基于51單片機的液晶顯示器控制電路設計-浙江大學.doc

XXXXXXXXXXXXXX 畢畢業(yè)業(yè)設設計計 題題 目目 GPRSGPRS 無限通訊數據系統(tǒng)的設計與應用無限通訊數據系統(tǒng)的設計與應用 姓姓 名名 xxxxxx 學學 號號 xxxxxx 專業(yè)班級專業(yè)班級 xxxxxx 分分 院院 xxxxxx 指導教師指導教師 xxxxxx xxxxxxxx 年年 xxxxxx 月月 xxxxxx 日日 目目 錄錄 摘要 I ABSTRACT II 第一章 概述 1 1 1 系統(tǒng)背景 1 1 2 系統(tǒng)概述 2 第二章 方案論證 3 2 1 字模數據的存儲 3 2 2 通信電路 4 第三章 液晶顯示模塊簡介 5 3 1 顯示控制器 6 3 2 列驅動方式 11 3 3 行驅動方式 12 第四章 硬件設計 13 4 1 硬件電路設計要求 13 4 2 總體電路設計構架 13 4 3 單片機與液晶顯示模塊接口 13 4 4 單片機與計算機的通信接口 14 4 5 電源電路 15 第五章 系統(tǒng)軟件設計 16 5 1 內置 T6963C 控制器軟件特性 16 5 2 初始化子程序設計 20 5 3 串行通信子程序設計 21 5 4 顯示控制子程序設計 21 第六章 系統(tǒng)調試 23 6 1 分步調試 23 6 2 系統(tǒng)統(tǒng)一調試 23 結 束 語 24 附 錄 25 參考文獻 30 致 謝 31 摘 要 本文研制一種基于 51 單片機實時控制的 LCD 液晶顯示屏控制系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)由單 片機最小系統(tǒng)和液晶顯示系統(tǒng)組成 PC 機進行顯示內容的編輯和字模數據的提取 液 晶顯示系統(tǒng)由主控模塊 T6963C 和 LCD 液晶顯示模塊接口電路組成 主控模塊負責接收 單片機字模數據并控制各顯示模塊工作 顯示模塊以 T6963C 主控制器為核心 控制 LCD 液晶顯示屏顯示 為了方便系統(tǒng)擴展 各模塊之間的連接采用接插式結構 單片 機與 PC 機之間采用 RS232 標準接口進行數據和命令的串行通信 本文不僅從總體上對 系統(tǒng)進行了整體規(guī)劃 還以其中一個實例詳細介紹了 PC 機字模的提取 字模數據的發(fā) 送 單片機串行接收數據 液晶顯示屏的顯示等部分的軟硬件設計及實現過程 本系 統(tǒng)的設計優(yōu)點硬件電路簡單 軟件功能完善 控制系統(tǒng)可靠 性價比較高等特點 具 有一定的使用和參考價值 關鍵詞關鍵詞 液晶顯示器 89C51 串行通信 單片機 Abstract This article designs with develops one kind based on 51 SCM Single Chip Microcomputer the real time control LCD display monitor control system This system is composed by on SCM small system and LCD display system on the PC machine carries on the demonstration content the edition and matrix data withdrawing LCD display system controls the module and certain LCD by the host demonstrated the module T6963C composes the host controls the module T6963C to be responsible for in the receive the SCM matrix data and controls each demonstration module work demonstrated the module take the host controls the module T6963C as a core controls the LCD display monitor display In order to the convenient system expands between various modules connection uses meets inserts the type structure between the SCM and PC machine to use the RS 232 standard to carry on the data and the order serial communication This article not only has carried on the whole plan from the overall to the system but also in detail introduced take module design as the example the PC machine matrix withdraws the matrix data transmission the monolithic integrated circuit serial receive data the LCD display monitor display and so on the partial software and hardware design and the realization process Its advantage hardware circuit is simple the software is with perfect function the control system is reliable higher characteristic of the sex price and has certain use and reference value Keyword LCD 89C51 serial communication SCM Single Chip Microcomputer 1 概述 1 1 系統(tǒng)背景 液晶顯示器件在中國已有二十余年的發(fā)展歷史 二十余年來 液晶顯示器 件從實驗室走向大規(guī)模生產集團 形成了獨立的產業(yè)部門 現在 液晶顯示幾 乎已經應用于生產 生活的各個領域 人們幾乎時時處處都要與這一神奇而又 普通的面孔打交道 液晶顯示是集單片機技術 微電子技術 信息處理于一體的新型顯示方式 由于液晶顯示器具有低壓低功耗 顯示信息量大易于彩色化 無電磁輻射 長 壽命 無污染等特點 LCD是目前顯示產業(yè)中發(fā)展速度最快 市場應用最廣的顯 示器件 成為眾多顯示媒體中的佼佼者 在越來越多的領域中發(fā)揮作用 是目 前顯示器件中一個理想的選擇 LCDLCD在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用在監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 目前大多數監(jiān)控系統(tǒng)自帶的顯示系統(tǒng)為LED數碼 管顯示 這樣顯示效果比較單一 只能顯示監(jiān)控系統(tǒng)的測量值 而LCD液晶顯示 器不僅可以顯示數值 漢字等 并且可以顯示文本和圖形 利用LCD和鍵盤實現 人機交互 使監(jiān)控系統(tǒng)獨立工作成為可能 通過監(jiān)控系統(tǒng)對現場的單回路控制 器進行參數設置 對各個單回路控制器的工作進行監(jiān)控 LCDLCD在時鐘中的應用 在時鐘中的應用 在日常生活中我們會經?？吹綍r間的顯示 這些顯示 大都是采用液晶顯示器來顯示的 而對其中的漢字無法用顯示來解決 我們利 用LCD液晶模塊制成的小屏幕實現了時間的顯示 顯示格式為 時時 分分 秒 秒 另外 可以增加鬧鐘功能 時間到了則產生音樂聲 還可以增加萬年歷 顯示 年月日 等多項功能 LCDLCD 在大屏幕顯示中的應用 在大屏幕顯示中的應用 大屏幕顯示的應用范圍極廣 隨著社會發(fā)展 公眾生活的加強 人們對能夠面向廣大公眾傳遞信息的顯示裝置越來越感到必 需 使用液晶投影顯示大屏幕 不僅有投影儀 指揮用大屏幕 還有液晶投影 彩色電視 它可以用一個體積很小的系統(tǒng)裝置 實現 100 英寸以上的非常漂亮 的大屏幕電視顯示 它與傳統(tǒng)的顯示媒體相比 具有分辨率極高 透過性好 顯示內容豐富 彩色易于控制等優(yōu)點 隨著計算機技術及電子通信技術的發(fā)展 LCD 顯示屏作為一種新的傳媒工具 現已經 應用到商業(yè) 軍事 車站 賓館 體育 新聞 金融 證券 廣告以及交通運輸等許多行 業(yè) 大到幾十平方米的大屏幕 小到家庭影院用的圖文顯示屏 以及政府部門應用的電子 黑板 證券 銀行等部門用的信息數字混合屏 LCD 顯示屏帶來廣泛的社會效益和經濟效 益 具有良好的發(fā)展前景 1 2 系統(tǒng)概述 本實驗系統(tǒng)分為單片機最小系統(tǒng)板和液晶顯示屏兩部分 單片機最小系統(tǒng) 負責接收個人計算機所編輯的文本及內容 通過 RS232 串行接口通信完成單片 機與 PC 機之間的數據傳送 而個人計算機 即 PC 機 主要完成顯示內容的 編輯 字符碼的查找 字符數據的發(fā)送等工作 基于 Windows 操作系統(tǒng)下的文 本編輯軟件有很多種 例如 記事本 Micorsoft Word 寫字板等 我們可以 采用任何一種編輯軟件將要顯示的內容 包括漢字 中英文字母 標點符號等 編輯成一個文本文件 然后通過已經編寫好的應用程序在特定的字庫中依次搜 索到文本文件中的內容 并且取出該字符的字模數據 此項工作稱為字模數據 的提取 字模數據文件的生成也就是將取出的字模按順序存放到一個十六進制 文件中 字符數據建立好之后將其存放在 PC 機的硬盤上 等到需要的時候通過 串行通信軟件將字符數據文件發(fā)送給液晶顯示系統(tǒng)模塊 LCD 顯示屏包括主控制模塊和 LCD 液晶顯示模塊 主控制模塊負責接收單 片機發(fā)送過來的字模數據文件 并且協(xié)調各個 LCD 液晶顯示模塊工作 主控制 器模塊的核心是 T6963C 控制器 為了存儲字模數據還在主控制器模塊中擴展了 一片 8K 存儲器芯片 6264 LCD 液晶顯示模塊由兩片行驅動器 T6A40 和三片列驅 動器 T6A39 進行驅動 該模塊一邊接收主控制模塊的數據 一邊將數據送 LCD 液晶顯示屏顯示 為了方便系統(tǒng)的擴展 各模塊之間采用串行口接收數據 并 且接到系統(tǒng)串行總線上 本系統(tǒng)主要是實現單片機與液晶顯示模塊之間的接口技術 可以采用間接控 制方式完成 將液晶顯示模塊接口與單片機系統(tǒng)板中的某個并行 I O 接口連接 計算機通過對該 I O 接口的操作間接的實現對模塊的控制 2 方案論證 此 LCD 液晶顯示控制系統(tǒng)設計的關鍵是要實現 LCD 的顯示控制 應該先從顯示方式 的確定入手 接下來設計相應顯示方式的電路 要實現顯示內容的實時更新 就必須考慮 字模數據的存儲及通信電路的設計 下面從這兩個方面逐個論證不同的方案 2 1 字模數據的存儲 由于 89C51 單片機內部程序存儲器 ROM 只有 4K 空間 本設計采用 16 16 點陣顯示一個漢字 每一行需要兩個字節(jié)數據 一個漢字占 16 2 32 字節(jié) 漢字一共有 6000 多個 不可能將龐大的漢字字庫存入在單片機內部 即 使將預先要顯示的內容存入 ROM 中 也不便于實時控制 所以只有考慮擴展外 部數據存儲器 方案一 方案一 采用標準字庫 制作一個專用硬字庫 這種方法仿效中文 DOS 的 辦法 將一個標準的漢字庫裝入 ROM 存儲器 再根據漢字的機內碼在字庫中尋 址 找到對應的字模 提取后送到顯示器顯示 因為采用了和 PC 機相同的編碼 機內碼 軟件的開發(fā)和維護非常簡單 基本上與寫 PC 機軟件差不多 而對單 片機系統(tǒng)自身的要求則相對高多了 16 16 點陣的字庫需要 256K 字節(jié) 但是 一般 8 位單片機的尋址能力只有 64K 字節(jié) 要進行存儲器擴充 除增加很大一 部分硬件成本外 還因為要進行存儲器分頁管理 地址切換 顯示速度明顯受 影響 方案二 方案二 利用 Windows 自帶的字庫 即使用軟字庫 通過軟件編程直接 在字庫中找到需要顯示字符的區(qū)位碼并讀出其字符碼 存于一個文本文件中 待所有顯示內容的字符碼查詢完畢后 將存放所有字符碼的文本文件通過串行 通信發(fā)送給單片機 單片機將接收到的數據存放在外部擴展的數據存儲器中 數據接收完畢后 單片機就從存儲器中依次讀出每一個字符的字符碼并送到 LCD 顯示屏顯示 該方案與方案一相比 雖然通信過程占整個顯示周期的比例 相對較大 但是硬件電路設計簡單 成本較低 減少了單片機查詢硬件字庫所 需要的時間 提高了單片機動態(tài)掃描的速度 字符顯示的穩(wěn)定度較高 從設計成本 顯示內容的穩(wěn)定性 硬件電路設計的簡易程度等方面綜合考 慮 第二種方案明顯優(yōu)于第一方案 所以采用第二種方案解決字模的問題 2 2 通信電路 方案一方案一 串行通信串行通信 串行通信是指一個數據的所有位按一定的順序和方式 一位一位地通過串 行輸入 輸出口進行傳送 由于串行通信是數據的逐位順序傳送 在進行串行通 信時 只需一根傳輸線 其傳送的數據位多且通信距離長 串行通信方式如圖 2 1 圖圖 2 12 1 串行通信方式串行通信方式 圖圖 2 22 2 并行通信方式并行通信方式 方案二方案二 并行通信并行通信 采用并行傳送方式在微機與外部設備之間進行數據傳送的接口叫并行接口 主要特點 一是同時并行傳送的二進位數就是數據寬度 二是在計算機與外設 間采用應答式的聯絡信號來協(xié)調雙方的數據操作 傳送的數據位 1 128 位 一 般為 8 位 單片機與外部設備之間也通常采用 8 位并行 I O 接口進行短距離的 通信 其傳輸距離近 傳送方式單一 每次傳送一個字或一個字節(jié) 并行通信方 式如圖 2 2 計算機與單片機的數據通信 采用串行通信 與并行通信相比 串行通信 具有傳輸距離遠 接口電路與軟件編程簡單等特點 所以本系統(tǒng)選用方案一串 行通信 串行通信接口電路見后面的硬件電路設計 3 液晶顯示模塊簡介 液晶顯示模塊單元電路主要包括顯示控制器 行驅動器 列驅動器 電源 偏置電路 顯示存儲器 液晶顯示屏 液晶顯示模塊接口 1 顯示控制器顯示控制器 主要由控制器 T6963C 組成 可提供與外部 MCU 的數據接口 及對顯示存儲器的讀寫操作 并可控制行 列驅動器的時序電路 數據 RXD TXD 89C51 GND TXD RXD 外 部 設 備 GND GND P1 0 P1 1 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 GND D0 D1 D2 外 D3 部 D4 設 D5 備 D6 D7 GND GND 格式和顯示格式等 2 行驅動器行驅動器 由行驅動器 T6A40 組成 用于把控制器的串行數據轉換成 LCD 屏所需要的并行行數據 3 列驅動器列驅動器 由列驅動器 T6A39 組成 可接受控制器的串行數據并將其轉換 成 LCD 屏所需要的并行列數據 4 電源偏置電路電源偏置電路 主要為行 列驅動器提供 LCD 所需的各種偏置電壓 5 顯示存儲器顯示存儲器 由一塊 32K 的隨機存儲器 RAM 組成 可為液晶顯示模塊 提供顯示數據的存儲空間 6 液晶顯示屏 液晶顯示屏 LCDLCD 提供 128 行 240 列的點陣顯示屏幕 7 液晶顯示模塊接口液晶顯示模塊接口 用于提供與單片機的接口 液晶顯示模塊的原理框圖如圖 3 1 圖圖 3 13 1 液晶顯示模塊原理框圖液晶顯示模塊原理框圖 3 1 顯示控制器 顯示控制器主要由 T6963C 組成 它由振蕩器 時序控制電路 工作方式設 置寄存器及電路 內部字符庫 CGROM 及光標控制電路 顯示存儲器管理電路以 及運算電路和各種功能電路組成 控制部通過振蕩器外接晶體振蕩器產生振蕩 脈沖 經時序控制電路調制產生 T6963C 的工作時鐘脈沖系列 根據工作方式設 置電路生成各路控制及驅動時序脈沖 從而實現 T6963C 的工作控制 其引腳圖 行 驅 動 器 行 驅 動 器 顯 示 控 制 器 液 晶 顯 示 屏 240 128 DOTS 列 驅 動 器 列 驅 動 器 列 驅 動 器 顯 示 存 儲 器 電 源 偏 置 液 晶 顯 示 模 塊 接 口 如圖 3 2 圖圖 3 23 2 T6963CT6963C 引腳圖引腳圖 控制部提供了使用引腳電平設置內部工作狀態(tài)的功能 使 T6963C 上電后就 開始對所連接的液晶顯示驅動系統(tǒng)進行正常的控制及驅動 這將避免因上電控 制器尚未進行初始化而使液晶顯示驅動系統(tǒng)不能正常工作 導致液晶顯示屏上 出現不希望的顯示狀態(tài) 引腳設置功能如下 1 驅動方式的設置 驅動方式是指 T6963C 向液晶顯示驅動系統(tǒng)傳輸顯示數據的格式 他根據所 要控制的液晶顯示驅動系統(tǒng)的數據傳輸格式的要求而定 T6963C 可以實現四種 數據傳輸格式 它由引腳和 SDSEL 的電平狀態(tài)設置 DUAL 液晶顯示器件電極排列形式的設置 DUAL 當 1 時 液晶顯示器件為單屏結構 當 0 時 液DUALDUAL 晶顯示器件為雙屏結構 SDSEL 數據傳輸格式設置 當 SDSEL 1 時 數據傳輸格式為 2 位并行同步傳輸 當 SDSEL 0 時 數據傳輸格式為 1 位串行傳輸 這兩個設置引腳的電平組合確定了驅動部中數據傳輸的輸出端 如表 3 1 表表 3 13 1 DUALSDSEL 上半屏數據傳輸線下半屏數據傳輸線 11 HOD ED 10ED 01 HOD EDLOD ED 00EDED 2 顯示窗口長度設置 顯示窗口長度是指 T6963C 所要控制的液晶顯示器件水平方向最大的像素點 數 顯示窗口長度的設置將確定了驅動部向液晶顯示驅動系統(tǒng)發(fā)送的顯示數據 的個數 不管實際控制的顯示屏的點陣數如何 他已固定了驅動信號的時序關 系 該設置由引腳 MD3 和 MD2 顯示數據傳輸量設置端 的電平組合實現 如 表 3 2 表表 3 23 2 MD3MD2 像素點數字符數 1125632 1032040 0151264 0064080 3 顯示窗口寬度設置 顯示窗口寬度是指 T6963C 所要控制的液晶顯示器件垂直方向最大的像素點 數 顯示窗口寬度的設置將確定了驅動部向液晶顯示驅動系統(tǒng)發(fā)送的幀信號時 序和占空比系數 該設置由引腳 MDS MD1 和 MD0 顯示幀信號設置端 與 設置端組合實現 如表 3 3 DUAL 表表 3 33 3 DUALMDSMD1MD0 像素點行數占空比系數 1 001116 3216 1 001032 6432 1 000148 9648 1 000064 12864 1 011180 16080 1 011096 19296 1 0101112 224112 1 0100128 256128 4 顯示字符的字體設置 顯示字符的字體選擇實際上是選擇字符間距 T6963C 內部字符庫是 5 8 點 陣字符字模 在垂直方向字模數據中留有一行的間距 是不可變動的 但在水 平方向字模數據將一字節(jié)的高三位作為字間距處理 即字間距可以為一點距 兩點距或三點距 也可以沒有 T6963C 可以根據需要通過引腳 FS1 和 FS0 字 體選擇端 的電平組合來設置字符間距 這里表示為字符的字體 組合設置如 表 3 4 表表 3 43 4 FS11100 FS01010 字體5 86 87 88 8 字體選擇的實現是在顯示數據傳輸過程中將一字節(jié)的 8 位字模數據有選擇 地傳輸幾位 比如僅取 8 位數據中低 5 位作為顯示數據傳輸而舍棄高 3 位 那 么顯示為 5 8 點陣字體的字符 或取 8 位數據中低六位作為顯示數據傳輸而舍 棄高 2 位 那么顯示為 6 8 點陣字體的字符 再或取 8 位數據中低 7 位作為顯 示數據傳輸而舍棄高 1 位 那么顯示為 7 8 點陣字體的字符 如果 8 位數據全 部作為顯示數據傳輸 那么顯示位 8 8 點陣字體的字符 這是在文本顯示方式 下 在圖形顯示方式下 則將是取舍圖形數據有效位的問題了 5 振蕩器的晶體振蕩器的選擇 振蕩器時鐘與控制器所控制的液晶顯示驅動系統(tǒng)的驅動幀頻 行數 和 數據傳輸量 列數 有關 晶體的頻率 F可以由下列公式計算得來 OSC F 2F 2 8M 8N Fr OSCSCP 其中 F 驅動位移時鐘頻率 即 HSCP LSCP 的脈沖頻率 SCP M 字符數 行 8M 即最大驅動的像素數 行 N 字符行數 幀 8N 即最大驅動的像素行數 Fr 液晶顯示器件所需的掃描頻率 通常為 60 或 70Hz 控制部的引腳設置功能使得 T6963C 能夠上電就能正常工作 但也給 T6963C 通用性帶來不便 因而 T6963C 內置液晶顯示模塊上 T6963C 不僅具備基本的文本顯示和圖形顯示功能 而且還具備文本屬性 顯示功能 這是 T6963C 控制器的獨特的功能 文本屬性顯示功能是將文本顯 示由通常的單字節(jié)數據處理擴大成雙字節(jié)數據處理 在這種功能下把顯示存 儲器區(qū)劃分為文本代碼區(qū)和文本屬性區(qū) 文本代碼區(qū)是用與存儲作為字符顯 示的字符代碼 文本屬性區(qū)是用與存儲作為相應字符顯示的字符屬性 這種 屬性由文本屬性區(qū)單元中一個字節(jié)數據的低 4 位表示 有 6 種屬性 如表 3 5 表表 3 53 5 文本屬性碼 d3 d2 d1 d0 字符顯示效果 0 0 0 0 正向顯示 不閃爍 0 1 0 1 負向顯示 不閃爍 1 0 0 0 正向顯示 閃爍 1 1 0 1 負向顯示 閃爍 0 1 1 禁止顯示 正向 1 0 禁止顯示 負向 文本屬性區(qū)的單元與文本顯示區(qū)對應單元組合在一起控制顯示屏上對應的 字符塊的顯示效果 例如 文本屬性數據為 05H 則對應的字符顯示效果是一個負向顯示的 0 字符代碼為 21H 文本屬性數據為 08H 則對應的字符顯示效果是一個正向 閃爍顯示的 A T6963C 的文本屬性功能的實現是以犧牲圖形顯示功能為代價的 T6963C 將 圖形地址指針計數器用作文本屬性區(qū)的尋址 所以文本屬性功能不能與圖形顯 示功能并存 T6963C 具有顯示合成功能 它可以將文本顯示與圖形顯示通過某種合成邏 輯同時在顯示屏上顯示 這種合成邏輯有邏輯 與 邏輯 或 以及邏輯 異 或 等 是通過選擇器實現的 T6963C 還可以將顯示屏上顯示內容 屏讀 或 屏拷貝 這也是 T6963C 所獨特的功能 T6963C 將傳送給液晶顯示驅動系統(tǒng) 的合成數據反饋給復制電路 再由其送到數據棧或圖形顯示區(qū) T6963C 還具有光標控制器和光標指針寄存器 它用與在文本顯示方式下光 標的顯示控制 光標數據是在文本數據鎖存器處與文本字符數據合成后一起送 入液晶顯示驅動系統(tǒng)的 T6963C 控制部具有管理顯示存儲器和字符發(fā)生器的能力 T6963C 內置有 128 種 5 8 點陣的 ASCI 字符字模庫 CGROM 字符代碼為 00H 7FH 并允許在顯 示存儲器內開辟一個用戶自定義字符 8 8 點陣字模庫 CGROM 在使用內部 CGROM 同時 T6963C 也可以支持 CGRAM 字符代碼定義在 80H FFH T6963C 可以管理 64K 的顯示存儲器 它可以把顯示存儲器分為文本顯示區(qū) 圖形顯示區(qū) 文本 屬性區(qū)或自定義字符庫區(qū)等 T6963C 管理顯示存儲器的引腳有 ad15 ad0 輸出 16 位地址總線 d7 d0 三態(tài) 8 位數據總線 r w 輸出 讀寫選擇控制線 r w 1 為讀操作 r w 0 為寫操作 輸出 存儲器操作使能信號 低電平有效 ce 輸出 存儲器操作使能信號 在單屏結構設置 1ce 0ceDUAL 時有效 它們的有效地址范圍是 ce0 0000H 07FFH ce1 0800H 0FFFH T6963C 多用于單屏結構的液晶顯示驅動系統(tǒng)的控制 但也具備控制雙屏結 構液晶顯示驅動系統(tǒng)的能力 在雙屏結構的液晶顯示驅動系統(tǒng)的控制中 T6963C 自動將 ad15 地址線作為上下屏的顯示存儲器的分界 ad15 0 的部分為 上下屏的顯示存儲器區(qū) ad15 1 為下半屏的顯示存儲區(qū) 計算機設置的顯示區(qū) 域都在上半屏的顯示存儲區(qū)內 而 T6963C 將自動地從相應的下半屏的顯示存儲 區(qū)的區(qū)域中提取下半屏的顯示數據 這樣的處理對計算機寫入顯示數據時是比 較麻煩的 這也許是 T6963C 少用于雙屏結構液晶顯示驅動控制系統(tǒng)的原因 另外 T6963C 保留了四個測試引腳 它們是測試信號輸入端 T1 T2 檢測 信號輸出端 CH1 CH2 在 T6963C 的應用是 這四個引腳不必考慮 3 2 列驅動方式 列驅動器 T6A39 是 80 路列驅動器 它采用了 CMOS 工藝 具有低功耗 耐 高壓和高速運行等特點 列驅動器 T6A39 電路由兩路 8 5 位雙向移位寄存器 串 并轉換器及液晶顯 示驅動電路和數據位選擇寄存器 數據方向控制器 驅動時序控制器 LCD 偏 壓電路組成 8 5 位雙向移位寄存器的作用是把接收到的串行數據轉換成符合要求的并 行數據 并傳遞給兩組液晶顯示驅動電路 液晶顯示驅動電路的作用是在 LCD 偏壓電路供給的偏置電路下 將得到的 80 位并行數據轉換成 LCD 所需的并行輸出數據信號電平 T6A39 的數據輸入端為 DI1 DI2 DI3 DI4 T6A39 的數據接受形式有三 種 一位串行 二位并行和四位并行方式 這三種方式通過設置端 DUAL DIR 和 DF1 DF2 的電位組合設置 T6A39 還有兩個數據接收使能信號 EI01 EI02 正脈沖信號有效 它們中 之一作為輸入端啟動本片數據接收工作 另一個作為輸出表示本片數據接收已 滿 停止接收工作 這兩個信號作為級聯信號使用 即作為輸入的一端與上一 級的輸出端連接 由上一級數據接收已滿信號啟動本級工作 作為輸出的一端 與下一級的輸入端連接 本級數據接收已滿 停止接收工作 發(fā)出信號以啟動 下一級的工作 當幾片 T6A39 級聯使用時 第一片 T6A39 的數據接收使能信號 EI01 和 EI02 中作為輸入端的那個信號需與 T6963C 的 LP 信號相連 列驅動器 T6A39 工作原理如下 首先設置好數據位選擇電路 數據方向控 制電路 驅動時序控制電路 當數據由數據輸入端 DI1 DI2 DI3 DI4 輸入到 串 并轉換器后 該電路將等待接收滿 8 位后把數據并行地移入 8 5 位雙向移位 寄存器內 然后在 LP 與 FR 信號的作用下通過液晶顯示驅動電路將數據輸出 3 3 行驅動方式 行驅動器 T6A40 是 68 路行驅動器 它采用 CMOS 工藝 具有低功耗 耐高 壓和高速運行等特點 行驅動器 T6A40 電路由兩路 34 位雙向移位寄存器 數據方向控制器 SCP 極性控制器 液晶顯示驅動電路及 LCD 偏壓電路組成 行驅動器 T6A40 片內有兩個 34 位雙向移位寄存器 串行數據可從 DI01 和 DI02 兩個端子輸入或輸出 數據方向控制器根據單 雙屏選擇端子 DUAL 和流向選擇端子 DIR 邏輯電平 產生流向控制信號 SCP 極性控制器產生 SCP 信號 由觸發(fā)方式選擇端子 TSW 來控制 SCP 的有 效觸發(fā)方式 當 TSW 0 時 數據在 SCP 的上升沿輸出至驅動輸出端 當 TSW 1 時 數據在 SCP 的的下降沿輸出至驅動輸出端 行驅動器 T6A40工作原理如下 兩個 34 位雙向移位寄存器產生的兩個 34 位并行數據將輸出到兩個 LCD 驅動電路中 并在 LCD 偏壓電路作用下產生 68 位并行 LCD 行輸出信號 最后加到 LCD 屏的行輸入端 4 硬件設計 4 1 硬件電路設計要求 1 控制液晶顯示模塊實現英文 漢字 圖形 及圖像的顯示 2 實現便攜式設計 3 可提供實現與計算機的數據傳輸的接口電路 4 2 總體電路設計構架 單片機系統(tǒng)板主要由單片機 EPROM 電源電路 RS232 接口電路及液晶顯 示模塊接口組成 其電路原理框圖如圖 4 1 圖圖 4 14 1 總電路原理框圖總電路原理框圖 單片機系統(tǒng)板的功能是控制液晶顯示模塊進行顯示 它的特點是采用了 7805 整流電源電路為系統(tǒng)板提供 5V 電壓 可實現便攜式設計 另外系統(tǒng)板還 配備了一個 RS232 接口 可以實現與計算機的數據傳輸 4 3 單片機與液晶顯示模塊接口 單片機與液晶顯示模塊接口的通信這里采用間接訪問方式 間接控制方式 是將內置 T6963C 控制器的液晶顯示模塊與計算機系統(tǒng)中某個并行 I O 接口連接 計算機通過對該 I O 接口的間接操作來實現對模塊的控制 間接控制方式在硬 件電路上需要一個 8 位并行接口與模塊的數據線連接 作為數據總線 還需要 一個 3 位并行接口作為時序控制信號線如 89C51 的 P3 2 作為 C D P3 3 作為 WR 以及 P3 4 作為 RD 由于使用了專用的并行接口連接模塊 而且該并行接 口自身在計算機系統(tǒng)中有相應的片選地址 所以模塊的片選信號可以直接接地 作選通態(tài) 間接控制方式的接口電路與時序無關 時序完全靠軟件編程實現 計算機間接控制方式下與內置 T6963C 控制器的液晶顯示模塊的實用接口電路如 下所示 模塊的 V0 端所接的電位器是作為液晶驅動電源的調節(jié)器 調節(jié)顯示的 電 源 電 路單 片 機 RS232 接 口 電 路 EPROM 液 晶 顯 示 模 塊 接 口 對比度 間接接口電路如圖 4 2 圖圖 4 24 2 間接接口電路間接接口電路 4 4 單片機與計算機的通信接口 單片機與計算機的通信采用簡化三線的串行通信方式 即把單片機的發(fā)送 端 TXD 直接和計算機的接收端 RXD 相連 接收端 RXD 直接和計算機的發(fā)送端 TXD 相連 但是單片機的 5V TTL 信號電平與 PC 機的 10V 信號電平不相容 所以必須進行電平轉換 本設計中采用 MAXIM 公司生產的 MAX232 芯片 MAX232 包含兩路接收器和驅動器 適用于各種 EIA232C 和 V2 28 V 24 的通信接口 MAX232 芯片內部有一個電源電壓變換器 可以把輸入的 5V 電源電壓變換成為 RS 232C 輸出電平所需的 10V 電壓 所以 采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只 需要單一的 5V 電源就可以了 不像傳統(tǒng)的 RS232 電平轉換器發(fā)送器 MC1488 和 接收器 MC1489 那樣必須提供額外的 12V 和 12V 電源 MAX232 芯片引腳圖如圖 4 3 圖圖 4 34 3 MAX232MAX232 引腳圖引腳圖 圖圖 4 4 MAX232 串行接口電路串行接口電路 此通信接口電路 只用了 MAX232 芯片中的一路接收器和驅動器 接至 PC 機串口的接口使用 RS 232 標準的 DB9 芯接插座 MAX232CPE 接線也非常簡單 只需要 5V 電源 外接四只電容 即可產生 12V 和 12V 電壓 輸出標準的 RS232 接口信號 而且 MAX232CPE 的價格不貴 所以采用 MAX232CPE 接口芯片 實現 RS232 接口電路 其接口電路如圖 4 4 4 5 電源電路 電源電路是由電源變壓器 整流 濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成 電源變壓 器是將交流電網 220V 的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?然后通過整流電路交流電壓 變?yōu)槊}動的直流電壓 由于此脈動的直流電壓還含有較大的波紋 必須通過濾波 電路加以濾除 從而得到平滑的直流電壓 但這樣的電壓還隨電網電壓波動 一 般有 10 左右的波動 負載和溫度的變化而變化 因而在整流 濾波之后 還需接 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路的作用是當電網電壓波動 負載和溫度變化是 維持輸出直 流電壓穩(wěn)定 電源電路如圖 4 5 圖圖 4 54 5 電源電路電源電路 5 系統(tǒng)軟件設計 5 1 內置 T6963C 控制器軟件特性 由于 T6963C 使用了硬件初始化設置 所以使得其指令功能集中于顯示功能 的設置上 從而加強了 T6963C 的顯示控制能力 T6963C 模塊的控制指令可帶 1 個或 2 個參數 或無參數 每條指令的執(zhí)行 都是先送入參數 再送入指令代碼 而且當向 T6963C 中讀 寫數據或向其中寫 入命令時 必須嚴格遵循 T6963C 的時序 如果所送參數多于規(guī)定個數 以最后 送入的有效 每次操作之前必須先進行狀態(tài)字檢測 顯示過程流程圖如圖 5 1 圖圖 5 15 1 顯示過程流程圖顯示過程流程圖 圖圖 5 25 2 雙參數指令傳輸流程圖雙參數指令傳輸流程圖 以上每一步驟又要完成以下流程 對于無參數或自動指令 以上過程只需 1 次 單參數指令需兩次 而雙參數指令則需進行 3 次 前 2 次傳參數 最后 傳指令 圖 5 2 以雙參數指令為例給出其指令傳輸過程 液晶顯示模塊指令說明如下液晶顯示模塊指令說明如下 1 讀狀態(tài)字 格式 T6963C 的狀態(tài)字由七位標志位組成 它們是 S0 指令讀寫狀態(tài) 1 準備好 0 忙 S1 數據讀寫狀態(tài) 1 準備好 0 忙 S2 數據自動讀狀態(tài) 1 準備好 0 忙 S3 數據自動寫狀態(tài) 1 準備好 0 忙 S4 未用 S5 控制器運行檢測可能性 1 可能 0 不能 S6 屏讀 屏拷貝出錯狀態(tài) 1 出錯 0 正確 S7 閃爍狀態(tài)檢測 1 顯示 0 關顯示 2 地址指針設置 格式 D1 D2 該指令為雙參數 D1 D2 指令 指令代碼中的 N1 N2 N0 取值 1 為有效 0 S7S6S5S4S3S2S1S0 00100N2N1N0 初始化 清 零 定入顯示數據 狀態(tài)讀取 狀態(tài)檢測 寫指令 讀數據 指令狀態(tài)啟動 狀態(tài)檢查 寫參數 1 低 8 位 寫指令 狀態(tài)檢查 寫參數 2 高 8 位 狀態(tài)檢查 結 束 為無效 而且不能同時為 1 根據 N 的取值 該指令有三種含義 如表 5 1 表表 5 15 1 D1D2 指令代碼功能 水平位置 低 7 位有效 垂直位置 低 5 位有效 21H N0 1 光標地址設置 偏置地址 低 5 位有效 00H22H N1 1 CGRAM 偏置地址 低字節(jié)高字節(jié) 24H N2 1 顯示地址設置 3 顯示區(qū)域設置 格式 D1 D2 該指令是雙參數指令 它將在顯示存儲器內劃分出各顯示區(qū)域的范圍 它是 由設定顯示區(qū)域的首地址和寬度來確定該顯示區(qū)域的范圍 同時也確定了顯示存 儲器單元與顯示屏上各點像素的對應關系 該指令中 N1 N0 有四種組合 每種組 合有不同的含義 具體功能參見表 5 2 表表 5 25 2 N1 N0D1D0 指令代碼功能 0 0 低字節(jié) 高字節(jié) 40H 文本顯示區(qū)首地址 0 1 字節(jié)數 00H41H 文本顯示寬度 1 0 低字節(jié)高字節(jié) 42H 圖形顯示區(qū)首地址 1 1 字節(jié)數 00H43H 圖形顯示區(qū)寬度 4 顯示方式設置 格式 該指令為顯示方式的設置 無 參數 它的幾個設置位功能如下 CG 位 字符發(fā)生器選擇位 當 CG 0 時 啟用內部字符發(fā)生器 CGROM 該字符庫有 128 種字符 其代 碼為 00H 7FH 同時可以建立 128 種 8 8 點陣的自定義字符發(fā)生器 CGRAM 其字符代碼規(guī)定在 80H FFH 范圍內 010000N1N0 1000CGN2N1N0 當 CG 1 時 禁止內部 CGROM 字符顯示完全取自自定義字符發(fā)生器 CGRAM 該字符庫為 2K 字節(jié)容量 字符代碼為 00H FFH N2 N1 N0 位為顯示方式設置位 它們的組合產生的顯示方式如表 5 3 表表 5 35 3 N2 N2 N0 顯示方式說明 0 0 0 邏輯 或 文本與圖形以邏輯 或 的關系合成顯示 0 0 1 邏輯 異或 文本與圖形以邏輯 異或 的關系合成顯示 0 1 1 邏輯 與 文本與圖形以邏輯 與 的關系合成顯示 1 0 0 文本屬性文本顯示特征以雙字節(jié)表示 5 顯示狀態(tài)設置 格式 該指令設置了當前的顯示狀態(tài) 無參數 該指令有 4 個設置位 每一位都 代表一種顯示狀態(tài)的設置 它們可以同時有效 也可以部分有效 也可以都無 效 這 4 個設置位的功能如下 N0 光標閃爍設置開關 N0 1 為啟用光標閃爍 N 0 為禁止光標閃爍 N1 光標顯示設置開關 N0 1 為啟用光標顯示 N 0 為禁止光標顯示 N2 文本顯示設置開關 N0 1 為啟用文本顯示 N 0 為禁止文本顯示 N3 圖形顯示設置開關 N0 1 為啟用圖形顯示 N 0 為禁止圖形顯示 6 數據自動讀寫設置 格式 使用該指令將進入或退出數據的自動讀或自動寫方式 在自動讀或自動寫 方式中 計算機可以連續(xù)的將顯示數據寫入顯示存儲器中或從顯示存儲器中讀 取數據 在每次讀或寫的操作后 顯示地址自動加一 進入自動讀方式或自動 寫方式時 狀態(tài)位將由 S2 自動讀方式 或 S3 自動寫方式 代替 S1 和 S0 在自動讀或自動寫方式完成時要輸入退出自動讀寫方式命令 在自動讀寫方式 中寫入其他指令都是無效的 該指令中有兩位設置位 N1 N0 這兩位將產生三個子指令 如表 5 4 1001N3N2N1N0 101100N1N0 表表 5 45 4 N1 N0 指令代碼功 能 0 0B0H 進入自動寫方式 0 1B1H 進入自動讀方式 1 B2H B3H 進入自動讀寫狀態(tài) 7 數據一次讀寫設置 格式 該指令是一次讀寫數據操作指令 在每次讀寫數據操作后 顯示地址都要 根據指令代碼的設置而修正 加一 減一或不變 該指令在寫入數據時所帶的 一個參數就是所要寫入的顯示數據 當讀數據操作時 該指令不帶參數 直接 寫入指令代碼 該指令有三個設置位 N2 N1 N0 它們的組合功能如表 5 5 表表 5 55 5 參數 D1 N2 N1 N0 指令代碼功 能 數據 0 0 0C0H 數據寫 地址加一 0 0 1C1H 數據讀 地址加一 數據 0 1 0C2H 數據寫 地址減一 0 1 1C3H 數據讀 地址減一 數據 1 0 0C4H 數據寫 地址不變 1 0 1C5H 數據讀 地址不變 5 2 初始化子程序設計 初始化部分包括對液晶顯示模塊的初始化設置 液晶顯示模塊的顯示 RAM 清零 單片機內部 RAM 的清零 其中液晶顯示模塊的初始化設置包括設置顯示 方式 顯示區(qū)域的首地址及寬度 光標形狀設置 初始化子程序流程圖如圖 5 3 11000N2N1N0 開 始 設置文本顯示區(qū)首地址 設置文本顯示區(qū)寬度 設置圖形顯示區(qū)首地址 設置文本屬性區(qū)首地址 設置圖形顯示區(qū)寬度 設置文本屬性區(qū)寬度 光標形狀設置 顯示方式設置 顯示開關設置 結 束 圖圖 5 35 3 初始化子程序流程圖初始化子程序流程圖 5 3 串行通信子程序設計 單片機與 PC 機之間的串行通信主要包括兩個過程 由 8051 傳送數據至 PC 機 8051 接收 PC 機傳來的數據 串行通信子程序流程圖如圖 5 4 開 始 通信初始化 等待 PC 機傳送數據 判斷收到的是否 是數據起始標志 開始接收數據 判斷是否結束標 志 中斷返回 繼續(xù)接收數據 Y Y N N 圖圖 5 45 4 串行通信子程序流程圖串行通信子程序流程圖 5 4 顯示控制子程序設計 顯示應用程序部分主要是單獨的顯示子程序 通過一個單獨的按鍵進行控 制 按一次按鍵執(zhí)行一個顯示子程序 顯示完最后一個顯示子程序 自動回到 第一個顯示子程序 實現循環(huán)顯示 顯示子程序包括漢字 圖形及圖象的顯示 并且實現了漢字的平移和圖形 的動態(tài)顯示 其中漢字的平移是通過執(zhí)行一個定時中斷程序來不斷改變顯示區(qū) 域的首地址實現的 由于顯示區(qū)域的首地址是與液晶顯示模塊的顯示 RAM 單元 的每一字節(jié)相對應的 首地址加一意味著顯示 RAM 單元的一個字節(jié)的改變 在 黑白模式下即對應著八個像素的改變 所以在顯示屏上漢字的平移是跳躍式的 間距為八個像素點 而圖形的平移是通過顯示控制器 T6963C 的位操作指令實現 的 該位操作指令可以實現對顯示屏每一像素點的亮暗操作 因而可以實現圖 形的平滑移動 顯示的子程序通過指針從數據庫中逐個提取數據送如液晶顯示模塊的顯示 RAM 進行顯示 數據庫中的數據為要顯示的內容 此漢字字模提取軟件不僅可 以提取漢字字模的十六進制數據 而且可以提取圖象的十六進制數據 圖 5 5 為文本顯示漢字子程序流程圖 圖 5 6 為文本顯示圖形子程序流程 圖 開始 始 計算顯示 RAM 地址 文本顯示區(qū)首地址 設置顯示 RAM 地址 取漢字代碼 寫入漢字代碼 結束 圖圖 5 55 5 文本顯示漢字流程圖文本顯示漢字流程圖 開始 計算圖形顯示 RAM 地址 圖形顯示區(qū)寬度 圖形顯示區(qū)首地址 計算漢字庫字符首地址 設置顯示 RAM 地址 取字庫地址指針 取字模數據 寫入數據 結束 圖圖 5 65 6 文本顯示圖形流程圖文本顯示圖形流程圖 5 系統(tǒng)調試 6 1 分步調試 6 1 16 1 1 LCDLCD 液晶顯示電路調試液晶顯示電路調試顯示顯示 硬件電路設計及軟件設計好之后進行各模塊的調試 首先調試字符顯示部 分 單片機的調試使用 TOPICE52 單片機仿真器 采用直接查字符碼表顯示的辦法 將要顯示漢字的字符碼直接寫在單片機 程序中 編程時先將程序存貯區(qū)中的字符碼全部轉移到系統(tǒng)擴展的數據存貯器 6264 中 然后從 6264 中查找字符碼并輸出顯示 6 1 26 1 2 計算機串行口調試計算機串行口調試 首先利用 串口精靈 串口調試軟件 檢查計算機串口的數據收發(fā)功能是 否有效 具體方法是 將從串口接出的 DB9 芯電纜插頭的第 2 3 腳短接 即將 串口的數據發(fā)送和接收端短接 然后打開 串口精靈 軟件 在發(fā)送窗口中 輸入一串要發(fā)送的字符或數據 并將這些字符或數據發(fā)送出去 在數據接收窗 口中觀察接受的到的字符或數據是否與發(fā)送的一致 硬件調試完成后 利用同樣的辦法調試自己在 PC 機上編寫的通信程序 6 1 36 1 3 計算機與單片機通信電路調試計算機與單片機通信電路調試 因為單片機的通信已經調試完成 將計算機與單片機相連之后調試也就是 調試單片機的數據收發(fā)功能 編制程序使二者之間互相發(fā)送數據 在 TOPICE52 仿真軟件的數據窗口和計算機屏幕中監(jiān)視接收的數據 6 2 6 2 系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)一調試統(tǒng)一調試 經過以上每一步的調試并都成功后 就可以將硬件及軟件結合起來進行系 統(tǒng)的統(tǒng)一調試 經過以上步驟調試 將計算機程序燒錄到 89C51 單片機內部 ROM 中 用屏 蔽線將液晶顯示系統(tǒng)與計算機串行口連接起來 就能實現計算機對 LCD 顯示屏 的實時控制 可以實時更新顯示內容 顯示方式 結結 束束 語語 本系統(tǒng)的設計與制作工作已經全部完成 基本達到了預期的目的與要求 但是在系統(tǒng)的調試方面還不夠健全 漢字的動態(tài)顯示 顯示內容的實時更新等 方面做得不夠好 但是由于時間倉促 條件有限 設計結果并不是很好 還存 在諸如 顯示內容的單一 亮度不夠 動態(tài)顯示效果不明顯等問題 我準備在 今后的工作實踐過程中來進一步完善此設計 從選題到現在已經有大半年的時間了 這個設計主要經歷了以下幾個過程 廣泛查閱資料 文獻綜述 總體思路的確定 方案的具體化及論證 方案的確 定 設計制板及硬件電路的完成 軟件的調試 系統(tǒng)的調試 還包括論文的定 搞 我認為整個過程是一個聯系非常緊密的過程 前一過程的結果為后一過程 奠定了基礎 在整個過程中 本人不僅對 LCD 控制系統(tǒng)的每一個細節(jié)有了比較 深入的掌握 而且對關于系統(tǒng)擴展的相關知識有了感性的認識 不僅掌握了大 量的專業(yè)知識 更學會了系統(tǒng)模塊設計的基本思想 總之 通過大學本科畢業(yè)論文設計課題的設計與制作 本人在理論知識方 面和思想方面都有很大的收獲 附附 錄錄 參考程序 參考程序 間接控制方式驅動程序如下間接控制方式驅動程序如下 CD EQU P3 2 通道選擇信號 WR EQU P3