[轉(zhuǎn)載]基于8255的LCD動(dòng)態(tài)顯示器設(shè)計(jì)

1、 基于的動(dòng)態(tài)顯示器設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)要求 能夠?qū)W會(huì)利用Proteus軟件的MCS51單片機(jī)仿真學(xué)習(xí),根據(jù)提供的參考工程，在proteus平臺(tái)自己重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路所需要的電氣原理圖，并在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)相對(duì)應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)其功能，學(xué)習(xí)proteus軟件的使用，其中包括原理圖器件的選取、原理圖的電氣連接、程序的編寫(xiě)編譯以及運(yùn)行，并能查出其錯(cuò)誤等。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 設(shè)計(jì)一基于的動(dòng)態(tài)顯示器三、 實(shí)驗(yàn)要求1 用數(shù)碼管或LCD正常顯示數(shù)字“12345678”。2 通過(guò)按鍵可改變顯示方式。3 設(shè)計(jì)顯示屏的動(dòng)態(tài)效果，用10個(gè)按鍵，每鍵對(duì)應(yīng)一種滾動(dòng)技術(shù)。 另注,實(shí)驗(yàn)發(fā)揮部分:1 設(shè)計(jì)所有動(dòng)作的聯(lián)合效果。2 設(shè)計(jì)二個(gè)變速按

2、鍵，可多級(jí)改變滾動(dòng)速度。3 設(shè)計(jì)一臺(tái)魔術(shù)電子種，采用自動(dòng)變換，隨機(jī)組合，數(shù)據(jù)每10秒變換一次。 動(dòng)態(tài)顯示格式:1 靜止2 整體閃爍3 單字閃爍4 整體向前、向后滾動(dòng)5 單字移動(dòng)6 兩邊向中間壓縮7 中間向兩邊擴(kuò)張8 上下壓縮9 文字上下滾動(dòng)10. 組合動(dòng)作（每一字符執(zhí)行上述一個(gè)動(dòng)作，并同時(shí)運(yùn)動(dòng)）四、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 本次課程設(shè)計(jì)是在理論課程的基礎(chǔ)上，目的在于培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力，通過(guò)電路設(shè)計(jì)、理論計(jì)算、實(shí)際編程、調(diào)試、測(cè)試、分析查找故障，解決在實(shí)際設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，使設(shè)計(jì)好的電路能正常工作，并可能結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行下載測(cè)試。在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱的要求，我們以?xún)扇艘唤M的形式在“51單片機(jī)課程設(shè)計(jì)選題表”

3、中任選一空（各組間不能重題），實(shí)現(xiàn)其功能。鑒于我們組對(duì)于8255通用可編程器件的了解，我們選擇基于的顯示的動(dòng)態(tài)顯示器設(shè)計(jì)這一課題。 在考慮本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，依據(jù)設(shè)計(jì)基本要求，并且基于8255通用可編程器件等條件，我們把8255器件用來(lái)擴(kuò)展I/O口，以備外接一4X4鍵盤(pán)，以滿(mǎn)足通過(guò)10個(gè)按鍵來(lái)控制10種動(dòng)態(tài)顯示，以及通過(guò)該I/O口外接一LCD顯示器（當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)不用8255擴(kuò)展I/O口，單片機(jī)AT89C51的四個(gè)I/O端口已能滿(mǎn)足該實(shí)驗(yàn)需要）。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于我們所采用的Proteus軟件的版本較低，發(fā)現(xiàn)該版本中8255所接的鍵盤(pán)不允許接上拉電阻，為此我們改變?cè)O(shè)計(jì)，將鍵盤(pán)接到單片機(jī)AT

4、89C51的P1口，并去掉鍵盤(pán)的上拉電阻（這點(diǎn)是鍵盤(pán)設(shè)計(jì)的不足，雖其能運(yùn)行正常，經(jīng)多方面詢(xún)問(wèn)這應(yīng)該就是版本較低原因）。為了能讓各器件間聯(lián)系起來(lái)我們又添加了一些邏輯器件，如：與非門(mén)等以及74LS373地址鎖存器等。 最終設(shè)計(jì)的電路圖如圖（1）：A8.15AD0.7AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD7AD6AD7AD2AD3AD4AD5AD6A15A15AD1AD0P1.0P1.1P1.3P1.2P1.4P1.5P1.6P1.7048C159D26AE37BFP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7C133pC233pX1CRYSTALD03Q02D14Q15D27Q

5、26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U374LS373GNDVDDD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM020L123U4:A74S00456U4:B74S001098U4:C74S00121311U4:D7408XTAL218XTAL119RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115AD0.7A8.15ALE30EA31PSEN29P1.01P1

6、.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78U1AT89C51D034D133D232D331D430D529D628D727RD5WR36A09A18RESET35CS6PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710U28255A圖（1） 圖中所用器件如表（a）：器件名稱(chēng)器件型號(hào)單片機(jī)AT89C51可編程I/O接口芯片8255地址鎖存器74LS373LCD顯示器LM020L表（a） 圖中

7、還有CRYSTAL晶振器，RES電阻，CAP電容，BUTTON按鈕，與非門(mén)，與門(mén)等等。 其中主要部分器件使用說(shuō)明如下:I .4X4矩陣式鍵盤(pán)識(shí)別技術(shù)a) 鍵盤(pán)鍵號(hào)圖 用AT89C51的并行口P1接4×4矩陣鍵盤(pán)，以P1.0P1.3作輸入線(xiàn)，以P1.4P1.7作輸出線(xiàn)；對(duì)應(yīng)的按鍵的序號(hào)排列如圖(2)。圖（2）b) 4×4矩陣鍵盤(pán)識(shí)別處理每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線(xiàn)和列線(xiàn)分別通過(guò)兩并行接口和CPU通信。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開(kāi)關(guān)的一端（行線(xiàn)）通過(guò)電阻接VCC，而接地是通過(guò)程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。鍵盤(pán)處理程

8、序的任務(wù)是：確定有無(wú)鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開(kāi)時(shí)的抖動(dòng)。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地，另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵。c) 鍵盤(pán)掃描程序框圖 WAITP1=0FFH，P1.6=0P1=0FFH，P1.4=0有鍵按下嗎？有鍵按下嗎？ 沒(méi)有 沒(méi)有 有 有延時(shí)10ms延時(shí)10ms真的有鍵按下嗎？真的有鍵按下嗎？ 沒(méi)有 沒(méi)有 有 有根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別按鍵根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別按鍵P1=0FFH，P1.5=0P1=0FFH，P1.7=0有鍵按下嗎？有鍵按下嗎？ 沒(méi)有 沒(méi)有 有 有延時(shí)10ms延時(shí)10ms真的有鍵按

9、下嗎？真的有鍵按下嗎？ 沒(méi)有 沒(méi)有 有 有根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別按鍵根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別按鍵 WAIT根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識(shí)別按鍵 注:在上圖中 調(diào)用相應(yīng)按鍵識(shí)別子程序 轉(zhuǎn)入顯示子程序d) 部分匯編程序如下鍵盤(pán)子程序: KEYBOARD: WAIT: MOV P1 ,#0FFH CLR P1.4 ;置P1.4=0 MOV A ,P1 ANL A ,#0FH XRL A ,#0FH JZ NOKEY1 ;沒(méi)有按鍵跳轉(zhuǎn)到第二列 LCALL DELY10MS ;延時(shí)子程序 MOV A ,P1 ANL A ,#0FH XRL A ,#0FH JZ NOKEY1 MOV A ,P1 ANL A ,#0FH CJNE A

10、,#0EH,NK1 MOV KEYBUF ,#0 LJMP VALUE ;跳轉(zhuǎn)到按鍵識(shí)別子程序NK1: CJNE A ,#0DH,NK2 MOV KEYBUF ,#1 ACALL DELAY LJMP VALUENK2: CJNE A,#0BH ,NK3 MOV KEYBUF ,#2 LJMP VALUENK3: CJNE A ,#07H,NK4 MOV KEYBUF ,#3 LJMP VALUENK4: NOP- 同樣的方法使P1.5，P1.6，P1.7循環(huán)置“0”進(jìn)行鍵盤(pán)掃描，直至有鍵按下。DELY10MS: ;延時(shí)子程序 MOV R4,#20 D1: MOV R5,#248 DJNZ R

11、5,$ DJNZ R4,D1 RET按鍵識(shí)別及調(diào)用相對(duì)應(yīng)鍵的顯示子程序:MAIN: MOV DPTR ,#7FFFH ;向8255控制口寫(xiě)控制字 MOV A ,#80H MOVX DPTR ,A MOV SP,#60H ;設(shè)置堆棧 ACALL DELAY ;設(shè)置延時(shí)子程序 ACALL INIT_LCD ;初始化程? MOV A,#84H ;從第一行第一列? ACALL WRCOM ACALL KEYBOARD MOV R3,A DJNZ R3,KEY2 ;根據(jù)鍵盤(pán)值選顯示方式 ACALL DISPMOD1 ;調(diào)用顯示子程序 AJMP LAST ;循環(huán)末端程序KEY2: DJNZ R3,KEY3

12、 ACALL DISPMOD2 AJMP LASTKEY3: DJNZ R3,KEY4 ACALL DISPMOD3 AJMP LASTKEY4: DJNZ R3,KEY5 ACALL DISPMOD4 AJMP LAST II .LCD顯示技術(shù) 1. 本次設(shè)計(jì)選用字符型LCD,型號(hào)為L(zhǎng)M020L,如下圖所示,其基本特點(diǎn)如下: l 液晶顯示器所顯示的內(nèi)容實(shí)際上是由若干5X8或5X11點(diǎn)陣塊組成的顯示字符群。每一點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位，字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度。l 主控制驅(qū)動(dòng)電路為HD44780及其兼容芯片。l 內(nèi)置字符發(fā)生器ROM存儲(chǔ)器（CG ROM），可顯示192種字符l 具有64個(gè)字節(jié)自

13、定義字符RAM存儲(chǔ)器（CG RAM），可自定義8個(gè)5X8點(diǎn)陣字符或4個(gè)5X11點(diǎn)陣字符。l 具有80個(gè)字節(jié)的顯示數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器（DD RAM），用以存放待顯示的字符碼。 等等 LM020L顯示模塊的引腳功能定義引腳號(hào)符號(hào)輸入/輸出電平功能說(shuō)明1Vss電源地: 0V2VDD電源: +5V3VEELCD驅(qū)動(dòng)電源: 0-5V4RS輸入1/0寄存器選擇。1：數(shù)據(jù)；0：指令5RW輸入1/0讀寫(xiě)操作選擇：1：讀；0：寫(xiě)6E輸入1/0或下降沿使能信號(hào)。寫(xiě)E下降沿有效；讀E高電平有效7DB0輸入/輸出1/0或三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)（LSB）8-13DB1-DB6輸入/輸出1/0或三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)14DB7輸入/輸出 1/

14、0或三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)（MSB） 2. HD44780的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 控制電路主要由指令寄存器（IR），數(shù)據(jù)寄存器（DR），忙標(biāo)志（BF），地址計(jì)數(shù)器（AC），顯示數(shù)據(jù)寄存器（DD RAM），字符發(fā)生器ROM（CG ROM），字符發(fā)生器RAM（CG RAM）和時(shí)序發(fā)生器構(gòu)成。 3. HD44780的指令集1) 清屏RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000000001 功能：清顯示指令，使DD RAM的內(nèi)容全部被清除；光標(biāo)回原位，地址計(jì)數(shù)器AC=0 2) 輸入方式設(shè)置RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000000001I/DS 功能：設(shè)置光標(biāo)、畫(huà)面移動(dòng)方式。

15、其中，I/D=1，當(dāng)從DD RAM（CG RAM）讀出數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)寫(xiě)入DD RAM（CG RAM）后，AC自動(dòng)加1； I/D=0，當(dāng)從DD RAM（CG RAM）讀出數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)寫(xiě)入DD RAM（CG RAM）后，AC自動(dòng)減1； S=1，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)后，畫(huà)面左右移動(dòng)。當(dāng)I/D=1時(shí)，畫(huà)面向左移動(dòng)，反之向右移動(dòng)； S=0，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)后，畫(huà)面不動(dòng)。3) 顯示開(kāi)關(guān)控制RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001DCB 功能：對(duì)顯示的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制；其中，D為顯示控制，D=1，開(kāi)顯示；D=0，關(guān)顯示，此時(shí)DD RAM的內(nèi)容保持不變； C為光標(biāo)控制，C=1，開(kāi)光標(biāo)顯示；C

16、=0，關(guān)光標(biāo)顯示； B為閃爍控制，B=1，光標(biāo)所指的字符與光標(biāo)一起以0.4s交變閃爍；B=0，不閃爍；4) 光標(biāo)畫(huà)面移位RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0000001S/CR/L*功能：此指令使光標(biāo)或顯示畫(huà)面在沒(méi)有對(duì)DD RAM進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)被左移或右移。其中，S/C為選擇畫(huà)面還是光標(biāo)進(jìn)行平移，S/C=1，選擇畫(huà)面平移；S/C=0，選擇光標(biāo)平移； R/L=1，左移一個(gè)字符位；R/L=0，右移一個(gè)字符位。5) 功能設(shè)置RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000001DLNF*功能：工作方式設(shè)置（初始化指令）其中，DL=1，8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB7-DB0接口

17、；DL=0，4位數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB7-DB4接口，DB3-DB0不用；N為對(duì)顯示的行數(shù)進(jìn)行控制，N=1，二行顯示；N=0，一行顯示；F為對(duì)點(diǎn)陣的規(guī)格進(jìn)行控制，F(xiàn)=1，5X10點(diǎn)陣；F=0，5X8點(diǎn)陣；6) CG RAM地址設(shè)置RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00001A5A4A3A2A1A0功能：工作方式設(shè)置（初始化指令），這條指令設(shè)置CG RAM的地址指針。地址碼C5-C0被送入AC。在此后，就可以將用戶(hù)自定義的顯示字符數(shù)據(jù)寫(xiě)入CG RAM或從CG RAM中讀出。 其中，CG RAM地址范圍為：A5-A0=0-3FH。7) DD RAM地址設(shè)置RSR/WDB7DB6DB5D

18、B4DB3DB2DB1DB0001A6A5A4A3A2A1A0動(dòng)能：工作方式設(shè)置（初始化指令），這條指令設(shè)置DD RAM的地址指針。地址碼00H-4FH有效。在此后，在此后，就可以將顯示字符碼寫(xiě)入DD RAM或從DD RAM中讀出。 注：其它指令略；4 程序中LCD指令匯編:1) 初始化程序 INIT_LCD: MOV A , #30H ;設(shè)置為8為數(shù)據(jù)總線(xiàn),1行,5X8點(diǎn)陣 ACALL WRCOM MOV A , #01H ;清屏幕 ACALL WRCOM MOV A , #06H ;畫(huà)面不移動(dòng),讀寫(xiě)操作后AC加1 ACALL WRCOM MOV A , #0CH ;開(kāi)顯示,關(guān)光標(biāo),不閃爍

19、ACALL WRCOM RET2) 寫(xiě)命令子程序 WRCOM: PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR , #7FFCH MOVX DPTR, A ACALL DELAY MOV DPTR , #WR_COM MOVX DPTR, A ACALL DELAY POP DPL POP DPH RET3) 寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序WRDATA: PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR , #7FFCH MOVX DPTR, A ACALL DELAY MOV DPTR , #WR_DAT MOVX DPTR, A ACALL DELAY POP DPL POP DPH RET4)

20、設(shè)置自定義字符WRCGRAM: PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH PUSH PSW MOV A , #40H ACALL DELAY ACALL WRCOM MOV R7 , #56H MOV DPTR, #CGRAM_TABLE1 WR_CGRAM1: CLR A MOVC A , A+DPTR ACALL WRDATA INC DPTR DJNZ R7 , WR_CGRAM1 ACALL DELAY POP PSW POP DPH POP DPL POP ACC RET5) 部分LCD顯示示例a) 向中間壓縮DISPMOD8: ACALL INIT_LCD MOV R1

21、 , #08H MOV DPTR,#TABLE1 DISP10: MOV A , #8FH ACALL WRCOM CLR A MOVC A , A+DPTR ACALL WRDATA INC DPTR DISP_LEFT: ACALL DELAY5 MOV A , #1CH ACALL WRCOM DJNZ R1 , DISP10 RETb) 向兩邊擴(kuò)散12 ;DISPLAY MODE 7 DISPMOD7: MOV A,#84H ACALL WRCOM MOV A,#34H ACALL WRDATA MOV A,#8BH ACALL WRCOM MOV A,#35H ACALL WRDAT

22、A ACALL DELAY2 MOV A,#84H ACALL WRCOM MOV A,#33H ACALL WRDATA MOV A,#34H ACALL WRDATA MOV A,#8AH ACALL WRCOM MOV A,#35H ACALL WRDATA MOV A,#36H ACALL WRDATA ACALL DELAY2 MOV A,#84H ACALL WRCOM MOV A,#32H ACALL WRDATA MOV A,#33H ACALL WRDATA MOV A,#34H ACALL WRDATA MOV A,#89H ACALL WRCOM MOV A,#35H A

23、CALL WRDATA MOV A,#36H ACALL WRDATA MOV A,#37H ACALL WRDATA ACALL DELAY2 MOV A,#84H ACALL WRCOM ACALL DISPMOD2RET 等等！III . 8255通用可編程器件 8255是一種通用的可編程并行I/O接口電路，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中被廣泛用作可編程外部I/O并行接口。 8255的結(jié)構(gòu)及其引腳：8255有3個(gè)8位的并行口PA、PB、PC。8255的引腳如左圖所示。圖中有關(guān)引腳含義如下： D0-D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)； CS：選片信號(hào)輸入線(xiàn)，低電平有效； RESET：復(fù)位信號(hào)輸入線(xiàn)，高電平時(shí)有效，復(fù)位后，PA口、PB口、PC口均為輸入方式； PA、PB、PC：3個(gè)8位I/O口； RD：讀選通信號(hào)輸入線(xiàn)，低電平時(shí)有效； WR：寫(xiě)選通信號(hào)輸入線(xiàn)，低電平時(shí)有效； A1，A0：端口地址輸入線(xiàn)，用于選擇內(nèi)部端口寄存器； VCC：電源+5V； GND：地線(xiàn)。 下表列出了CPU對(duì)8255端口的尋址和操作狀態(tài)：A1A0RDWRCS輸入操作（讀）00010A口 數(shù)據(jù)總線(xiàn)01010 B口 數(shù)據(jù)總線(xiàn)10010 C口 數(shù)據(jù)總線(xiàn)輸出操作（寫(xiě)）00100 數(shù)據(jù)總線(xiàn) A口01100 數(shù)據(jù)總線(xiàn) B口10100 數(shù)據(jù)總線(xiàn) C口11100數(shù)據(jù)總線(xiàn)