单片机课程设计-字符液晶显示器设计

1、 沈阳理工大学课程设计专用纸 No PAGE 12沈阳理工大学目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc408310812 1题目设计要求 PAGEREF _Toc408310812 h 1 HYPERLINK l _Toc408310813 2仿真电路图设计 PAGEREF _Toc408310813 h 1 HYPERLINK l _Toc408310814 2 工作原理 PAGEREF _Toc408310814 h 2 HYPERLINK l _Toc408310815 2.1 液晶显示原理 PAGEREF _Toc408310815 h 2 HYPERLINK

2、 l _Toc408310816 2.2 1602LCD工作原理 PAGEREF _Toc408310816 h 3 HYPERLINK l _Toc408310817 2.2.1 1602LCD 主要技术参数： PAGEREF _Toc408310817 h 3 HYPERLINK l _Toc408310818 2.2.2 引脚功能说明 PAGEREF _Toc408310818 h 3 HYPERLINK l _Toc408310819 2.2.3 LCD寄存器的选择 PAGEREF _Toc408310819 h 4 HYPERLINK l _Toc408310820 2.2.4 DD

3、RAM地址与实际显示位置的关系： PAGEREF _Toc408310820 h 4 HYPERLINK l _Toc408310821 2.2.5 指令格式与指令功能 PAGEREF _Toc408310821 h 4 HYPERLINK l _Toc408310822 2.2.6 LCD显示器的初始化： PAGEREF _Toc408310822 h 5 HYPERLINK l _Toc408310823 3 程序及流程图 PAGEREF _Toc408310823 h 6 HYPERLINK l _Toc408310824 3.1流程图 PAGEREF _Toc408310824 h 6

4、 HYPERLINK l _Toc408310825 3.2程序 PAGEREF _Toc408310825 h 7 HYPERLINK l _Toc408310826 4 运行与结果 PAGEREF _Toc408310826 h 10 HYPERLINK l _Toc408310827 5 心得体会 PAGEREF _Toc408310827 h 12 HYPERLINK l _Toc408310828 6 参考文献 PAGEREF _Toc408310828 h 121题目设计要求利用51单片机、LCD1602字符液晶显示器设计字符液晶显示系统。需要有按钮控制显示的开始和停止。2仿真电路

5、图设计 图1.1 仿真电路图LCD1602：第 1 脚：VSS 为地电源。 第 2 脚：VDD接 5V正电源。 第 3 脚：VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 接8051 P3.5第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS和 R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W为低电平时可以

6、写入数据。 接8051 P3.6。第 6 脚：E端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。接8051 P3.7。 第 714脚：D0D7为 8 位双向数据线。接8051 P1口。 8051：P3.2 P3.3 接按钮。2 工作原理2.1 液晶显示原理LCD液晶显示器是一种被动式的显示器，与LED不同，液晶本身并不发光，而是利用液晶在电压作用下能改变光线通过方向的特性，达到显示白底黑字或黑底白字的目的。液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，即当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面

7、板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。液晶显示的分类方法有很

8、多种，通常可按其显示方式分为段式LCD、字符式LCD、点阵式LCD等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的 000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）

9、=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。 字符的显示 用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单

10、了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。点阵最好是用二位数组，基本思路也就是单片机两个IO口控制点阵的行和列，定义一个二位数组控制点阵每一行要亮拿几个灯，然后下一行亮那几个灯，以此类推。2.2 1602LCD工作原理1602LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。LCD1602采用16脚接口，第5脚R/W读/写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS为低电平、R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高平、

11、R/W为低电平时可以写入数据。第6脚E端为使能端，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令。2.2.1 1602LCD 主要技术参数： 显示容量:162 个字符 芯片工作电压:4.55.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.954.35(WH)mm 2.2.2 引脚功能说明 引脚号符号状态功能1VSS地2VDD+5V逻辑电源3VEE显示对比度电源4RS输入寄存器选择1-数据；0-指令5R/W输入读写操作选择：1-读；0-写6E输入使能信号7DB0三态数据总线LSB8DB1三态数据总线9DB2三态数据总线10DB3三态数据总线11DB4三态数据总

12、线12DB5三态数据总线13DB6三态数据总线14DB7三态数据总线MSB15LEDA输入背光+5V16LEDB输入背光地 表2.1 LCD1602管脚功能2.2.3 LCD寄存器的选择ER/WRS功能说明100写入命令寄存器101写入数据寄存器110读取忙碌标志及RAM地址111读取RAM数据0X不动作 表2.2 寄存器选择表2.2.4 DDRAM地址与实际显示位置的关系：LCDLCD 16字2行000102030405060708090A0B0C0D0E0F1027404142434445464748494A4B4C4D4E4F 5067 图2.1 DDRAM地址与显示屏上显示位置的对应关

13、系2.2.5 指令格式与指令功能LCD控制器HD44780内有多个寄存器，通过RS和R/W引脚共同决定选择哪个寄存器，选择情况如表：RSR/W 寄存器及操作00指令寄存器写入01忙标志和地址计数器读出10数据寄存器写入11数据寄存器读出 表2.3 HD44780引脚信号组合清屏指令：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001 表2.4 清屏指令表功能： 1 清除屏幕，将显示缓冲区DDRAM的内容全部写入空格（ASCII20H）；2 光标复位，回到显示器的左上角；3 地址计数器AC清零。功能设置命令：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF*表2.5 功能

14、设置命令表功能：1 设置数据位数，当DL=1时数据位为8位，DL=0时数据位为4位；2 设置显示行数，当N=1时双行显示，N=0时单行显示；3 设置字形大小，当F=1时510点阵，F=0时为57点阵。设置字库CGRAM地址命令：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00001 CGRAM的地址 表2.6 CGRAM地址命令表功能：设置用户自定义CGRAM的地址，对用户自定义CGRAAM访问时，要先设定CGRAM的地址，地址范畴为063。显示缓冲区DDRAM地址设置命令：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0001 DDRAM的地址 表2.7 DDRAM地址设置命令表功能：设置当前显示缓冲

15、区DDRAM的地址，对DDRAM访问时，要先设定DDRAM的地址，地址范畴为0127.2.2.6 LCD显示器的初始化：1 清屏 2 功能设置 3 开/关显示设置 4 输入方式设置3 程序及流程图3.1流程图开始开始开始开始 rs=0; rs=0; rw=0; ep=1; p1=dat;EA=1； EX0=1； EX1=1；IT0=1；IT1=1；while（1）；延时4us延时4us等待外部中断0等待外部中断1等待外部中断0等待外部中断1RResult=(bit)(p1&0 x80); ep=0;返回result返回result结束结束结束结束图 3.1.1主函数流程 图 3.1.2 写数据

16、流程图3.2程序#include #include sbit rs= P35;sbit rw = P36; sbit ep = P37; void delay(unsigned char ms)/延时函数 unsigned char i; while(ms-) for(i = 0; i100; i+) /一个机器周期是1us，延时100us bit lcd_bz() bit result; rs = 0; /指令 rw = 1; /读 ep = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); result = (bit)(P1 & 0 x80); /检测是否是“显

17、示缓冲区命令” ep = 0; return result; void lcd_wcmd(unsigned char cmd)/写命令 while(lcd_bz(); rs = 0; rw = 0; /写 ep = 0; _nop_(); _nop_(); P1 = cmd; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep = 0; void lcd_pos(unsigned char pos) /设置显示缓冲区 lcd_wcmd(pos|0 x80); void lcd_wd

18、at(unsigned char dat)/写数据 while(lcd_bz(); rs = 1; /数据 rw = 0; ep = 0; P1 = dat; /英文字母的代码与ASCII编码相同，所以要写入英文字母只需将ASCII码写入相应位置 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep = 0; void lcd_wstr(const unsigned char *s)/字符串拆分 unsigned char i = 0; while(si != 0) lcd_wdat

19、(si); delay(100); i+; void lcd_init() /初始化 lcd_wcmd(0 x38); /0011 1000 功能设置初始化。“001 DL N F * *”：DL=1，数据位为8；DL=0，数据位为4；N=1，双行显示，N=0，单行显示；F=1,5X10点阵；F=0,5X7。 delay(1); lcd_wcmd(0 x0c); /0000 1100 显示开关控制初始化。“00001DCB”：D=1,显示；D=0，不显示；C=1，光标显示；C=0，不显示；B=1，字符闪烁；B=0，不闪烁。 delay(1); lcd_wcmd(0 x06); /0000 01

20、10 输入输出方式初始化。“000001 I/D S”：I/D=1,光标左向右；I/D=0光标右向左。S=1，内容移动；S=0，内容不移动。 delay(1); lcd_wcmd(0 x01); /0000 0001 清屏初始化 delay(1); void main(void) EA=1; EX0=1; EX1=1; IT0=1; /外部中断0为边沿触发方式 IT1=1;/外部中断1为边沿触发方式 while(1);void abc(void) interrupt 0/外部中断0 lcd_init(); delay(10); lcd_pos(0 x01); /0000 0001 从DDRAM第一行1地址显示