基于pc机的LCD

1、甘肃联合大学学生毕业论文题 目： 基于pc机的LCD实时显示控制系统设计作 者： 赵斌指导老师： 苑毅电子信息工程 学院 电子系 系电子信息工程技术 专业 10 级 三 年制 （1） 班2013年 3月 20日摘要本文围绕设计以单片机作为LCD实时显示系统控制器为主线，基于单片机8051，采用的实时显示控制器的芯片是SED1520，主要实现中文显示、滚屏以及左右移动功能。同时也对部分芯片和外围电路进行了介绍和设计，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并详细阐述了程序的各个模块。本系统是以单片机的汇编语言来进行软件设计，指令的执行速度快

2、，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。其次阐述了部分程序的流程图和实现过程。本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。最后对我所开发的用单片机实现LCD实时显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。关键字：单片机、实时显示、8051、SED1520目录1 绪论11.1 单片机实时显示系统设计课题背景41.2 开发单片机实时显示系统的意义41.3 课题完成的功能42 单片机与C8051F020单片机实验系统42.1 单片机技术的发展特点i52.2 C8051F020

3、单片机实验系统ii52.3 CIP-51CPU63 实时显示控制器KS010873.1 KS0108的特点83.2 KS0108的时序493.2.1 KS0108与68系列微处理器直接接口的时序93.2.2 复位时序103.3 KS0108显示RAM地址结构104 图形动态显示124.1 图形点阵式实时显示控制原理124.2程序流程145总结参考文献15致谢151 绪 论1.1 单片机实时显示系统设计课题背景单片机实时显示系统主要是指单片机以及由单片机驱动的点阵式实时显示屏所组成的一个显示系统。实时显示器与CRT（cathode-ray tube，阴极射线管)、LED (light-emitt

4、ing diode，发光二级管)或等离子显示器相比是一种低功耗的平面显示器件。它在车内广告、在型智能广告、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。1.2 开发单片机液晶显示系统的意义我选择的单片机实时显示系统的开发，是基于KS0108实时显示控制器，在C8051F020单片机实验系统上实现。利用单片机控制实时显示系统的原理，完成单片机实时显示系统的设计。1.3 课题完成的功能所选的单片机实时显示系统设计，是在C8051F020系统实验设备上实现的。C8051F020中有内藏KS0108控制器的液晶模块CGM12864B。KS0108，12864个点阵，与行控制器KS0

5、107配合使用，组成实时显示驱动控制系统。我最主要是用KS0108来设计图形动态显示。2 单片机与C8051F020单片机实验系统2.1 单片机技术的发展特点自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU，Microprocessor Unit）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出比微处理器更具个性的发展趋势。 单片机寿命长 一般说来，单片机开发的产品可以稳定可靠地工作10年、20年；另外，与微处理器相比，单片机的长寿命表现在它不会像386、486、586等MPU一样，随着半导体技术

6、的飞速发展，更新换代的速度越来越快，很短的时间内就被淘汰出局。传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有十几年的历史，但产量仍是上升的，这是因为它们在其对相应应用领域的适应性强，并且与之兼容的I/O功能模块的扩展接口技术也层出不穷。 8位、16位与32位单片机共同发展 这是单片机技术发展的另一个动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通信、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足的发展，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来也有较大幅度的增长。 单片机的速度越来越快 MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单

7、片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了许多。 单片机还有低电压与低功耗、低噪声与高可靠性技术等特点。2.2 C8051F020单片机实验系统C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU（微程序控制器）芯片，具有64个数字I/O引脚。下面列出了一些主要特性：高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25MIPS（Million Instructions Per Second, 每秒百万条指令)）全速、非侵入式的在系统调试

8、接口(片内)真正12位、100ksps的8通道ADC,带PGA和模拟多路开关两个12位DAC,可编程更新时序64K字节可在系统编程的FLASH存储器4352(4096+256)字节的片内RAM可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口5个通用的16位定时器具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器每个MCU都可在工业温度范围(-45+85)内用2.7V3.6V的电压工作。端口I/O、/RST、和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。C8051020为100脚TQFP封装(见图2.1)。图

9、2.1 C8051F020原理框架2.3 CIP-51CPU与8051完全兼容C8051F020系列器件使用Cygnal的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51指令集完全兼容,可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括5个16位的计数器/定时器、两个全双工UART、256字节内部RAM、128字节特殊功能寄存器(SFR)地址空间及8/4个字节宽的I/O端口。速度提高CIP-51采用流水线结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。在一个标准的8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或2

10、4个系统时钟周期，最大系统时钟频率为1224MHz。而对于CIP-51内核，70的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期，只有4条指令的执行时间大于4个系统时钟周期。可编程计数器阵列除了5个16位的通用计数器/定时器之外，C8051F020 MCU系列还有一个片内可编程计数器/定时器阵列（PCA）。PCA包括一个专用的16位计数器/定时器时间基准和5个可编程的捕捉/比较模块。时间基准的时钟可以是下面的6个时钟源之一：系统时钟/12、系统时钟/4、定时器0溢出、外部时钟输入（ECI）、系统时钟和外部振荡器源频率/8。3 实时显示控制器KS0108KS0108是一种带有驱动输出的点阵型实时显示控制器

11、，它可直接与8位微处理器相连，它可与KS0107配合对实时显示控制器进行行、列驱动，组成实时显示驱动控制系统。3.1 KS0108的特点(1).内藏6464=4096位显示RAM，RAM中每位数据对应LCD屏上一个点的亮、暗状态；(2).KS0108是列驱动器，具有64路列驱动输出；(3).KS0108读、写操作时序与68系列微处理器相符，因此它可直接与68系列微处理器接口相连；(4).KS0108的占空比为1/481/64；(5).具有专用指令集，可完成文本显示或图形显示的功能设置，以及实现画面滚动、光标、闪烁和位操作等功能；(6).KS0108可管理64KB显示RAM。其中，图形方式为64

12、KB；字符方式为4KB。KS0108的管脚见图3.1所示：图3.1 KS0108管脚图KS0108的引脚功能见表1表1 引脚功能引脚符号状态引脚名称功能CS1，CS2，CS3输入芯片片选端CS1和CS2低电平选通，CS3高电平选通E输入读写使能信号在E下降沿，数据被锁存（写）入KS0108；在E高电平时，数据被读出R/W输入读写选择信号R/W=1，为读选通；R/W=0为写选通RS（也习惯叫做D/I）输入数据、指令选择信号RS=1为数据操作RS=0为写指令或读状态DB0-DB7三态数据总线RST输入复位信号低电平有效，复位信号有效时，关闭液晶显示，使显示起始终不渝行为0，RST可跟MPU相连，由

13、MPU控制；也右直接接VDD，使之不起作用。3.2 KS0108的时序43.2.1 KS0108与68系列微处理器直接接口的时序各种信号波形对照见表2：表2 信号波形MPU读时序见图3.2：图3.2 读时序MPU写时序见图3.3：图3.3 写时序3.2.2 复位时序复位后，KA0108显示关闭，显存地址归零。复位条件见表3和图3.4：表3 复位条件项目符号最小值典型值最大值单位复位时间Trs1.0微秒上升时间Tr200纳秒图3.4 复位条件3.3 KS0108显示RAM地址结构KS0108中的显示RAM共有64行，64列，其结构见图3.5图3.5 显示RAM地址结构4 图形动态显示4.1 图形

14、点阵式液晶显示控制原理C8051F020实验板中使用的是内置实时显示模块CGM12864B的液晶屏。CGM12864B内部没有振荡器电路，它必须由外部提供一个时序发生器作为振荡源方可工作，它由两片带有64列驱动控制器KS0108和一片带有64行驱动控制器KS0107组合而成。另外还可以附加负压发生电路。显示是以一12864 个点的液晶屏显示。图形实时显示模块KS0108将显示区分为左右半屏，整个屏从上到下64 行分为8 页，每页8 行，页地址范围为：B8HBFH。列地址范围为：40H7FH。数据为纵向读写，即每页的第一行对应D0 第八行对应D7。左、右半屏由CS1、CS2选择。控制器KS010

15、8 的指令相对简单，总共七条指令：显示开关设定（3EH/ 3FH），显示起始行设定（C0H /FFH），页地址设定（B8H/ BFH），列地址设定（40H/ 7FH）状态读取，写数据，读数据。12864点阵式液晶模块的逻辑图见图4.14图4.1 液晶模块逻辑图4.2 液晶显示模块外部接口外部接口信号见表11表11 外部接口信号管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述1Vss0电源地2Vdd+0.5V电源电压3V0液晶显示器驱动电压4D/IH/LD/I=“H”，表示DB7DB0为显示数据D/I=“L”，表示DB7DB0为显示指令数据5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”数据被读到DB0DB7R/W

16、=“H”，E=“HL”数据被写到IR或DR6EH/LR/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7DB0R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7DB07DB0H/L数据线8DB1H/L数据线9DB2H/L数据线10DB3H/L数据线11DB4H/L数据线12DB5H/L数据线13DB6H/L数据线14DB7H/L数据线15CS1H/LH：选择芯片（右半屏）信号16CS2H/LH：选择芯片（左半屏）信号17RSTH/L复位信号，低电平复位18Vee-10VLCD驱动负电压19LED-LED背光板电源20LED+-LED背光板电源12864A接口定义及其与C8051F020的接口电路图见图4.2

17、图4.2 接口电路KS0108采用8位数据传送，间接控制方式。所谓间接控制方式就是通过单片机的并行接口与实时显示模块直接连接，单片机通过对这些接口的操作，实现对实时显示模块的控制，完成相应的显示，可以显示数字、字母、图形符号及自定义符号。使用LCD做数据显示，一旦数据写入LCD，数据就会一直显示在液晶屏上，不必像数码管显示那样要定时扫描才能将数据显示，其显示效果远远超过数码管显示。4.3 程序流程程序流程见图4.2和图4.3初始化时钟初始化定时器0初始化IO口初始化SPIO使能比较器1使能片内参考电压使能DAC0开中断调用显示子程序开始结束图4.2 主程序流程图实现位图左右移动静态显示文字实现

18、位图上下滚动静态显示位图字符从右向左移动字符从上到下移动开始5 总结实时显示器（LCD）具有图形显示功耗低、体积小、质量轻、超薄等诸多其它显示器无法比拟的优点，被广泛用于智能型仪器和低功耗电子产品中。图形点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能，用途十分广泛。本文介绍采用新华龙分司的内置两片KS0108驱动控制器的点阵型实时显示模块CMG12864B与C8051F020接口的性能特点、硬件电路接口时序和接口软件编程思路及其接口调试。DSP（数字信号处理）系统液晶模块的使用，在硬件方面，关键要满足实时的接口时序：在软件方面，要正确进行初始化。这样就可以随心所欲显示信息了。致 谢首先，我要感谢我的导师苑毅老师。我的论文自始至终都是在苑老师的关心和指导下完成的。苑老师严谨的研究作风，谦虚的工作态度深深地感染了我，让我在毕业论文设计的路上始终能够健康成长。在此，我对苑老师对我的培养、教育、关心和爱护表示我深深的谢意。 参考文献1李朝青.单片机原理及接口技术M.北