ARMLCD顯示設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)開題

1、封面1/12作者： Pan Hongliang僅供個(gè)人學(xué)習(xí)西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告2/12題目：基于ARM 的 LCD 顯示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系別電子信息系專業(yè)通信工程班級B090310姓名楊海竹學(xué)號B09031044導(dǎo)師任安虎2012年 12月 26 日3/12個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目背景、研究意義及過內(nèi)外相關(guān)研究情況1.1 課題研究背景在當(dāng)前的數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后 PC 時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)廣泛地滲透到人們生活的各個(gè)方面。 由于嵌入式系統(tǒng)的交互性比較強(qiáng)， 液晶屏做為輸出設(shè)備對漢字顯示又尤為重要， 但很多關(guān)于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用的教

2、材中，對于液晶屏的程序設(shè)計(jì)也只是初始化和測試的編程，沒有進(jìn)一步的應(yīng)用開發(fā)。所以選擇了該畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，以完善液晶屏的漢字顯示功能。在選定了畢業(yè)設(shè)計(jì)題目之后，隨著開發(fā)研究的不斷深入，主要完成了以下工作：首先，對三種常用的嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行了分析比較， 對項(xiàng)目開發(fā)是否選用操作系統(tǒng)提出了自己的見解，結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用，選擇了不使用操作系統(tǒng)的方法。其次，選定硬件開發(fā)系統(tǒng)后，把單片機(jī)的傳統(tǒng)調(diào)試方法與ARM 的邊界掃描技術(shù)進(jìn)行了分析比較，并在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中采用了邊界掃描技術(shù)。再次，由于在 C 語言程序運(yùn)行前需要加入一些必要的初始化代碼，于是又完成了對LCD 初始化程序的分析與設(shè)計(jì)。最后，在編寫漢字顯

3、示程序時(shí)，采用了讀取字庫法顯示漢字方案和讀取字模數(shù)據(jù)輸出漢字方案分別實(shí)現(xiàn)了液晶屏的漢字顯示，并取得了良好的效果。本文不但說明了如何利用ARM 處理器實(shí)現(xiàn)液晶屏的漢字顯示，還講述了開發(fā)ARM 處理器應(yīng)用程序的一個(gè)完整的過程。隨著嵌入式技術(shù)的不斷普及，對 ARM處理器的學(xué)習(xí)、應(yīng)用、開發(fā)都有一定的幫助作用。1.2 研究意義踏著改革的開放，社會的進(jìn)步的步伐， 各種顯示類技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化，其發(fā)展經(jīng)歷了起步階段、數(shù)量型發(fā)展階段、規(guī)模化發(fā)展階段以及品牌建設(shè)階段，至此已取得了令人矚目的成績，初步形成了投資主體多元化、經(jīng)營業(yè)態(tài)多元化、經(jīng)營方式連鎖化、品牌建設(shè)特色化、市場需求大眾化、從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)

4、轉(zhuǎn)型的發(fā)展新格局。最大限度的滿足廣大消費(fèi)者的不同需求。隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和市場的進(jìn)一步改革開放， 人民的生活水平在不斷的奔向小康，促進(jìn)著電子顯示的快速發(fā)展，同時(shí)許多電子類產(chǎn)品商家也敏銳地嗅到了這一產(chǎn)業(yè)的商機(jī)，注定著這個(gè)行業(yè)的競爭越來越激烈。因此，要在這個(gè)競爭激烈的市場中獲勝并且穩(wěn)步前進(jìn)就要降低的成本， 提高效益。雖然不同的電子類產(chǎn)品所要顯示的內(nèi)容和格式的標(biāo)準(zhǔn)不同， 但是每個(gè)顯示方向都可以使用管理信息工具來提高本企業(yè)的核心競爭力。4/12個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途綜上所述，LCD 顯示運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想，采用目前最先進(jìn)的嵌入式技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示的要求。1.3 內(nèi)外相關(guān)研究情況雖然嵌入式系統(tǒng)是

5、近幾年才風(fēng)靡起來的， 但是這個(gè)概念并非新近才出現(xiàn)。從 20 世紀(jì) 70 年代單片機(jī)的出現(xiàn)到今天各種各樣的嵌入式處理器、微控制器的大規(guī)模應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)有了 30 多年的發(fā)展歷史。綜觀嵌入式技術(shù)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下 4 個(gè)階段：第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，同時(shí)具有與監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能，應(yīng)用于一些專業(yè)性強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中。這種系統(tǒng)一般沒有操作系統(tǒng)的支持，通過匯編語言編程對系統(tǒng)進(jìn)行直接控制。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對單一， 處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒有用戶接口。第二階段是以嵌入式 CPU 為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)

6、。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是： CPU 種類繁多，通用性比較弱；系統(tǒng)開銷小，效率高；操作系統(tǒng)達(dá)到了一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)化，用戶界面不夠友好；主要用于控制系統(tǒng)負(fù)載的運(yùn)行以及監(jiān)控應(yīng)用程序的運(yùn)行。第三階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。 這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：嵌入式操作系統(tǒng)能運(yùn)行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、多任務(wù)、設(shè)備支持、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應(yīng)用程序接口 (API) ，開發(fā)應(yīng)用程序簡單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。第四階段是以基于 Intemet 為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是

7、一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于 Internet 之外，但隨著 Intemet 的發(fā)展以及Intemet 技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與 Internet 的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。2本課題研究的主要內(nèi)容和采用的研究方案、研究方法2.1 本課題研究的主要內(nèi)容采用模塊化分析，以 ARM7 為控制核心，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)對溫度傳感器 DS18B20 實(shí)測數(shù)據(jù)讀取的溫度傳感器模塊， 建立了在 12864 液晶上顯示時(shí)間、日期和實(shí)時(shí)溫度值的顯示模塊。系統(tǒng)采用獨(dú)立式鍵盤模塊設(shè)定初始時(shí)間、日期。5/12個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途2.2 本課題硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1)

8、 硬件系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)直接控制設(shè)備運(yùn)行， 硬件部分包括微處理器， 存儲部分， LCD 顯示屏模塊，以及其他基本的外圍電路部分（復(fù)位模塊，電源模塊，晶振模塊等） 。根據(jù)下位機(jī)要實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)方框圖如圖 2.1 所示。時(shí)鐘模塊電源模塊溫度采集模塊ARM處理器LCD 顯示模塊復(fù)位模塊按鍵模塊圖 2.1 硬件框圖本系統(tǒng)主要是通過 ARM 處理器發(fā)送數(shù)據(jù)，通過 LCD 顯示模塊顯示數(shù)據(jù)。 a. 液晶顯示模塊： 控制器通過 SPI 協(xié)議，發(fā)送數(shù)據(jù)給顯示屏，顯示相應(yīng)的字符 或者漢字信息。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， LCD 屏顯示系統(tǒng)越來越重要。實(shí)現(xiàn) LCD 屏顯示的一般流程為：首先根據(jù)需求確定 LCD 時(shí)序，設(shè)置

9、 ARM LCD 接口控制寄存器；然后定義對應(yīng)的幀緩沖設(shè)備驅(qū)動程序； 最后編寫相應(yīng)的用戶程序，對幀緩沖設(shè)備進(jìn)行操作，便能實(shí)現(xiàn)字符顯示。b. 溫度傳感模塊： 溫度傳感器作為系統(tǒng)前端采集， 將數(shù)據(jù)傳遞給控制器， 控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。c. 時(shí)鐘模塊：實(shí)時(shí)時(shí)鐘，產(chǎn)生一套計(jì)數(shù)器在系統(tǒng)上電和關(guān)閉操作時(shí)對時(shí)間進(jìn)行測量。計(jì)時(shí)器，提供當(dāng)前時(shí)間。d. 復(fù)位模塊：復(fù)位就是讓電路到開始狀態(tài)。2) LCD 顯示模塊LCD 顯示屏采用 12864 液晶顯示屏。此屏滿足帶中文字庫的LCD12864 是一種具有 4 位/8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊

10、；其顯示分辨率為12864，內(nèi)置 8192 個(gè)1616 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 168 點(diǎn) ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和6/12個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 可以顯示 84 行 1616 點(diǎn)陣的漢字。也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比， 不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。3) 溫度采集模塊傳統(tǒng)的測溫系統(tǒng)一般都是由溫度傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換、單片機(jī)處理、顯示驅(qū)動芯片和 LED 顯示組成，而本測溫系統(tǒng)則是用一線

11、測溫器件DS18B20 與 ARM 單片機(jī)共同組成了最小的測溫系統(tǒng)。DS18B20 是美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線數(shù)字溫度傳感器。它的測溫范圍從 -55到 +125，分辨力為 0.0625，在 -10到+85范圍內(nèi)其測溫準(zhǔn)確度為 0.5。它體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、易與微處理器連結(jié)， 它無需任何外圍硬件即可方便地進(jìn)行溫度測量，與單片機(jī)交換信息僅需要一根 I/O 口線，其讀寫及溫度轉(zhuǎn)換的功率也可來源于數(shù)據(jù)總線，而無需額外電源。單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡介：DS18B20 的性能特點(diǎn)：采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其他 I/O 口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其他的

12、變換電路，直接輸出被測溫度值（ 9 位二進(jìn)制數(shù)，含符號位） 。測溫范圍為 -55到 +125，測量分辨率為 0.0625。內(nèi)含 64 位經(jīng)過激光修正的只讀寄存器 ROM 。適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)。 用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限。內(nèi)含寄生電源。DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM ，溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL ，高速暫存器。 64 位光刻 ROM 是出廠前被光刻好的，它可以看做是該 DS18B20 的地址序列號。4) 時(shí)鐘模塊采用 ARM7 控制器上的 RTC 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，進(jìn)行時(shí)間的計(jì)算。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC 提供一套計(jì)數(shù)器在系統(tǒng)上電和關(guān)閉操作

13、時(shí)對時(shí)間進(jìn)行測量。 RTC 消耗的功率非常低。2.3 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)新產(chǎn)品開發(fā)中，技術(shù)應(yīng)用研究，產(chǎn)品原理及其零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、工藝方案的設(shè)計(jì)等等，都是技術(shù)性工作，屬于硬件設(shè)計(jì)，而市場供需預(yù)測、設(shè)計(jì)過程的計(jì)劃和組織，有關(guān)質(zhì)量、零件以及工藝各方面的技術(shù)分析等等，都是經(jīng)營管理性的工作，屬于軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)在軟件設(shè)計(jì)成果的指導(dǎo)下進(jìn)行，而軟件設(shè)計(jì)又貫穿在硬件設(shè)計(jì)的始終。7/12個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途1) 流程圖程序開始，進(jìn)入初始化各模塊，設(shè)定時(shí)間初始值。接下來采集溫度，讀取當(dāng)前的時(shí)間。然后到時(shí)鐘溫度顯示程序，接著判斷是否按鍵，如果沒有按下，返回采集溫度，讀取當(dāng)前時(shí)間，如果按下，則通過按鍵S3、S4、S

14、5 對時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)置時(shí)間的過程中， 判斷按鍵 2 是否被按下，如果按下，則說明時(shí)間設(shè)置完畢，可返回采集溫度讀取當(dāng)前時(shí)間， 如果沒有按下按鍵2，則說明時(shí)間設(shè)置沒有完成，則繼續(xù)設(shè)置時(shí)間程序流程圖如圖2.2 所示。開 始初始化各模塊， 設(shè)定時(shí)間初始值采集溫度、 讀取當(dāng)前時(shí)間時(shí)鐘溫度顯示程序否是否按鍵？是設(shè)置時(shí)間（ S3，S4，S5）否鍵 2是圖 2.2 系統(tǒng)流程圖2) 具體設(shè)計(jì)語言軟件設(shè)計(jì)采用嵌入式 C 語言。3.前期已開展工作1) 搜集 ARM7 的 GPIO，SPI 等基本功能，了解其基本框架；2) 搜集有關(guān) LCD 液晶顯示器的實(shí)驗(yàn)教程，試著編寫程序代碼；3) 搜集有關(guān)溫度傳感器相關(guān)資料

15、；8/12個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途4) 學(xué)會嵌入式 C 語言的簡單編程。4. 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)1) 硬件平臺的搭建；2) 溫度采集模塊的驅(qū)動設(shè)計(jì)及測試；3) LCD液晶顯示驅(qū)動程序設(shè)計(jì)及測試。5. 本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃第16周第 17周學(xué)習(xí)相關(guān)參考文獻(xiàn)，對課題做初步了解；第18周第 19周整理思路，構(gòu)思開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯；第1周第 3周查閱相關(guān)資料，完成硬件模塊框圖；第4周第 8周搭建硬件環(huán)境；第9周第 11周完成 LCD 液晶屏驅(qū)動程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；第12周第 13周系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)所有編程，達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求；第 14 周第 15 周撰寫論文，定稿、打印、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。6.指導(dǎo)教

16、師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）。指導(dǎo)教師：年月日7.所在系審查意見：系主管領(lǐng)導(dǎo)：年月日參考文獻(xiàn)1周立功 ,張華 .深入淺出 ARM7 LPC213x/214xM. 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2005.2黃嘉華 ,葛海 .液晶光閥大屏幕電視顯示 J. 電視技術(shù) ,1980 年 02 期 .3 潘宗衢 ,趙益民 , 路宏敏 .基于 ARM 的 LCD 圖像顯示設(shè)計(jì)系統(tǒng) J. 2012,07-0126-03.4 Sami SAHIN. 期刊 :The Turkish Online Journal of Distance Education.5 Bhanderi Dinesh,Ch

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