智能电子显示屏系统设计与实现

1、. 智能电子显示屏系统设计与实现 摘要 在电子产品设计中显示模块往往作为主控制器的一个重要组成部分来显示系统的控制信息，虽然此部分在重要的大型控制系统中的作用不是很大，但是在产品的但是在产品的升级过程中仍要对此部分进行移植。增加开发产品的工作量,提高了成本，降低了产品的竞争力。本文针对此种情况，将显示系统做成一个独立的模块，采用一个点阵式的LCD，设计成一个成本低，体积小，功耗小，可扩展的智能LCD显示模块，使相应的显示模块专注于控制功能的实现，使产品更新换代过程中移植人机接口部分更加方便快捷，减少相应的软件，硬件，测试的工作量，从而降低成本，加快升级过程。关键词：单片机 模块显示 12864

2、LCD AbstractIn electronic product design, display module is often regarded as an important part of the main controller to display control information system, although this part in the large scale control system in important role is not very big, but in the product but in the upgrade process of produ

3、cts still want this part transplantation. To increase the development of work products, increase the cost, reduce the competitiveness of products. This article in view of this situation, the display system can be made into an independent module, using a dot matrix LCD, designed as a low cost, small

4、volume, low power consumption, intelligent scalabie LCD display module, the display module focuses on the control function of the realization of the corresponding products, the upgrading process of transplantation of man-machine interface part is more convenient, reduce the corresponding software, h

5、ardware, test workload, thereby reducing the cost, speed up the process of upgrading.Keywords: SCM 12864LCD display module 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题的研究背景11.2 课题目的和意义1 1.3国内外研究现状.21.4 主要技术指标2第2章 系统硬件设计32.1 硬件设计框图32.2 单片机42.2.1 单片机模块方案的比较与确定42.2.2 单片机简介及其发展趋势42.2.3 单片机的引脚及其功能52.2.4 单片机的时钟电路92.2.5

6、 单片机的复位电路102.3 液晶显示模块122.3.1 液晶简介122.3.2 液晶显示原理12 2.3.3 液晶显示模块的基本构造.12 2.3.4 LCD显示的特点.132.3.6 液晶控制器12864结构及其功能152.3.7 液晶控制器12864的指令系统16 2.4仿真原理图.23第3章 软件系统软计24 3.1 C编语言的特点24 3.2程序流程图25 3.3 系统源程序25第4章 系统调试与扩展27 4.1硬件调试27 4.2软件调试27 4.3 MAX232接口27 4.4单片机MAX232的典型接口电路29结 论30致 谢31参考文献32附录1 软件程序41附录 2 实物图

7、.42附录3系统源程序图45 第一章 绪论1.1课题的研究背景单片机液晶显示系统主要是指单片机以及由单片机驱动的点阵式液晶显示屏所组成的一个显示系统。它在车内广告、可视电话、仪表盘、空调、洗衣机和其它低功耗电子产品中得到广泛应用。老式七段LCD显示的字符数量有限，只能用于简单显示，而对于比较复杂的字符、图形无法表达。然而在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉字。 随着科技的快速的发展，物探仪器的功能越来越多样化、智能化、并且普遍采用人机对话的交互方式，需要能够显示更丰富信息和通用性较强的显示器，便于开发和应用，并要求其体积小、重量轻、功耗小。图形点阵式L

8、CD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕画面滚动、分区开窗口、反转、闪烁、位操作等功能，可以显示用户自定义的任意符号以及曲线、图形等，是信息处理、信息输出的重要手段之一，具有广泛的应用前景。1.2课题的研究目的和意义液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无法相比的优点。近几年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。液晶显示器分为字符型LCD显示模块和点阵型LCD显示模块。字符型LCD是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器。点阵型液晶可显示用户自定义的任意符号和图形，并可卷动显示，它作为便携式单片

9、机系统人机交互界面的重要组成部分被广泛应用于实时检测和显示的仪器仪表中。支持汉字显示的点阵型液晶在现代单片机应用系统中是一种十分常用的显示设备，汉字BP机、手机上的显示屏就是点阵型LCD。点阵型LCD是现代单片机应用系统中最常用的人机交互界面之一。 1.3国内外相关研究情况 液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶，它的另一个特殊性质在于，如果给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，这时如果给它配合偏振光片，它就具有阻止光线通过的作用（在不施加电场时，光线可以顺利透过），如果再配合彩色滤光片，改变加给液晶电

10、压大小，就能改变某一颜色透光量的多少，也可以形象地说改变液晶两端的电压就能改变它的透光度。今天的液晶显示器中广泛采用的是定线状液晶，如果我们微观去看它，会发现它特象棉花棒。与传统的CRT相比，LCD不但体积小，厚度薄,重量轻、耗能少且无辐射，无闪烁并能直接与CMOS集成电路匹配。由于优点众多，LCD从1998年开始进入台式机应用领域由于液晶显示器有着许多传统CRT不可比拟的优点，所以它会越来越多地用于桌面台式显示器上。液晶显示器是通过数字信号来显示影像的，和阴极射线管采用模拟信号不太相同，不过为了符合市场要求，目前液晶显示器的信号种类是模拟与数字两种均有。目前一些供应商正在制定PC机与LCD之

11、间的专用标准接口，其目的是提供在主流机型已存在的端口上直接兼容数字信号，不过目前的显卡很少有支持数字传输界面的，而且数字界面的管脚也尚未统一，这是近期内要解决的问题之一。此外，液晶显示器的色彩调校。一直不尽如人意，这是因为LCD的色彩调校要考虑到环境光源和液晶显示器的属性，再加上液晶显示器的可视角度狭窄，要同时调整出一个最佳的观看角度和色彩正确性就非常不容易。目前市面上还没有专为桌面型液晶显示器所设计的色彩调校软件，不过相信未来，将会有更多的厂商重视液晶显示器的色彩调校。1.4 显示系统的性能指标主要技术指标：单片机及接口芯片工作电压：+5V±5%LCD显示电路工作电压：+5V

12、77;5%单片机选型：STC89C52单片机软件开发环境：Keiluvision4硬件仿真系统：ProteusLCD显示：12864LCD驱动与显示电路通信电路：MAX232数据接口电路 显示方式：动态扫描显示主要功能：汉字及各种图形符号显示 第二章 系统硬件设计2.1液晶显示系统的硬件设计原理图本电路的实现主要由六部分组成，核心器件是STC89C52单片机,12864液晶显示电路、时钟振荡电路、复位电路、整机电源电路等。硬件电路基本框图如下图所示。 2.2单片机 2.2.1单片机简介与发展趋势单片机又称单片微控制器，它是是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入

13、输出设备构成，相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，但是这些部件性能都相对传统PC机弱很多。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。随着微电子技术的快速发展，由于单片机性能大幅提高而功耗却大大降低，嵌入式系统(System on Chip）已经成为单片机的主要发展方向。嵌入式系统向MC

14、U阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决，因此，专用单片机的发展自然形成了向嵌入式系统发展的趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于嵌入式系统的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。 2.2.2单片机单片机的选择方案与型号确定方案一：选择AT89C51单片机 性能特点：完全兼容MCS-51系列单片机产品，4k 字节可编程闪速存储器，具有1000写/擦循环功能，数据可保留十年。允许128字节内部RAM，32 个可编程I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量中断源，两个优先级，一

15、个全双工UATR串行通信接口，片内设置有振荡器和时钟电路。同时，能够静态工作在024HZ范围，三级程序存储器锁定，并支持低功耗的闲置和掉电模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。方案二：选择STC89C52单片机 完全兼容51系列单片机，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。使用经典的MCS-51内核，但功能又完全超越51单片机。同时拥有API在线编程功能具有8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断

16、结构，全双工串行口。 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。其中最主要的特点是ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，应用和测试更为便捷。 由以上对比可以看出STC89C52在运行速度和内存容量方面比AT89C51优越很多，其中最主要的特点是ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，下载速度非常快，在线调

17、试也非常方便，在这一点上，就胜出了其他同类的单片机。2.2.3单片机的各个功能引脚简介STC89C52单片机芯片为40个引脚，CMOS工艺制造的芯片采用双列直插（DIP）方式封装，其引脚示意图如图2-3所示。STC89C52为40个引脚中有引脚、时钟引脚、控制引脚以及I/O口引脚。下面结合图2-1来介绍各引脚的功。 图 21 STC89C52RC单片机引脚图1 电源引脚（1） 电源（40脚）:+5V；（2） 接地端（20脚）:接地。2 时钟引脚 XTAL1（19）：反向振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。    XTAL2（18）：来自反向振荡器的输出。

18、两个时钟引脚XTAL1、XTAL2外接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡器，它为单片机提供了时钟控制信号。2个时钟引脚也可外接独立的晶体振荡器。 XTAL1（19脚）:接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。 XTAL2（18脚）:接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。来自反向振荡器的输出。3 IO口引脚 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P

19、0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。  P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用

20、于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。除了以上的引脚功能外P3口还具有引脚第二功能：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）&#

21、160;P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）4 控制线引脚 RST（9）：复位信号输入引脚。当振荡器复位时，要保持RST引脚2个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG（30）：地址锁存允许信号输出引脚编程脉冲输入引脚。当单片机正常工作后,ALE引脚不断输出正脉冲 信号.当单片机访问外部存储器时,A

22、LE输出信号的负跳沿用作单片机发出的8位地址(经外部锁存器锁存)的锁存控制信号.即使不访问外部存储器，ALE端仍有正脉冲信号输出,此频率为时钟振荡器频率的1/6。每当访问外部数据存储器时（即执行的是MOVX指令），在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。因此，严格来说，用户不宜用ALE作精确的时钟源或定时信号。PSEN（29）：外部程序存储器的选通信号输出引脚，低电平有效。在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。此脚接外部程序存储器的OE（输出允许端）。取指期间，每个机器周期两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器

23、时，这两次有效的信号将不出现。 EA/VPP（31）：内外存储器选择引脚/编程电压输入引脚。当EA保持高电平时，当EA脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在PC超过OFFFH（4Kbyte地址范围）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。2.2.4 单片机的时钟电路 单片机的时钟信号通常由两种方式产生，一种是内部时钟方式；一种是外部时钟方式，采用内部时钟方式时，如图2-2(a)所示。片内的高增益反相放大器通过XTAL1、XTAL2外接作为反馈元件的片外晶体振荡器与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器，向内部时钟电路提供振荡时钟。振荡器的频率主要取决于晶体的振荡频率，一般晶体可在1.

24、212MHz之间任选，电容C1、C2可在530pF之间选择，电容的大小对振荡频率有微小的影响，可起频率微调作用。采用外部时钟方式时，如图（b）所示。外部振荡信号通过XTAL1端直接接至内部时钟电路，此时XTAL2引脚应悬空，相当于高电平。 (a)内部时钟信号 (b)外部时钟信号 2-2 单片机时钟参考电路 本电路选用的是内部振荡器方式，如图2-4(a）所示。选用内部振荡器比选用外部时钟电路简单并且易于实现。最重要的是此电路易于调试，而且精度高。.2.5 单片机的复位电路复位电路可分为上电复位和外部复位两种方式。电路如下图所示。 （a）上电复位 （b）上电与手动复位 2-3单片机复位参考电路 通

25、过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。 复位分为上电复位和外部复位两种方式。上电复位是在单片机接通电源时，对单片机的复位电路由电容串联电阻构成，由图并结合"电容电压不能突变"的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。复位电路的阻容参数通常由实验调整。图（a）参考电路中，电路参数C取22uF，R取1K，可在RST/VPD端提供足够的高电平脉冲，使单片机能够可靠地上电自动复位。图（b）

26、为既可进行上电自动复位，也可外部手动复位的电路示意图，R1可取200左右。当需要外部复位时，按下复位按钮即可达到复位目的。本电路采用的是按键电平复位电路，复位电路比上电复位电路在应用上更加直观、方便、易于实现及切换。2.3液晶显示模块2.3.1 液晶简介液晶是物质的一种特殊状态。它从宏观上看，既具有液体的流动性，又具有晶体的物理和光学向异性。从微观上观察，液晶的分子一般都是刚性的棒状分子。液晶的物理性质具有各向相异性，正是由于存在着各向异性，所以在定温度区域内，呈液晶态时，分子之间的作用是使其分子呈现有序排列。目前，广泛用于显示器件上的液晶叫列相。其分子呈长棒状，平时，是沿棒状长轴方向有序排列

27、的，当它与固体表面接触时，会沿与固体表面状态最低自由能状态排列。液晶是一种很有价值，应用广泛的物质形态。显示器件是液晶发展应用最快的一个领域。液晶由于稍微受外界环境影响分子排列就会改变，因而是一种具有很多奇异性能的功能材料。液晶作为显示器件时，方式很多。最常见的液晶显示器件（LCD）属于扭曲相列型(TN)。此外，还有不用偏振片，具有存储效应的相变型（PC）;有电流效应的动态散射型（DS）；有加入染料的宾主彩色型（GH）;有彩色偏振片型（STN）；有可以作为液晶电视的有源矩阵型（TFT）;还有正在开发的后起之秀铁电型（FE）及MLC、LCOS等等。2.3.3 液晶显示原理液晶显示模块是一种被动式

28、显示模块，由于它的功耗极低，显示信息量大，易于色彩化，无辐射无污染，寿命长，因而在低功耗的单片系统中大量的使用。液晶显示器件的显像原理，是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原

29、方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色液晶显示器便是根据此电压有无，使面板达到显示效果。2.3.4 LCD显示模块的基本构造液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”。其中在市场上常见的为数字显示模块和点阵型模块。数显模块一种由段型液晶显示器件与CPU专用的集成电路组装成一体的功能部件，只能显示数字和一些标识符号。这类液晶显示器件大多应用在便携、袖珍设备上。由于这些设备体积小，所以尽可能不将显示部分设计成单独的部件，即使一些应用领域需要单

30、独的显示组件，那么也应该使其除具有显示功能外，还应具有一些信息接收、处理、存储传递等功能，由于它们具有某种通用的、特定的功能而受市场的欢迎。点阵型液晶显示器件是由专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件、结构件装配而成的，其特点是点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形，也可显示数字和西文字符。这种点阵型模块有的本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。 LCM的内部结构大致可分为：LCD控制器、LCD驱动器、LCD显示装置三个部分其主要基本结构框图如下图所示： 2-4lCD显示模块内部结构框图 液晶显示器件是一种具有较高技术的电子元器件，已在各个领域广泛应用

31、，但对很多人来说，使用、装配时仍感到困难。特别是点阵型液晶显示器件，使用者会觉得功能复杂，无从下手。特殊的连接方式和所需的专用设备也非人人了解和具备，故此液晶显示器件的用户希将液晶显示器件与控制、驱动集成电路装在一起，形成一个功能部件，用户只需用传统工艺即可将其装配成一个整机系统。因此液晶显示器已经形成一个模块化显示，给用户带组装和应用来巨大便利。2.3.5 LCD 显示的特点 液晶显示器件的优点：1、低功耗，可使用干电池长时间驱动、节能。2、工作电压低（10V以下）。直接用IC驱动，驱动电路小型化，简单化。3、器件薄型、显示面积可以从数平方毫米到数十平方毫米。特别适应于轻便型装置。4、LCD

32、是受光型显示器件，即使在明亮的场所也能显示清晰。5、便于彩色化，可以扩大显示功能和实现多样化显示。6、能投影放大显示，容易实现大画面显示。液晶显示器件的缺点：1、由于是受光型显示，故在暗的地方显示不清楚。 2、显示对比度与视线方向有关，受视角限制。3、响应时间受周围温度的影响，在低温下（零下20摄氏度 ）不能工作。2.3.7液晶控制器12864结构及其功能 12864是一种带有驱动显示电路的图形点阵液晶显示器,其内部的显示控制器KS0108是其核心部件。它可直接与微处理器相连，对液晶显示控制器进行行列驱动，组成液晶显示的驱动控制系统，可完成各种图形文字及符号的显示。 1 LCD12864总体外

33、形尺寸如下图所示 图 2-5 LCD12864外形尺寸图2单片机与LCD典型接口图 单片机 LCD 图2-6单片机与LCD12864典型接口电路3 内部显示控制器KS0108基本结构和功能 KS0108及其兼容显示控制驱动器与其兼容显示控制器是一种带有列驱动输出的图形液晶显示控制器。这是一种内藏控制器型的点阵图形模块。装配有KS0108专用控制器。这种控制器是液晶驱动器与计算机的接口，它以最简单的方式受控于计算机，接收并反馈计算机的各种信息，经过自己独立的信息处理实现对显示缓冲区的管理，并向驱动器提供所需要的各种信号、脉冲，操纵驱动器实现模块的显示功能。这种控制器具有自己一套专用的指令，大大简

34、化了控制的复杂性。这种模块使使计算机避免了对显示器的繁琐控制，节约了主机系统的内部资源。 KS0108B及其兼容控制器的特点： （1该模块有两片KS0108B或兼容控制驱动器和一片HD61202或兼容驱动器。 (2)内藏4096位显示RAM中每位数据对应LCD屏上一个点的亮暗状态。 (3)KS0108B及其兼容控制驱动器是列驱动器具有64路列驱动器输出。 (3)KS0108B及其兼容控制驱动器的占空比为1/321/64。2内部KS0108驱动电路逻辑结构图LCD12864的内部的KS0108控制显示器结构可分为：控制器、行列驱动器、LCD显示装置三个部分，其原理图如下图所示 图2-7 LCD1

35、2864内部驱动电路4内部RAM地址映射图该显示模块由两片控制器控制，每片内部带有8x64位（512字节）的RAM缓冲区，对应关系如下图所示。4 接口信号说明见下表：管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度（亮度）调整4RS(CS）H/LRS=H,表示DB7DB0为显示数据RS=L,表示DB7DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W=H,E=H,数据被读到DB7DB0R/W=L,E=HL, DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H

36、/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效18VOUT-LCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源负端5主要技术参数：视角6 点钟驱动方式1/64 DUTY 1/9 BIAS背光LED控制器KS0108或兼容IC数据总线8 位并口/6800方式温度特性工作温度：-20C - +70C储藏温度：-30C - +80C点阵格式128 x 64点尺寸0.39 x 0.55mm点中心距0.44

37、x 0.60mm视域62.0 x 44.0mm有效显示区域56.27 x 38.35mm外形尺寸78.0 x 70.0 x 12.5mm Max.净重65g4控制器接口信号说明： 1 RS，R/W的信号组合决定控制界面的4种模式：(1) 读状态:输入:RS=L,RW=H,E=H 输出:D0D7=状态字(2) 写指令:输入:RS=L,RW=L,D0D7=指令码,E=高脉冲 输出:无(3) 读数据:输入:RS=H,RW=H,E=H 输出:D0D7=数据(4) 写数据:输入:RS=H,RW=L,D0D7=数据,E=高脉冲 输出:无5内部主要器件说明 对12864的应用首先要了解其内部资源，通用的12

38、864内部具有以下部件：DDRAM：（Data Display Ram）数据显示RAM，往里面写什么内容，屏幕就会显示什么内容。GROM：（Character Generation ROM）字符发生ROM。里面存储了中文汉字的字模，也称作中文字库，编码方式有GB2312（中文简体）和BIG5（中文繁体）。本文选择的无字库的LCD，字模可由字模提取软件获得。CGRAM：（Character Generation RAM）字符发生RAM，12864内部提供了64×2B的CGRAM，可用于用户自定义4个16×16字符，每

39、个字符占用32个字节。 GDRAM：（Graphic Display RAM）：图形显示RAM，这一块区域用于绘图，往里面写啥，屏幕就会显示啥，它与DDRAM的区别在于，往DDRAM中写的数据是字符的编码，字符的显示先是在CGROM中找到字模，然后映射到屏幕上，而往GDRAM中写的数据时图形的点阵信息，每个点用1bit来保存其显示与否。HCGROM：（Half height Character Generation ROM）：半宽字符发生器，就是字母与数字，也就是ASCII码。由于本文使用不带字库的LCD，因此不必关注GRO

40、M,CGRAM, GDRAM,HCGROM,只需要向DDRAM写入需要显示的数据即可。2.3.7LCD12864的指令系统1基本指令和扩展指令模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如下： 指令表1：（RE=0：基本指令）指令指 令 码功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0 清除显示0000000001将DDRAM填满"20H",并且设定DDRAM的地址计数器(AC)到"00H"地址归位000000001X设定DDRAM的地址计数器(AC)到"00H",并且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变D

41、DRAM 的内容显示状态开/关0000001DCBD=1: 整体显示 ON C=1: 游标ON    B=1:游标位置反白允许进入点设定00000001I/DS指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位游标或显示移位控制000001S/CR/LXX设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指令不改变DDRAM 的内容功能设定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位数据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基本指令操作设定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定CGRAM 地址设定DDRAM地址0010AC5AC4A

42、C3AC2AC1AC0设定DDRAM 地址（显示位址）第一行：80H87H第二行：90H97H读取忙标志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0读取忙标志(BF)可以确认内部动作是否完成,同时可以读出地址计数器(AC)的值写数据到RAM10数据将数据D7D0写入到内部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)读出RAM的值11数据从内部RAM读取数据D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 指令表2：（RE=1：扩充指令）指令 指 令 码功 能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0 待命模式0000000001进入待命模式,执行其他指令

43、都棵终止待命模式卷动地址开关开启000000001SRSR=1：允许输入垂直卷动地址SR=0：允许输入IRAM和CGRAM地址反白选择00000001R1R0选择2行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。初始值R1R000，第一次设定为反白显示，再次设定变回正常睡眠模式0000001SLXXSL=0：进入睡眠模式SL=1：脱离睡眠模式扩充功能设定00001CLXREG0CL=0/1：4/8位数据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基本指令操作G=1/0：绘图开关设定绘图RAM地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0设定绘图RAM先设定垂直(列)地址A

44、C6AC5AC0再设定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0将以上16位地址连续写入即可2常用指令 该液晶显示模块（即KS0108B及其兼容控制驱动器）的指令系统比较简单，其中最常用的指令有七种，其指令表如下图所示： 指令名称控制信号控制代码R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0 显示开关0000111111/0 显示起始行设 置0011XXXXXX 页设置0010111XXX 列地址设置0001XXXXXX 读状态10BUSY0ON/OFFRST0000 写数据01写数据 读数据11读数据 LCD12864指令表4具体常用指令如下所示； 1显示ONOFF 0X3F:LCD

45、显示开，可以对LCD进行其他的指令操作。 0X3F:LCD显示关，不可对LCD进行其他的指令操作。2显示起始行 设置行地址计数器的值 0XC0：从DDRAM在第一行开始显示3设置页地址 设置页地址计数器的值 0XB8：第一页4设置列地址 设置列地址计数器的值 0X40：第一列5读状态 BUSY:即BF，如前所述 ONOFF：显示的开关状态 RST：表示内部正在初始化，此时组件不接受任何指令和数据6写显示数据 按照表1的位置，存储显示数据。数据为1，表示该点显示；数据为0，该点不显示。 取模方式：纵向字节倒序7读显示数据 读出显示数据5汉字显示坐标说明 坐标水平方向X以字节单位，垂直方向Y以位为

46、单位。本设计选用的12864内部有4行×32字节的DDRAM空间。该显示模块由两片控制器控制，每片内部带有8x64位（512字节）的RAM缓冲区，对应关系如下图所示。 DDRAM的结构如下图所示左半屏幕：80H、81H、82H、83H、84H、85H、86H、87H90H、91H、92H、93H、94H、95H、96H、97HA0H、A1H、A2H、A3H、A4H、A5H、A6H、A7HB0H、B1H、B2H、B3H、B4H、B5H、B6H、B7H88H、89H、8AH、8BH、8CH、8DH、8EH、8FH 右半屏幕：88H、89H、8AH、8BH、8CH、8DH、8EH

47、、8FH 98H、99H、9AH、9BH、9CH、9DH、9EH、9FHA8H、A9H、AAH、ABH、ACH、ADH、AEH、AFHB8H、B9H、BAH、BBH、BCH、BDH、BEH、BFH地址与屏幕显示对应关系如下            X坐标Line180H81H82H83H84H85H86H87HLine290H91H92H93H94H95H96H97HLine388H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FHLine498H99H9AH9BH9CH9D

48、H9EH9FH 一般用于显示字符使用的是上面两行的空间，也就是80H8FH,90H9FH，每个地址的空间是2个字节，也就是1个字，所以可以用于存储字符编码的空间总共是128字节。因为每个汉字的编码是2个字节，所以每个地址需要使用2个字节来存储一个汉字。当然如果将2个字节拆开来使用也可以，那就是显示2个半宽字符。每次对DDRAM的操作单位是一个字，也就是2个字节，当往DDRAM写入数据时，首先写地址，然后连续送入2个字节的数据，先送高字节数据，再送低字节数据。读数据时也是如此，先写地址，然后读出高字节数据，再读出低字节数据（读数据时注意先假读一次）4图形点阵显示原理 12864点阵液晶的图形显示

49、原理都差不多。液晶屏x方向（水平）具有128列像素从左到右为第0列第127列，y方向（垂直）具有64行像素。每8行组成1页，从上到下就是第0页第7页。这样以列号和页号为坐标，就可以指定交叉位置的8个像素。例如第0、1、2、3列第1页的8个像素。在液晶内部有一块显示缓存区，按照列号和页号就可以对显缓区的某个字节写数，该字节的8位二进制数就对应了液晶屏同样位置的像素的亮灭，如对第1列第1页的那个缓存单元写入0X80即0b10000000，那么液晶对应位置的最下面一点7亮（低位在上高位在下）其余都灭，如果第2列第1页写入0X0F即0b00001111，则该位置上方4个点0123亮，其余像素不亮，第3

50、列第1页写0X33,则该处间隔2点亮。这样就可以通过程序控制液晶屏的任意像素了。6串口操作时序（1） 8位并口写操作时序见下图 写操作时序图（2）8位并口读操作时序见下图 读操作时序2.4 仿真原理图2.5本章小结 本章介绍了液晶显示系统的硬件设计，首先介绍了硬件设计的基本框图，并简要说明个单元的功能及其实现方式。其次重点介绍了各个部分的原理，如STC89C52单片机，12864液晶显示器的内部结构和原理，最后综合各个部分做了系统的综合仿真。 第三章软件程序系统设计3.1C语言 C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对单片机系统硬直接的控制。C语言是一种结构化程序设计语言，它支持