單片機液晶顯示器設(shè)計

1、-. zCHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY設(shè)計說明書工程名稱：顯示屏設(shè)計二級學院：電子信息與電氣工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化化班級： 10電二學生：高亮*：10020408指導教師：莊志紅職稱：副教授起止時間： 2021年6月17日 2021年6月28日基于單片機的顯示屏設(shè)計摘要液晶顯示已經(jīng)是人機界面的關(guān)鍵技術(shù)。本文對基于單片機的液晶顯示控制技術(shù)進展了研究。本文說明單片機89C51控制LCD1602顯示屏的方法。首先本文闡述了LCD1602液晶屏的顯示原理，隨后通過在Proteus仿真軟件上構(gòu)建相關(guān)的仿真電路，并連接在Keil軟件編寫、編輯及編譯生成的相關(guān)的

2、.He*驅(qū)動程序電路仿真，成功仿真出對所需容的顯示。關(guān)鍵字：LCD1602、單片機、Proteus仿真目錄TOC o 1-3 u 第一章 設(shè)計容和要求 PAGEREF _Toc14508 41.1 設(shè)計的容 PAGEREF _Toc23814 41.2 設(shè)計意義 PAGEREF _Toc23481 4第二章 系統(tǒng)總體構(gòu)造 PAGEREF _Toc25354 5 2.1 系統(tǒng)的總體構(gòu)造框圖5 2.2 各框圖要實現(xiàn)的功能及相互關(guān)系5第三章 硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc3356 6 3.1電源電路 PAGEREF _Toc22823 9 3.2AT89C52單片機9 3.3 時鐘模塊.93.4

3、 LCD液晶顯示屏 PAGEREF _Toc31200 9 3.4.1 LCD1602 簡介 PAGEREF _Toc21592 93.4.2 LCD1602主要參數(shù)引腳功能 PAGEREF _Toc28019 103.4.3 LCD1602顯示模指令集 PAGEREF _Toc19790 11第四章 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc32298 154.1 系統(tǒng)框圖 PAGEREF _Toc17534 164.2 程序 PAGEREF _Toc18486 17第五章 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc21669 195.2 仿真 PAGEREF _Toc21891 19第六章 設(shè)計小結(jié) PA

4、GEREF _Toc22933 21參考文獻 PAGEREF _Toc3537 22附錄一 元器件清單 PAGEREF _Toc29306 23附錄二 原理圖 PAGEREF _Toc14422 24附錄三 程序清單 PAGEREF _Toc25450 25附錄四 實物圖 PAGEREF _Toc31804 27第一章 設(shè)計容和要求1.1 設(shè)計的容課程設(shè)計是在校學生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結(jié)合的橋梁和紐帶。單片機課程設(shè)計，要求學生更多的完成軟硬結(jié)合的動手實踐方案，解決目前學生課程設(shè)計過程中普遍存在的缺乏動手能力的現(xiàn)象.熟悉掌握1602液晶，和12862液晶的原理，并會編程實現(xiàn)在液晶上

5、顯示出自己的根本信息。1.2 設(shè)計意義在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比擬常用，軟硬件都比擬簡單。在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：1顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器CRT那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。2數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字

6、式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。(3體積小、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來到達顯示的目的，在重量上比一樣顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。(4)功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。第二章 系統(tǒng)總體構(gòu)造2.1系統(tǒng)的總體構(gòu)造框圖整個電路系統(tǒng)由單片機，顯示模塊，晶振電路等幾個模塊組成。系統(tǒng)構(gòu)造圖如下列圖2-1所示：LCD1602液晶顯示屏單片機AT89C52晶振電路圖2-1系統(tǒng)構(gòu)造圖2.2各框圖要實現(xiàn)的功能及相互關(guān)系 LCD1602液晶顯示屏用來顯示由單片機傳送的信息。第三章 硬件設(shè)計3.1電源電路本

7、電路輸入家用220V交流電，經(jīng)過全橋整流，穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的5v直流電。這種設(shè)計方便實用，輸出電壓穩(wěn)定，最大輸出電流為1A，電路能帶動一定的負載電路工作原理如圖3-1所示，電路圖如圖3-2所示圖3-1 電源電路原理框圖圖3-2 電源電路電路圖三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，部由一些三極管和電阻等構(gòu)成，在分析電路時可簡單的認為這是一個能自動調(diào)節(jié)電阻的元件，當負載電流大時三端穩(wěn)壓器的電阻自動變小，而當負載電流變小時三端穩(wěn)壓器的電阻又會自動變大，這樣就能保持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持根本不變。本電路為實現(xiàn)輸出直流5v電壓，選用LM7805穩(wěn)壓。而LM7805輸出電流最大可以到達1A，完全滿足設(shè)計需要，可以帶動

8、全部LED。3.2 AT89C52單片機單片機系統(tǒng)電路采用如下列圖3-3所示的AT89C52芯片，40引腳的雙列直插封裝方式，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作；作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平，能進展定時器/計數(shù)器、串口、中斷等系列實驗?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：a) 電源引腳： VCC、GNDb) 時鐘引腳：*TAL1、*TAL2c) 復位引腳： RSTd) 外部程序存儲器允許控制端：e) 低八位地址鎖存允許信號：ALEf) 片外程序存儲器的讀選通信號：g) 32個可編程口：P0、P1、P2、P3圖3-3 AT89C523.3時鐘模塊晶振時鐘為11.0592MH

9、z。單片機通過部振蕩方式和外部振蕩方式獲得所需時鐘信號。圖3-4振蕩方式在引腳*TAL1和*TAL2外接晶體振蕩器簡稱晶振或瓷諧振器，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。部振蕩方式如圖3-4所示。圖中，電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用。電容值一般為530pF。部振蕩方式所得的時鐘信號比擬穩(wěn)定，實用電路中使用較多。外部振蕩方式是把已有的時鐘信號引入單片機。這種方式事宜用來使單片機的時鐘與外部信號保持一致3.4 LCD液晶顯示屏3.4.1 LCD1602 簡介1602是指顯示的容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，

10、控制原理是完全一樣的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大局部的字符型液晶。1602 液晶顯示： 1602 液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器CGROM)已經(jīng)存儲了160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比方大寫的英文字母A的代碼 是 01000001B41H，顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母A。 1602 識別的是 ASCII 碼，試驗可以用 ASCII 碼直接賦值。VSS、 VDD、 V0 一般接地接電源+5V 液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱

11、，接地電源時比照度最高比照度過高時會產(chǎn)生鬼影，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整比照度。 RS 為存放器選擇，高電1時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電0時選擇指令存放器。R/W 為讀寫信號線，高電平時進展讀操作，低電平時進展寫操作。E(或 EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。RS為數(shù)據(jù)/命令選擇端，當此腳為高電平時，可以對1602進展數(shù)據(jù)字節(jié)的傳輸操作，而為電平時，則是進展命令字節(jié)的傳輸操作。R/W為讀寫選擇端。當此腳為高電平可對LCD1602進展讀數(shù)據(jù)操作，反之進展寫數(shù)據(jù)操作。下列圖為LCD1602的讀操作時序和寫操作時序。1602 通過 D0D7 的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)

12、置： 0011 0000 0*38 設(shè)置 162 顯示、57 點陣，位數(shù)據(jù)接口；顯示開關(guān)及光標設(shè)置；0000 1DCB 當D顯示(1 有效)、 光標顯示(1 有效)、 光標閃爍(1 有效)0000 01NS N=1(讀 C B 或?qū)懸粋€字符后地址指針加 1 &光標加 1)，N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減 1 &光標減 1)，S=1 且 N=1 (當寫一個字符后，整屏顯示左移)，S =0 當寫一個字 符后，整屏顯示不移動數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+ 地址碼(0-27H，40-67H),其他設(shè)置：01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)

13、據(jù)指針=0)。寫指令08H 是關(guān)閉顯示 ，寫指令01H 顯示清屏， 寫指令06H光標移動設(shè)置 ，寫指令0cH 顯示開及光標設(shè)置。當我們要寫指令字，設(shè)置LCD1602的工作方式時：需要把RS置為低電平，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0D7，最后E引腳一個高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。當我們要寫入數(shù)據(jù)字，在1602上實現(xiàn)顯示時：需要把RS置為高電平，RW置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口D0D7，最后E引腳一個高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。圖3-5 LCD1602讀寫時序3.4.2 LCD1602主要參數(shù)引腳功能 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5

14、.0V)模塊最正確工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引腳功能說明LCD1602引腳如圖3.5所示圖3-6.LCD1602引腳圖引腳圖的功能如表3-1所示表3-1 LCD引腳功能3.4.3 LCD1602顯示模指令集1清屏功能：清DDROM值和AC值2歸位功能：光標復位，光標返回到地址00H3輸入方式設(shè)置功能：設(shè)置光標，畫面移動方式。其中：I/D=1：數(shù)據(jù)讀寫操作后，AC 自加一；I/D=0：數(shù)據(jù)讀寫操作后，AC 自減一；S=1：數(shù)據(jù)讀寫操作，畫面平移；S=0：數(shù)據(jù)讀寫操作，畫面不動；4顯示開關(guān)控制功能：設(shè)置顯示、光標和閃爍開關(guān)。其中：D 表示顯示開關(guān)，D=1 為開，D=0

15、 為關(guān)；C 表示光標開關(guān)，C=1 為開，C=0 為關(guān)；B 表示閃爍開關(guān)，B=1 為開，B=0 為關(guān)。5光標、畫面位移功能：光標、畫面移動。其中：S/C=1 畫面移動一個字符位；S/C=0 光標移動一個字符位；R/L=1:右移；R/L=0 左移。6功能設(shè)置功能：工作方式設(shè)置初始化指令。其中：DL=1，8 位數(shù)據(jù)接口；DL=0，4 位數(shù)據(jù)接口；N=1，兩行顯示；N=0，一行顯示；F=1，5*10 點陣顯示；F=0,5*7 點陣顯示。7CGRAM 地址設(shè)置功能：設(shè)置CGRAM 地址，A5A0=03FH。8DDRAM 地址設(shè)置功能：設(shè)置DDRAM 地址。其中：N=0，一行顯示A6A0=04FH；N=1

16、 兩行顯示，首行A6A0=02FH，次行A6A0=4067H。9讀BF 及AC 值功能：讀忙BF 和地址計數(shù)器AC 的值。其中：BF=1：忙，BF=0：準備好。此時AC 值意義為最近一次地址設(shè)置CGRAM 或DDRAM定義。10寫數(shù)據(jù)功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，數(shù)據(jù)寫入CGRAM 或DDRAM 中。11讀數(shù)據(jù)功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，從CGRAM 或DDRAM 數(shù)據(jù)讀出。第四章 軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。單片機軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件完成各種實質(zhì)性功能的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。單片機的軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題：1根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為假設(shè)干個相

17、對獨立的局部，設(shè)計出合理的總體構(gòu)造，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；2培養(yǎng)良好的編程風格，如考慮構(gòu)造化程序設(shè)計、實行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、，又便于移植和修改；3建立正確的數(shù)學模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取適宜的參數(shù)；4繪制程序流程圖；5合理分配系統(tǒng)資源；6為程序參加注釋，提高可讀性，實施軟件工程；7注意軟件的抗干擾設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性。4.1 系統(tǒng)框圖開 始對LCD1602A進展初始化判是否有按鍵按下 否掃描按鍵延時首行掃描字R3列掃描送P1掃描、判行確定鍵值鍵值入棧保護鍵值轉(zhuǎn)化為ASII碼，存入存放器判釋放按鍵 否判第七位是否為0繼續(xù)掃描否LCD1602A寫命令顯 示延 時結(jié)

18、 束程序*include*define uint unsigned int*define uchar unsigned charuchar code table=liu peng fei;uchar code table1=JIA YOU!;sbit rs=P35;sbit rw=P36;sbit ep=P34;uchar a;void cao(uint z)uint *,y;for(*=z;*0;*-)for(y=110;y0;y-);void zl(uchar )rs=0;P0=;cao(5);ep=1;cao(10);ep=0;void sj(uchar shu)rs=1;P0=shu;

19、cao(5);ep=1;cao(10);ep=0;void init()rw=0;zl(0*38);zl(0*0c);zl(0*06);/zl(0*80+0*10);void main()init();for(a=0;a13;a+)sj(tablea);cao(20);zl(0*80+0*40);for(a=0;a8;a+)sj(table1a);cao(20);/for(a=0;a16;a+)/zl(0*18);/cao(200);/while(1);第五章 系統(tǒng)調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩局部，但是他們并不能完全分開。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進展綜合調(diào)試，排除可能的軟

20、/硬件故障。5.1 硬盤調(diào)試拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要防止電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用一樣；完成焊接后，應(yīng)先空載上電芯片座上不插芯片，并檢查各引腳的電位是否正確。假設(shè)一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。5.2 仿真就是利用電子器件的數(shù)學模型通過計算和分析來表現(xiàn)電路工作狀態(tài)的一種手段。具有本錢低，設(shè)計調(diào)試周期短，防止器件浪費等特點。特別適合于實驗教學，可以在較短的時間讓學生掌握更多的概念。仿真的真實程度取

21、決于器件模型的逼真程度，一個較好的仿真系統(tǒng)雖不能百分之白替代實際器件的實驗，但對實際電路的設(shè)計調(diào)試是有很多幫助的仿真分為實時仿真和非實時仿真。實時仿真是利用虛擬儀器如信號發(fā)生器、示波器、電壓表、電流表等實時跟蹤電路狀態(tài)變化的仿真模式，在這種模式下必須不停地進展分析和計算工作。和實際實驗很相似，比擬真實，計算工作量大對計算速度有較高的要求，或者說在同樣的機器速度下被仿真的電路頻率比擬低。非實時仿真是將分析計算過程與觀察過程分開的仿真模式。根據(jù)設(shè)置的電路條件，首先對電路進展分析計算，將計算結(jié)果保持下來繪制成圖表顯示在屏幕上，在觀察分析過程中不再進展計算工作。這種方式可以在較慢的機器上仿真較高的頻率

22、特性，因為分析計算的時間可以被拉長。數(shù)字電路的仿真和模擬電路的仿真有很大的不同，數(shù)字邏輯電路仿真只在時鐘變化時捕捉電路的狀態(tài)，對信號過沖、信號變形可能忽略而不考慮，計算工作量大大減小，模擬電路在每個信號周期都要進展很屢次的計算和分析，所以計算工作量很大，每個周期的計算點數(shù)時可以設(shè)置的，不要設(shè)置的太高。 液晶顯示的調(diào)試比擬簡單，把編譯好的上述程序指定到Proteus中的單片機中。運行Proteus即可在顯示器LCD1602中觀測到顯示結(jié)果。顯示出第一行為liu peng fei。第二行為JIA YOU！仿真結(jié)果如運行圖5-1。圖5-1系統(tǒng)運行圖第六章 設(shè)計小結(jié)單片機在現(xiàn)實生活中有很大的實用價值，

23、學好這門課程非常關(guān)鍵，可以讓自己的知識儲藏更加豐富，而這次課程設(shè)計正好提供了一個很好的時機加深對單片機知識的掌握，通過對這次課程設(shè)計，我對proteus以及keil等軟件的使用掌握的更加熟練，對c語言程序有了更深層次的理解。這次課程設(shè)計不僅使我對相關(guān)專業(yè)知識有了更深的理解，而且還讓我認識到了理論知識對工作實踐的重大意義，學會理論聯(lián)系實際。課程設(shè)計要求我們完全依靠自己的能力去學習和設(shè)計，而不是像以往課程那樣一切由教材和教師安排。因此，它給了我更大的發(fā)揮空間。讓我發(fā)揮主觀能動性獨立的查閱資料、尋找數(shù)據(jù)、設(shè)計實驗方案，并將理論知識應(yīng)用到實踐中去。通過這次設(shè)計提高了我認識問題、分析問題、解決問題的能力

24、?？傊?，這次設(shè)計既是對我課程知識的考核，又是對我思考問題、解決問題能力的考核，更是對我人格品德的考驗，設(shè)計讓我受益匪淺。參考文獻1樓然苗.單片機課程設(shè)計指導M.航空航天大學，2007年7月2何立民.單片機實驗與實踐教程M.航空航天大學，2004年7月3馬彪.單片機應(yīng)用技術(shù)M.同濟大學,2007年4月4郭天祥.51單片機C語言教程M.電子工業(yè)，2003年7月 5齊.單片機原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計：基于C51的Proteus仿真實驗與解題指導M.：電子工業(yè)，2021.26 王幸之.AT89系列單片機原理與接口技術(shù) M.航空航天大學7 軍.51系列單片機高級實例開發(fā)指南M.航空航天大學附錄一 元器件清單序

25、號名稱型號、參數(shù)備注價格/元數(shù)量1CPUSTC89C52DIP40封裝4.612管座DIP-400.413晶振11.0592MHZ49S型114整流橋2W102A圓橋0.815穩(wěn)壓ICLM7805TO-2201.216元片電容30pF0.127電解電容1000uf/16V0.118電解電容470uf/16V0.119電解電容10uf/16V0.11 10獨石電容0.47uf0.12 11自鎖開關(guān)8*8自鎖按鈕-6P8mm*8mm0.41 12電阻1K/0.25W金屬膜1/4W0.11 13排阻A10-103 或A09-103直插0.61 14單排排針直針1*402.54mm0.44 15顯示屏LCD1602151本錢總價26.2元附錄二 原理圖附錄三 程序清單*include*define uint unsigned i