RAM的，如果实际应用系统确实需要64KB或更大的外部RAM空间，则可以通过存储器分页技术或采用扩展串行接口的外部RAM解决。（3）单片机扩展存储器电路图图3-5单片机扩展存储器
34、电路图3.3置CM12864-17控制的液晶显示模块的硬件特性本设计用的就是置CM12864-17控制器的图形点阵式液晶显示控制器。该液晶显示模块由液晶显示控制器CM12864-17与其周边电路、行驱动器T6A40组、列驱动器T6A39组、液晶驱动偏压电路、显示存储器以与液晶屏组成。CM12864-17的指令可带一个、两个参数，或无参数，则每条指令执行时指令必须检测不同状态位。CM12864-17广泛应用于置控制器的液晶显示模块。CM12864-17的最大特点是具有独特的硬件初始值设置功能，显示驱动所需的参数如占空比系数，驱动传输的字节书/行与字体选择等均由引脚电平设置，这样CM12864-1
35、7的初始化在上电是就已经基本设置完成，软件操作的主要精力就可以全部用于显示画面的设计上了。在置CM12864-17的液晶显示模块上已经实现了CM12864-17与行、列驱动器与显示缓冲区RAM的接口，同时也已用硬件设置了数据传输方式、显示窗口长度、宽度等。CM12864-17是图形点阵式液晶显示控制器，能直接与80系列的8位微处理器接口。置CM12864-17的单屏点阵图形液晶显示模块结构如图3-6所示：电源线数据总线控制总线行驱动器组列驱动器组8K RAMAT89C51LCD液晶显示屏图3-6（置CM12864-17的单屏点阵图形液晶显示模块结构）此模块的初始化设置一般由管脚设置完成，所以初
36、始化时，由软件编写的指令就集中在显示功能的设置上。CM12864-17的指令可带一个、两个参数，或无参数。若指令中含有参数，则每条指令执行时均须先送入参数，再送入指令代码。由于状态位作用不一样，因此执行不同指令必须检测不同状态位。3.4 CM12864-17与单片机的接口电路本设计的接口电路中，CPU采用的是8051芯片，液晶显示模块是CM12864-17点阵式模块。本文中的液晶模块是12864点阵。CM12864-17模块与8051之间的数据传送可以通过串口方式，也可以通过并口方式来实现。CM12864-17模块与MPU8051的并口方式下的接口图见以下图（图4-8）。其中：D0D7是CM1
37、2864-17与MPU 接口的数据总线，它与8051的P0.0P0.7相连，用来传送数据。（本设计中CM12864-17控制器的液晶显示模块与计算机的接口采用的是直接控制方式，所以LCD模块和8051的P0口相连，读写线和P3口相连。）图4-8 （CM12864-17与51单片机的接口线路图）/RD 和/WR是CM12864-17的读、写选通信号，它们分别连接8051的读和写信号。/CE是CM12864-17的片选信号。（由于并行接口只用于液晶显示模块，所以/CE信号直接接地。）VO是CM12864-17需要的负电压。3.5 CM12864-17键盘接口设计键盘是一种常见的输入设备，用户可以向
38、计算机输入数据或命令。根据按键的识别方法分类，有编码键盘和非编码键盘两种。通过硬件识别的键盘称编码键盘；通过软件识别的键盘称非编码键盘。非编码键盘有两种接口方式。3.5.1独立按键接口在单片机系统中，若所需按键数量少，可采用独立式键盘。每只按键接单片机的一条I/O线，通过对输入线的查询，即可识别出各按键的状态。如图4-9所示。4只按键分别接在MCS51单片机的P1.0P1.3I/O线上。无按键按下时，P1.0P1.3线上均输入高电平。当某键按下时，与其相连的I/O线将得到低电平输入。 P1.0 P1.1 P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7 单片机 S1S2S3S4图4-9独立键盘
39、接口3.5.2按键去抖动按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象：稳定闭合按下抖动释放抖动理想波形实际波形图4-10键盘开关波形采用软件来消除按键抖动的基本思想是：在第一次检测到有按键按下时，该按键所对应飞行线为低电平，执行一段延时10ms的子程序，确认该行线电平是否仍然低电平，如果仍为低电平，则确认为该行确实有键按下。当按键松开时，行线的低电平变为高电平，执行一段延时10ms的子程序后，检测该行线为高电平，说民航按键确实已经松开。采用以上措施消除按键抖动的影响。第四章 系统软件设计4.1设计思路由实现功能可以看出，本设计中需要用到西文显示、汉字显示、绘图等子程序。首先，要实现西文/汉字的显示，
40、需要三个子程序：创建字模，写入字模，显示西文或汉字。ML12864-17实现西文/汉字的显示有三种方式：文本显示，图形显示和文本属性显示。由于绘图只能使用图形显示，因此在本设计中采用图形显示方法来实现西文/汉字的显示。其次，要实现绘图，需要由绘点子程序实现。绘图功能则是通过连续使用绘点子程序实现的。最后，还需要用到初始化子程序、清屏子程序。同时状态字的检测和指令的写入、数据的自动写、数据的一次写等子程序也是必不可少的。由于每进行一次操作都需要检测状态字，所以可以把状态字检测程序做成通用程序方便调用。初始化程序和清屏幕程序主要完成ML12864-17的初始化和屏幕清除功能。西文/汉字的显示首先需
41、要创建字模，然后将字模写入ML12864-17中，最后再在屏幕上显示出来。4.2 实现功能随着显示技术发展的日新月异，液晶显示器因其功耗低、重量轻而成为便携式应用中的主流显示技术。本设计将实现的主要功能如下：（1）显示阿拉伯数字，英文字母，常见符号等；（2）在指定显示区域中显示汉字或西文；（3）全屏显示图片；（4）按键翻页；4.3 系统时序4.3.1单片机的时序图时序就是进行某种操作时，各种数据、控制信号先后出现的顺序。单片机的工作时序是个很重要的概念，了解时序是进行硬件电路设计的第一步运行单片机程序时，总是按照取指、译码、执行，再取指、再译码、再执行的顺序进行。为了说明CPU 的时序，把12
42、个振荡周期称为一个机器周期，2个振荡周期被称为一个状态（state），每个状态中，前一个振荡周期被称为相（Phase）1，第二个振荡周期被称为相（Phase）2，这样任何一个振荡周期都可以用SiPj（i=16;j=12）来表示。ALE信号总是在一个机器周期的S1P2、S2P1和S4P2、S5P1 被激活。单周期指令总是从S1P2 开始取指，当操作码被锁存到指令寄存器时，如果是双字节指令，在同一机器周期的S4 读第二个字节代码；如果是个单字节指令，在S4 仍会读一次，但这次读到的容将被忽略或丢弃。在任何情况下，指令都是在S6P2 执行完毕。单周期、单字节指令和单周期、双字节指令的取指、执行过程如
43、图4-1的（A）（B）所示。AT89S51 单片机的指令中，大多数指令都是单周期或双机器周期指令，只有乘法指令（MUL，multiply）和除法指令（DIV，divide）需要四个机器周期才能完成。单字节双周期指令的取指、执行时序如图4-2（C）所示。共有四次取指，但只有第一次是有效的，后三次都被丢弃。在这类指令中，有一个例外，即MOVX指令，它的取指和执行时序如图4-2（D）所示，当读取和执行MOVX 指令时，在第二个机器周期的没有了两次取指操作，并且，在第二个机器周期的S1P2、S2P1期间，ALE 信号也不会出现。图4-1CPU取指令读指令时序（A）（B）图4-2CPU取指令读指令时序（
44、C）（D）4.3.2CM12864-17的读写操作时序图1写操作时序（如图4-3所示）图4-3写操作时序图2.读操作时序（如图4-4所示）图4-4读操作时序图3.读写参数表（如表4-1所示）表4-14.4 系统程序本系统根据硬件设计，主要部分由三大模块组成：T6963C 驱动程序设计，键盘扫描程序设计，字模程序设计等；下面就分开来说明各个模块的设计。4.4.1主程序流程图（如图4-5所示）入口设置堆栈地址初始化清屏西文/汉文显示绘图完毕图4-5主程序流程图4.4.2判断状态字流程图（如图4-6所示）STA1=0STA1=1STA3=3数据写操作NNN图4-6判断状态字流程图4.4.3指令写入流
45、程图（如图4-7所示）判断S0、S1状态双参数入口参数D1 写入数据通道判S0、S1 状态参数D2 写入数据通道判S0、S1 状态指令代码写入指令通道返回单参数入口无参数入口图4-7指令写入流程图4.4.4数据写入流程图（如图4-8所示）入口显示地址指针设置判S0、S1 状态写入数据自动写指令代码数据写操作判状态位S3完毕？写入退出自动写方式指令返回N图4-8数据写入流程图4.4.5各功能子程序模块（1）数据一次写入流程图（如图4-9所示）入口判S0、S1 状态显示地址指针设置数据写操作写入数据一次写指令代码返回图4-9数据一次写入流程图（2）初始化设置流程图（如图4-10所示）入口设置图形显
46、示首地址设置图形显示宽度设置光标形状返回字符发生器设置显示开关设置图4-10初始化设置流程图（3）清屏子程序流程图（如图4-11所示）设置显示RAM首地址设置8K循环量设置自动写判断自动写状态写入数据0自动写完毕循环完毕？入口图4-11清屏子程序流程图（4）图形显示流程图（如图4-12所示）计算图形显示RAM地址计算字库字符首地址设置循环量设置显示RAM地址取左部字模数据取右部字模数据字符库指针加一设置一次写写入左部数据写入右部数据显示RAM地址修正完毕循环完毕？入口N图4-12图形显示流程图（5）绘点子程序流程图（如图4-13所示）设置点坐标设置循环量设置置点标志位调绘点子程序完毕循环完毕？入口N图4-13绘点子程序流程图