電氣專業(yè)核心課綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告_液晶顯示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、電氣專業(yè)核心課綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：液晶顯示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 院 系： 機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 徐春燕 （課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2011 年 6 月 20 日2011年7 月8 日）華中科技大學(xué)武昌分校目 錄1課程設(shè)計(jì)目的32課程設(shè)計(jì)題目描述和要求 33課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容3元器件選型及總體設(shè)計(jì)方案描述 4硬件連接設(shè)計(jì)部分 5程序設(shè)計(jì)部分 93.4實(shí)驗(yàn)調(diào)試與問題 164總結(jié)16參考文獻(xiàn) 171. 課程設(shè)計(jì)的目的掌握單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)全套基本技能，明確單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中的要點(diǎn)與難點(diǎn)，掌握電氣工程領(lǐng)域的自動(dòng)化/智能化控制手段（工具），訓(xùn)練技能。2課程設(shè)計(jì)題目描述

2、和要求液晶顯示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):要求自制單片機(jī)小系統(tǒng)板（或在單片機(jī)小系統(tǒng)開發(fā)板上），選定具體一款液晶，在液晶上實(shí)現(xiàn)顯示任意中文、英文、數(shù)字或圖形；或進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)滾屏，翻屏，閃爍，黑白反顯，漢字倒轉(zhuǎn)等功能。 （1）根據(jù)課題設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行元器件選型、列出元器件清單、自行購(gòu)買、硬件電路制作與調(diào)試（硬件需帶串口下載功能），并且使用Protell軟件繪制電路原理圖； （2）掌握 Keil或HK-51開發(fā)仿真系統(tǒng)，進(jìn)行軟件編程與調(diào)試；（3）軟件編程選擇Asm或C51語言均可，要求繪制程序流程圖，對(duì)所編寫的軟件進(jìn)行相應(yīng)的注釋；（4）程序調(diào)試成功后，要求燒錄（固化）到程序存儲(chǔ)器中；（5）完成作品并進(jìn)行功能驗(yàn)收，完成課程

3、設(shè)計(jì)說明書（列出元器件清單、Protell軟件繪制電路原理3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 元器件選型及總體設(shè)計(jì)方案描述 （1）元器件選型：武漢恒科電子教儀MCS-51仿真實(shí)驗(yàn)開發(fā)板； STC89C52單片機(jī) RT12232液晶顯示器（2）總體設(shè)計(jì)方案描述本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分為單片機(jī)最小系統(tǒng)板和液晶顯示兩部分。單片機(jī)最小系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收個(gè)人計(jì)算機(jī)所編輯的文本及內(nèi)容，通過串行接口完成單片機(jī)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而個(gè)人計(jì)算機(jī)，主要完成顯示內(nèi)容編輯、字模數(shù)據(jù)的查找、顯示程序的發(fā)送（燒寫）等工作。文本編編輯軟件有多種，本次試驗(yàn)我們選用的是集編輯、編譯、糾錯(cuò)等多種功能于一體的Keil C。我們先將要顯示的內(nèi)容（包括漢字、中英

4、文字母等）編輯成一個(gè)文本文件，然后通過已經(jīng)編寫好的應(yīng)用程序在特定的字庫(kù)中依次搜索到文本文件中的內(nèi)容，并且取出該字符的字模數(shù)據(jù)。整個(gè)程序建立好后通過編譯就可以生成一個(gè)可燒錄的hex文件存放在PC機(jī)的硬盤上，等到需要的時(shí)候通過串行通信軟件將該可燒錄文件燒入給液晶顯示系統(tǒng)模塊的單片機(jī)中。因此在單片機(jī)的選擇上我們選用了STC89C52。顯示系統(tǒng)模塊上電后，單片機(jī)小系統(tǒng)就會(huì)按照所編輯的固定一步步運(yùn)行。在其控制下使液晶不斷接收需要顯示字符的字模數(shù)據(jù)。在液晶顯示屏上顯示出內(nèi)容。由于12232比較常見，故本次原則RT12232的液晶顯示器。根椐設(shè)計(jì)題目要求選用的是STC89C52單片機(jī)芯片和內(nèi)置控制器為RT1

5、2232的液晶顯示屏，總體設(shè)計(jì)共分為3個(gè)模塊：將在PC機(jī)上編譯的可執(zhí)行程序燒錄進(jìn)單片機(jī)的串行燒錄模塊；儲(chǔ)存程序以及處理程序的STC89C52芯片；顯示效果的LCD液晶電路模塊。這3種模塊協(xié)同工作，組成了整個(gè)顯示系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)中，STC89C52單片機(jī)是最重要的核心部件，與其它模塊一起協(xié)作，構(gòu)成了整個(gè)顯示系統(tǒng)。而單片機(jī)與復(fù)位電路，晶振電路，三者一起構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)，只有在復(fù)位電路，晶振電路相輔助的情況下，單片機(jī)才能構(gòu)正常工作。復(fù)位電路提供給單片機(jī)的復(fù)位引腳一個(gè)確定的信號(hào)，在單片機(jī)在死機(jī)，程序跑偏等情況下，可以通過復(fù)位電路使單片機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài)重新開始工作。在單片機(jī)正常運(yùn)行時(shí)可以保證單片機(jī)不

6、會(huì)誤復(fù)位。晶振電路提供給單片機(jī)一個(gè)固定的時(shí)鐘頻率。保證整個(gè)單片機(jī)各單元間協(xié)調(diào)統(tǒng)一地運(yùn)行。串口燒錄電路是單片機(jī)與PC機(jī)之間通信的橋梁。通過燒錄電路，用戶可以將要顯示的字符程序燒進(jìn)單片機(jī)的Flash保存起來。在脫離PC的狀態(tài)下，給系統(tǒng)通電時(shí)，單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，控制顯示屏顯示出在程序中設(shè)定好的字符。12232液晶與STC89C52單片機(jī)電路連接圖如下圖1所示： 圖1液晶與STC89C52單片機(jī)電路連接圖由上圖可以看出，在本系統(tǒng)中只用到STC89C52單片機(jī)的P1口與P3口資源，系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)單的直接訪問方式，P1作為數(shù)據(jù)口向12232液晶傳送待顯示的圖形符號(hào)字模數(shù)據(jù)，P3口的P3.4、P3.5、P3

7、.6、P3.7分別獨(dú)立由單片機(jī)控制。來使液晶模塊按指定要求正常工作。液晶顯示器RT12232由兩片SED1520構(gòu)成，下面將詳細(xì)介紹STC89C52單片機(jī)和SED1520液晶的功能和用法。 （1）STC89C52的引腳及功能STC89C52的外觀及引腳圖如下圖2所示：圖2 STC89C52引腳圖P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)PO口端口寫“1”時(shí)，引腳作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)

8、。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，與P1口相同。 P3口：與P2口相同。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序儲(chǔ)器時(shí)，AL

9、E輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/16輸出固定的脈沖信號(hào)，因些它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。PSEN程序存儲(chǔ)允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52由外部程序儲(chǔ)器器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH）EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的

10、指令。（2）SED1520液晶顯示器SED1520液晶顯示驅(qū)動(dòng)器是一種點(diǎn)陣圖形式液晶顯示驅(qū)動(dòng)器，它可直接與8位微處理器相連，集行、列驅(qū)動(dòng)器于一體，因此使用起來十分方便，作為內(nèi)藏式控制器被廣泛應(yīng)用于點(diǎn)陣數(shù)較少的液晶顯示模塊。SED1520液晶顯示器的特性有(1)內(nèi)部顯示RAM容量為2560b。其每一位數(shù)據(jù)控制液晶屏上一點(diǎn)的亮滅狀態(tài)?！?”表示亮，“0”表示暗；(2)具有16個(gè)行驅(qū)動(dòng)輸出和61個(gè)列驅(qū)動(dòng)輸出；(3)可直接與80系列微處理器相連，亦可直接與68系列微處理器相連；(4)驅(qū)動(dòng)占空比為1/16或1/32；(5)可以與SED1520級(jí)聯(lián)使用，以便擴(kuò)展行、列驅(qū)動(dòng)能力。序號(hào)符號(hào)狀態(tài)功能：1Vcc-

11、邏輯電源正， 9DB0三態(tài)數(shù)據(jù)總線（最低位），2GND-邏輯電源地， 10DB1三態(tài)數(shù)據(jù)總線，3V0-液晶顯示驅(qū)動(dòng)電源， 11DB2三態(tài)數(shù)據(jù)總線，4RES-復(fù)位， 12DB3三態(tài)數(shù)據(jù)總線，5E1輸入主工作方式IC的使用信號(hào)， 13DB4三態(tài)數(shù)據(jù)總線，6E2輸入從工作方式IC的使用信號(hào)， 14DB5三態(tài)數(shù)據(jù)總線，7R/W輸入讀/寫選擇信號(hào)， 15DB6三態(tài)數(shù)據(jù)總線，8A0輸入寄存器選擇信號(hào)， 16DB7三態(tài)數(shù)據(jù)總線（最高位）SED1520控制指令要使內(nèi)置SED1520圖形液晶顯示模塊還需要了解其軟件特性，即SED1520的指令功能。SED1520指令一覽表如下表1所示：表1SED1520控制指令

12、指令名稱控制信號(hào)控制代碼A0 R/WD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0復(fù)位0 01 1 1 0 0 0 1 0顯示開關(guān)設(shè)置0 01 0 1 0 1 1 1 DI地址排序設(shè)置0 01 0 1 0 0 0 0 A休閑狀態(tài)設(shè)置0 01 0 1 0 0 1 0 S占空比設(shè)置0 01 0 1 0 1 0 0 DU顯示起始行設(shè)置0 01 1 0 L4 L3 L2 L1 L0頁(yè)面地址設(shè)置0 01 0 1 1 1 0 P1 P2列地址設(shè)置0 00 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0啟動(dòng)改寫方式0 01 1 1 0 0 0 0 0結(jié)束改寫方式0 01 1 1 0 1 1 1 0讀取狀態(tài)字0 1

13、BUSY ADC ON/OFF RESET 0 0 0 0寫顯示數(shù)據(jù)1 0數(shù)據(jù)讀顯示數(shù)據(jù)1 1數(shù)據(jù)SED1520的13條指令從作用上可以分為兩大類：一類為顯示方式的設(shè)置指令，前六條指令為這一類指令，它們只需在初始化程序中寫入一次就可以了。另一類為顯示數(shù)據(jù)讀/寫操作的指令，從第七條往下（包括狀態(tài)字）都是這類指令，它們需要經(jīng)常地使用。程序開始運(yùn)行后，要對(duì)液晶顯示進(jìn)行初始化，初始化后清屏，為輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。然后調(diào)用顯示程序，在顯示屏上顯示數(shù)據(jù)。如果有按鍵的話，程序會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的處理，如此循環(huán)。主程序框圖如下圖3所示： 圖3 主程序流程圖下面將詳細(xì)描述各塊程序：（1）初始化程序初始化主要是完成對(duì)于SED1

14、520控制器的設(shè)置，由于采用C51語言進(jìn)行編程，使得初始化十分簡(jiǎn)捷，只需調(diào)用初始化程序分別對(duì)兩塊SED1520液晶進(jìn)行復(fù)位、關(guān)休閑，進(jìn)入正常工作狀態(tài)、占空比選擇1/32、adc選擇、設(shè)置起始行、開顯示、清屏等操作。在液晶顯示信息之前,必須先對(duì)液晶進(jìn)行初始化。初始化的流程如圖4所示 圖4初始化程序流程圖程序如下：INIT: MOV COM,#0E2H ;復(fù)位 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0A4H ;關(guān)閉休閉狀態(tài) LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0A9H ;設(shè)置1/32占空比 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0A0H

15、 ;正向排序設(shè)置 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0C0H ;設(shè)置顯示起始行為第一行 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#0AFH ;開顯示設(shè)置 LCALL PR0 LCALL PR3 RET（2）清屏程序CLEAR: MOV R4,#00H ;頁(yè)面地址暫存器設(shè)置 CLEAR1: MOV A,R4 ;取頁(yè)地址值 ORL A,#0B8H ;"或"頁(yè)面地址設(shè)置代碼 MOV COM,A ;頁(yè)面地址設(shè)置 LCALL PR0 LCALL PR3 MOV COM,#00H ;列地址設(shè)置為"0" LCALL PR0 LC

16、ALL PR3 MOV R3,#50H ;一頁(yè)清80個(gè)字節(jié)CLEAR2: MOV DAT,#00H ;顯示數(shù)據(jù)為"0" LCALL PR1 LCALL PR4 DJNZ R3,CLEAR2 ;頁(yè)內(nèi)字節(jié)清零循環(huán) INC R4 CJNE R4,#04H,CLEAR1 ;RAM區(qū)清零循環(huán) RETPR0: CLR A0 ;AO0SETB R_W ;R_W1PR01: MOV P1,#0FFH ;P1口置"1"SETB E1 ;E11MOV A,P1 ;讀狀態(tài)字CLR E1 ;E10JB ACC.7,PR01 ;判"忙"標(biāo)志為"0&q

17、uot;，否再讀CLR R_W ;R_W0MOV P1,COM ;寫指令代碼SETB E1 ;E11CLR E1 ;E10RET（2）顯示程序如下圖5所示,程序運(yùn)行至中文顯示程序時(shí)，會(huì)在中文字庫(kù)中查找字符碼并計(jì)算字模地址。然后設(shè)置顯示屏的頁(yè)地址。在計(jì)算一列的位置后，程序依次從字庫(kù)中調(diào)出一列字模的數(shù)據(jù)輸出到顯示屏上，直到這一頁(yè)寫完為止。寫完一頁(yè)后，程序會(huì)調(diào)用換屏程序。換屏程序進(jìn)行清屏，然后繼續(xù)依次調(diào)一列字模數(shù)據(jù)輸出到顯示屏上，直到寫完這一頁(yè)。程序可以不停運(yùn)行，可以調(diào)用延時(shí)來控制。 圖5顯示程序流程圖比如要顯示一個(gè)“曾”字。它的字庫(kù)是：db 00h, 00h,0F0h, 11h, 52h, 14h

18、, 10h,0F0h ；曾db 10h, 14h, 52h, 11h,0F8h, 10h, 00h, 00hdb 00h, 00h, 01h, 01h,0FDh, 55h, 55h, 55hdb 55h, 55h,0FFh, 05h, 01h, 00h, 00h, 00h要在液晶屏上顯示出來，要執(zhí)行下面的程序：AAA: MOV A,#0D8H ；顯示起始行為第16行MOV COM,A ；COM是指令寄存器 通過COM寫指令LCALL PR0 ；調(diào)用寫指令代碼子程序LCALL PR1 ；調(diào)用寫數(shù)據(jù)子程序MOV CTEMP,#0 ；列初值MOV PAGE_,#01H ；頁(yè)面是第一頁(yè)MOV A,CT

19、EMP ；設(shè)置這個(gè)字要從哪一列顯示，這里是從00H就是0列ADD A,#00H MOV COLUMN,AMOV CODE_,#00H ；CODE是字符代碼寄存器，寫入要顯示字符的位置，00H是第0個(gè)字符，也就是首字符LCALL CCW_PR ； 調(diào)用中文顯示子程序；;-中文顯示子程序CCW_PR: MOV DPTR,#CCTAB ;確定字符字模塊首地址MOV A,CODE_ ;取代碼MOV B,#20H ;字模塊寬度為32個(gè)字節(jié)MUL AB ;代碼×32ADD A,DPL ;字符字模塊首地址MOV DPL,A ;字模庫(kù)首地址代碼×32MOV A,BADDC A,DPHMOV

20、 DPH,APUSH COLUMN ;列地址入棧PUSH COLUMN ;列地址入棧MOV CODE_,#00H ;代碼寄存器借用為間址寄存器CCW_1: MOV COUNT,#10H ;計(jì)數(shù)器設(shè)置為16MOV A,PAGE_ ;讀頁(yè)地址寄存器ANL A,#03HORL A,#0B8H ;”或”頁(yè)地址設(shè)置代碼MOV COM,A ;寫頁(yè)地址設(shè)置指令LCALL PR0LCALL PR3POP COLUMN ;取到地址值MOV A,COLUMN ;讀列地址寄存器CLR CSUBB A,#PD1 ;列地址減模塊參數(shù)JC CCW_2 ;0為左半屏顯示區(qū)域（E1）MOV COLUMN,A ;0為右半屏顯示

21、區(qū)域（E2）MOV A,PAGE_SETB ACC.3 ;設(shè)置區(qū)域標(biāo)志位。MOV PAGE_,A ;”0”為E1，”1”為E2CCW_2: MOV COM,COLUMN ;設(shè)置列地址值MOV A,PAGE_ ;判區(qū)域標(biāo)志以確定設(shè)置哪個(gè)控制器JNB ACC.3,CCW_3LCALL PR3 ;區(qū)域E2LJMP CCW_4CCW_3: LCALL PR0 ;區(qū)域E1CCW_4: MOV A,CODE_ ;取間址寄存器值MOVC A,A+DPTR ;取漢字字模數(shù)據(jù)MOV DAT,A ;寫數(shù)據(jù)MOV A,PAGE_JNB ACC.3,CCW_5LCALL PR4 ;區(qū)域E2LJMP CCW_6CCW_

22、5: LCALL PR1 ;區(qū)域E1CCW_6: INC CODE_ ;間址寄存器加一INC COLUMN ;列地址寄存器加一MOV A,COLUMN ;判列地址是否超出區(qū)域范圍CJNE A,#PD1,CCW_7CCW_7: JC CCW_8 ;未超出則繼續(xù)MOV A,PAGE_ ;超出則判是否在區(qū)域E2JB ACC.3,CCW_8 ;在區(qū)域E2則退出SETB ACC.3 ;在區(qū)域E1則修改成區(qū)域E2MOV PAGE_,AMOV COM,#00H ;設(shè)置區(qū)域E2列地址為”0”LCALL PR3CCW_8: DJNZ COUNT,CCW_4 ;當(dāng)頁(yè)循環(huán)MOV A,PAGE_ ;讀頁(yè)地址寄存器JB

23、 ACC.7,CCW_9 ;判完成標(biāo)志D7位，”1”則完成退出INC A ;否則頁(yè)地址加一SETB ACC.7 ;置完成位為”1”MOV PAGE_,AMOV CODE_,#10H ;間址寄存器設(shè)置為16LJMP CCW_1 ;大循環(huán)CCW_9: RET執(zhí)行完著一段后，整個(gè)“曾”字就顯示出來了。實(shí)驗(yàn)調(diào)試與問題 這次課程設(shè)計(jì)主要是用STC89C52單片機(jī)控制由兩塊SED1520集成塊組合成的12232點(diǎn)陣液晶顯示器。調(diào)試過程中由于接線一些接觸不良和串口線的問題花費(fèi)了我們很多的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)問題出在驅(qū)動(dòng)上后，我們及時(shí)更換了一個(gè)新的串口線，然后改良了接線穩(wěn)定性的問題，液晶上終于出現(xiàn)了顯示結(jié)果。此次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作工作已經(jīng)全部完成，基本達(dá)到了預(yù)期的目的與要求。但是在系統(tǒng)的調(diào)試方面還不夠健全。漢字的動(dòng)態(tài)顯示、顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新等方面做得不夠好，但是由于時(shí)間倉(cāng)促、條件有限，設(shè)計(jì)結(jié)果并不是很好，諸