單片機應用技術(shù)項目式教程課件：電子廣告屏的設(shè)計

單片機應用技術(shù)項目式教程—基于Proteus和KeilCSINGLE-CHIP

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電子廣告屏的設(shè)計LED顯示器及其接口01LCD顯示器及接口02LED點陣與LCD顯示器在STC15W4K32S4單片機的應用03知識要點

電子廣告屏的設(shè)計掌握LED點陣顯示的原理01掌握LCD液晶顯示的原理02掌握LED點陣顯示程序的設(shè)計方法03掌握LCD液晶顯示程序的設(shè)計方法04學習要求教學內(nèi)容走近科學

Micro-LED典型結(jié)構(gòu)是一個PN接面二極管，由直接能隙半導體材料構(gòu)成。當對Micro-LED上下電極施加一正向偏壓，致使電流通過時，電子、空穴對于主動區(qū)復合，發(fā)射出單一色光。Micro-LED的基本構(gòu)造分為四塊，最下面是襯底，上一層是電極，再往上是RGB排列的Micro-LED，最外層是玻璃面板。這一個RGB組成一個像素，而整塊電視是4K，也就是八百萬個這樣的微觀結(jié)構(gòu)組成的。

科學的進步和創(chuàng)新永不止步，近年來一種名為微發(fā)光二極管（Micro-LED）的技術(shù)風靡全球，成為未來的顯示技術(shù)的重要研發(fā)方向之一。Micro-LED顧名思義，就是微型化的LED，是目前主流LED大小的1%。Micro-LED就是將LED結(jié)構(gòu)設(shè)計進行薄膜化、微小化以及陣列化后，將Micro-LED巨量轉(zhuǎn)移到電路基板上，再利用物理沉積技術(shù)生成上電極及保護層，形成微小間距的LED。Micro-LED的尺寸僅在1~10μm等級左右，每一個Micro-LED可視為一個像素，同時它還能夠?qū)崿F(xiàn)對每個像素的定址控制、單獨驅(qū)動發(fā)光自發(fā)光。Micro-LED與其他顯示技術(shù)相比，優(yōu)勢明顯，但由于技術(shù)限制，目前并不能大規(guī)模生產(chǎn)，且尺寸也不能做小。顯示技術(shù)黑馬：Micro-LED走近科學

由此可見，Micro-LED能達到比OLED更輕薄的效果。其優(yōu)點：自發(fā)光、高亮度、低功耗、超高解析度與色彩飽和度，壽命長，能夠適應各種尺寸，成本降低空間大和應用范疇廣。

Micro-LED最大的優(yōu)勢是微米等級的間距，每一點畫素都能定址控制及單點驅(qū)動發(fā)光。比起其他LED，發(fā)光效率上，Micro-LED最高，有利于顯示設(shè)備的節(jié)能，其功率消耗量約為LCD的10％、OLED的50％；發(fā)光能量密度上，Micro-LED最高，可以節(jié)約顯示設(shè)備有限的表面積，并部署更多的傳感器。由于Micro-LED使用無機材料，且結(jié)構(gòu)簡易，幾乎無光耗，它的使用壽命遠超OLED。

MicroLED產(chǎn)品的亮度比OLED高30倍，分辨率是OLED的5倍多。Micro-LED高亮度的顯示技術(shù)可以輕松解決因為環(huán)境光較強致使顯示器上的影像泛白、辨識度變差的問題。這使得MicroLED應用的范疇更加寬廣。優(yōu)點：走近科學

Micro-LED現(xiàn)在還尚存技術(shù)難題，阻止了它進一步的規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化，其生產(chǎn)成本遠高于現(xiàn)有顯示技術(shù)產(chǎn)品。此外，Micro-LED自身是剛性結(jié)構(gòu)，也不利于制成柔性產(chǎn)品。Micro-LED顯示的發(fā)光器件是固體化的微型LED燈珠，Micro-LED燈珠是一種正負電極性的微結(jié)構(gòu)，不像OLED和QLED是一種單純材料，其產(chǎn)品在TFT基板上的遷移過程、移植工藝難度最高，工藝可靠性也最低。另外，由于技術(shù)瓶頸及工藝問題，Micro-LED晶粒的光效、波長的一致性、良率還未達到Micro-LED彩色化顯示的要求。發(fā)展方向：6.1

LED點陣顯示LED顯示器按陣列點數(shù)可分為5*7，5*8，6*8，8*8；按發(fā)光顏色可分為單色、雙色、三色；按極性排列又可分為共陽極和共陰極。圖1給出的是8*8共陰極LED點陣，它由64個發(fā)光二極管組成，每個二極管是出于行線（H0-H7）和列線（L0-L7）之間的交叉點上。1.LED點陣顯示原理圖1共陰極LED點陣顯示6.1

LED點陣顯示要使8×8LED點陣顯示一個“心形”圖案，那么，先給8×8LED點陣第1行送高電平（行高電平有效），同時給所有列線送11111111（列線低電平有效），延時一段時間；然后給第2行送高電平，同時給所有列線送10011001，延時一段時間，最后給第8行送高電平，同時給所有列線送11111111，然后再循環(huán)上述操作，利于人眼的視覺駐留效應，一個穩(wěn)定的心形圖案就顯示出來了。2.點陣顯示舉例圖2LED點陣顯示“心形”6.2漢字圖像循環(huán)閃爍的設(shè)計1.項目功能描述使用4個8*8LED點陣顯示模塊組成一個16*16LED點陣顯示“單片機仿真”。單片機的P0和P1口控制單片機的列線，輸出顯示漢字的點陣數(shù)據(jù)，單片機的P2口和P3口用74HC244控制行線，輸出掃描信號。顯示漢字點陣數(shù)據(jù)可由字模提取軟件得到。圖3字模選項圖4字模數(shù)組6.2漢字圖像循環(huán)閃爍的設(shè)計2.項目硬件電路圖圖5點陣顯示電路圖6.2漢字圖像循環(huán)閃爍的設(shè)計點陣顯示程序：#include<system.h>unsignedchari=0,j=0,jj;unsignedcharcodech[10][16]={{0x00,0x10,0x00,0x10,0x1F,0xD0,0x14,0x90,0x94,0x90,0x74,0x90,0x54,0x90,0x1F,0xFF},{0x14,0x90,0x34,0x90,0xD4,0x90,0x54,0x90,0x1F,0xD0,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x00},/*"單",0*/{0x00,0x01,0x00,0x02,0x00,0x0C,0x7F,0xF0,0x08,0x80,0x08,0x80,0x08,0x80,0x08,0x80},{0x08,0x80,0xF8,0x80,0x08,0x80,0x08,0xFF,0x08,0x00,0x18,0x00,0x08,0x00,0x00,0x00},/*"片",1*/{0x10,0x20,0x10,0xC0,0x13,0x00,0xFF,0xFF,0x12,0x00,0x11,0x82,0x10,0x0C,0x00,0x30},{0x7F,0xC0,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x7F,0xFC,0x00,0x02,0x00,0x1E,0x00,0x00},/*"機",2*/{0x02,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0x37,0xFE,0xE0,0x02,0x50,0x04,0x10,0x18,0x10,0x60},{0x9F,0x80,0x51,0x08,0x71,0x04,0x11,0x02,0x11,0x04,0x33,0xF8,0x11,0x00,0x00,0x00},/*"仿",3*/{0x00,0x08,0x20,0x09,0x20,0x09,0x20,0x0A,0x2F,0xFA,0x2A,0xAC,0x3A,0xA8,0xEA,0xA8},{0x2A,0xA8,0x2A,0xAC,0x2A,0xAA,0x2F,0xFA,0x20,0x09,0x60,0x09,0x20,0x08,0x00,0x00}/*"真",4*/};3.項目源程序6.2漢字圖像循環(huán)閃爍的設(shè)計main(){

P0M1=0x00;P0M0=0x00;

CLK_DIV&=B0100_0000;

while(1)

{

for(j=0;j<5;j++)

for(jj=0;jj<50;jj++)

{ for(i=0;i<8;i++) {

P0=~(0x01<<i);

P1=0xff;

P2=ch[2*j][2*i+1];P3=ch[2*j][2*i];delay_ms(1); }

for(i=8;i<16;i++)

{

P0=0xff;P1=~(0x01<<(i-8)); P2=ch[2*j+1][2*(i-8)+1]; P3=ch[2*j+1][2*(i-8)];delay_ms(1);}}}}6.2漢字圖像循環(huán)閃爍的設(shè)計延時程序：#include"system.h"voiddelay_ms(unsignedintz){unsignedintx,y,mid;mid=(unsignedint)((float)fosc*z/Fre_Div);for(x=mid;x>0;x--) for(y=123;y>0;y--);} 6.2漢字圖像循環(huán)閃爍的設(shè)計4.調(diào)試結(jié)果圖

6.3LCD1602簡介1.LCD顯示器的特點在單片機系統(tǒng)中應用液晶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)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(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內(nèi)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。。

6.3LCD1602簡介2.LCD1602的基本參數(shù)及引腳功能圖6

1602字符型液晶顯示器實物圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16×2個字符芯片工作電壓：4.5—5.5V工作電流：2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓：5.0V字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm

6.3LCD1602簡介3.引腳功能說明表1

引腳接口說明表LCD1602采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1。編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極

6.3LCD1602簡介4.LCD1602的指令說明及時序表2控制命令表1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2。序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容

6.3LCD1602簡介圖7

LCD1602讀操作時序

6.3LCD1602簡介圖8

LCD1602寫操作時序

6.3LCD1602簡介5.LCD1602的RAM地址映射及標準字庫表1602液晶模塊內(nèi)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，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），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”。000102030405060708090A0B0C0D0E0F10……27404142434445464748494A4B4C4D4E4F50……67

6.4

LCD1602的一般初始化過程LCD一般初始化設(shè)置為：寫指令0x38顯示模式設(shè)置（16×2顯示，5×7點陣，8位數(shù)據(jù)接口）寫指令0x08顯示關(guān)閉寫指令0x01顯示清屏，數(shù)據(jù)指針清0寫指令0x06寫一個字符后地址指針加1寫指令0x0C設(shè)置開顯示，不顯示光標

6.4

LCD1602的一般初始化過程LCD1602編程方法：1.定義LCD1602管腳，包括RS，R/W，E（定義LCD管腳分別接在單片機哪個I/O口）。2.顯示初始化（進行初始化及設(shè)置顯示模式等操作）。寫指令38H；

顯示模式設(shè)置；寫指令08H

：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；3.設(shè)置顯示地址（寫顯示字符的位置）

6.4

LCD1602的一般初始化過程4.初始化子程序?qū)憯?shù)據(jù)：LCDwritedat(unsignedchardat)Lcdwaitready();Lcdrs=0;Lcdrw=0;lcdDB=dat;lcdE=1;lcdE=0;寫數(shù)據(jù)：LCDwritedat(unsignedchardat)Lcdwaitready();Lcdrs=0;Lcdrw=0;lcdDB=dat;lcdE=1;lcdE=0;

6.5電子廣告牌的設(shè)計1.項目功能描述用單片機控制LCD1602雙排移動顯示“Helloeveryone”和“WelcometoLKY”。LCD1602的數(shù)據(jù)線D0～D7與單片機的P0口連接，LCD1602的3條控制線RS、R/W、E分別與P2.5、P2.6、P2.7引腳連接。建立2個字符數(shù)組存放字符信息。

6.5電子廣告牌的設(shè)計2.項目硬件電路圖LCD1602顯示電路如圖所示。電路設(shè)計在ProteusISIS中沒有LCD1602，可使用LM016L元件替代。圖9

LCD1602顯示電路圖

6.5電子廣告牌的設(shè)計點陣顯示程序：#include<system.h>#include<LCD1602.h>unsignedchara[16]="Helloeveryone",i=1;unsignedcharb[16]="WelcometoLKY";

3.項目源程序main(){ CLK_DIV&=(~0x07); P0M1=0x00;P0M0=0x00; P2M1=0x00;P2M0=0x00; LCDInit();LCDHideCursor(); SetCurPos(1,1); LCDPrint(&a[0]); SetCurPos(2,1); LCDPrint(&b[0]);

6.5電子廣告牌的設(shè)計while(1) { writecmd(0x01); SetCurPos(1,i);LCDPrint(&a[0]);SetCurPos(2,i); LCDPrint(&b[0]); delay_ms(250); delay_ms(250); i++; if(i==4) i=1; }}

6.5電子廣告牌的設(shè)計LCD1602顯示程序：#include"LCD1602.h"voidwaitforready(void){ unsignedcharidatastatus;DATABUSINPUTMODE();ENL;RSL;RWH;delay100ns;

do{ENH;delay1us;DATABUSINPUTMODE();DATABUS=0xff;status=DATABUS;ENL;delay1us;}while(status&0x80); }

6.5電子廣告牌的設(shè)計voidwritecmd(unsignedcharcmd){

waitforready();DATABUS=cmd;ENL;

RSL;

RWL;

delay100ns;ENH;

delay1us;ENL;

delay1us;}voidwritedata(unsignedcharcmd){

waitforready();DATABUS=cmd;ENL;

RSH;

RWL;

delay100ns;ENH;

delay1us;