微機(jī)原理液晶顯示

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 微機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 課 題： 液晶顯示器與鍵盤系統(tǒng) 專業(yè)班級(jí)： 計(jì)算機(jī)學(xué)院14102班 學(xué) 號(hào)： 201417010231 姓 名： 楊 伏 指導(dǎo)老師： 周慧燦 日 期： 2017年1月5日 教師評語：成績評定： 指導(dǎo)教師（簽名）： 目 錄1.課題簡介12.設(shè)計(jì)方案13.具體設(shè)計(jì)2 3.1硬件設(shè)計(jì)2 3.1.1單片機(jī)及外圍電路 2 3.1.2鍵盤接口電路3 3.1.3 LCD接口電路4 3.1.4功能接口電路 6 3.2軟件設(shè)計(jì)6 3.2.1 鍵盤掃描及管理程序 6 3.2.2液晶顯示程序 8 3.2.3功能鍵程序114.測試12 4.1測試結(jié)果125總結(jié)11參考文獻(xiàn)1

2、41.課題簡介 隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域中單片機(jī)智能控制系統(tǒng)快速取代了由傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都要有人機(jī)對話機(jī)能。它包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入以及應(yīng)用系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果。鍵盤、液晶顯示器(LCD)是完成人機(jī)對話功能的常用外部設(shè)備。對它們的設(shè)計(jì)，在一定程度上影響著系統(tǒng)的智能化程度和操作的直觀性。本文介紹一種8031單片機(jī)與4×4矩陣式鍵盤、LCD的接口實(shí)現(xiàn)方法，通過按鍵實(shí)現(xiàn)不同的功能，并顯示在顯示器上。2. 設(shè)計(jì)方案2.1單片機(jī)選型AT89S51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)

3、可編程Flash 存儲(chǔ)器。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。根據(jù)萬向開關(guān)的的檔位，控制小直流電動(dòng)機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。2.2按鍵掃描運(yùn)用P0口第四位進(jìn)行行掃描，高四位進(jìn)行列掃描。循環(huán)判斷，得到按鍵位置。并在相應(yīng)按鍵按下后實(shí)現(xiàn)特定功能：按鍵10按下時(shí)，發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮，按鍵11按下時(shí)，發(fā)光二級(jí)管停止亮；按鍵12按下時(shí)，蜂鳴器響，按鍵13按下時(shí)，蜂鳴器停止響。2.3 1602LCD顯示將按鍵掃描值通過LCD顯示出來，并在LCD上顯

4、示“WELCOM TO BJTU!”及“XX key press”。3. 具體設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì)：該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、LCD液晶顯示模塊和非編碼矩陣式鍵盤組成。其中，鍵盤字符輸人及LCD顯示系統(tǒng)接口電路包括智能鍵盤接口電路、LCD顯示接口電路、鍵盤指示燈接口電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。3.1.1 單片機(jī)及外圍電路AT89C51單片機(jī), 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng), 完成對系統(tǒng)的控制、處理與協(xié)調(diào)。 圖3.1.1 AT89C51單片機(jī)引腳圖 圖3.1.1.2 時(shí)鐘電路圖 圖3.1.1.3 復(fù)位電路圖3.1.2 鍵盤接口電路系統(tǒng)應(yīng)用一個(gè)4 ×4鍵盤，4 ×4

5、 的矩陣鍵盤是由4 條行線和4 條列線組成, 其中單片機(jī)P1口的高四位接4 ×4鍵盤的行線，P3口的低四位接4 ×4鍵盤的列線。按鍵設(shè)置在行列線交點(diǎn)上, 行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到+ 5V 上, 平時(shí)無按鍵動(dòng)作時(shí), 行線處于高電平狀態(tài), 而當(dāng)有按鍵按下時(shí), 行線狀態(tài)將由與此相連的列線電平?jīng)Q定。鍵盤中有無按鍵按下是由列線送入全掃描字, 單片機(jī)讀入行線狀態(tài)來判斷的。鍵盤中的每個(gè)鍵均被賦予了一定的功能。有09共10個(gè)數(shù)字鍵，AF共6個(gè)功能鍵。按鍵的識(shí)別采用掃描法，逐列置低電平，其余列置高電平，檢查行線電平的變化，判斷按下的鍵所處的行線。鍵號(hào)等于行首鍵號(hào)加

6、列號(hào)。 圖3.1.2 鍵盤接口電路圖3.1.3 LCD接口電路SMC1602A液晶顯示器可以實(shí)現(xiàn)英文字母，數(shù)字和符號(hào)的顯示，可以顯示兩行字符，每行顯示16個(gè)字符，帶有背光源，工作電壓+5V。TS1620-1A上有14 個(gè)引線端, 其中有八條數(shù)據(jù)線D0D7 , 三條控制線(即RS2寄存器選擇, R/ .W2讀寫, E2使能) , 三條電源線。采用8位并行數(shù)據(jù)傳輸，與單片機(jī)接口非常方便，可以與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接，也可以采用單片機(jī)的I/O口線連接進(jìn)行控制。SMC1602A液晶顯示器采用HD44780及其兼容芯片作為點(diǎn)陣式LCD的控制器驅(qū)動(dòng)器，還采用HD44100進(jìn)行LCD的時(shí)分割驅(qū)動(dòng)。HD44780

7、的內(nèi)容結(jié)構(gòu)主要包括顯示數(shù)據(jù)RAM，字符發(fā)生器ROM，字符發(fā)生器RAM，指令寄存器IR，數(shù)據(jù)寄存器DR，地址計(jì)數(shù)器AC和忙標(biāo)志BF等邏輯電路。由于單片機(jī)為TTL 電路, 因此LCD 與單片機(jī)接口時(shí), 兩者之間需要加上總線驅(qū)動(dòng)器74LS00。另外, 在接口設(shè)計(jì)中,要重點(diǎn)考慮接口電路應(yīng)滿足LCD 的工作時(shí)序。我們將8031 的P21信號(hào)線與LCD 的R/ W 線相連，LCD 使能端E 由8031 的P27 口線與WR、RD線聯(lián)合控制。當(dāng)P27 = 1 時(shí), 選中LCD , 而8031 的P26 控制LCD 的寄存器選擇信號(hào)線RS。當(dāng)P26 = 1 時(shí)，選擇數(shù)據(jù)寄存器；當(dāng)P26 = 0 時(shí)，選擇指令寄

8、存器。在VDD 與VSS 之間連接一個(gè)10K電位器, 調(diào)節(jié)它, 可改變顯示亮度。 圖3.1.3 LCD顯示電路圖 圖3.1.3.2 LCD74LS00接線圖3.1.4 功能接口電路按照設(shè)計(jì)要求，需要一個(gè)LED亮燈電路以及一個(gè)蜂鳴器電路。這兩個(gè)電路分別由單片機(jī)的P35和P34通過輸出高低電平來控制。電路如下圖： 圖3.1.4 LED燈電路圖3.2 軟件設(shè)計(jì)3.2.1 鍵盤掃描及管理程序通常， 鍵盤工作方式有三種。即：編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描?？紤]到本系統(tǒng)采用以鍵盤控制、管理為中心，信號(hào)產(chǎn)生及液晶顯示作為功能程序，所以，選用編程掃描作為鍵盤工作方式。該種鍵盤工作方式具體為：進(jìn)入鍵掃描狀態(tài)后掃描

9、鍵盤，當(dāng)識(shí)別到鍵盤被按下時(shí)，轉(zhuǎn)消抖動(dòng)處理。否則，退出鍵掃描狀態(tài)。消顫延時(shí)結(jié)束后， 再掃描鍵盤，識(shí)別有無鍵盤被按下，若識(shí)別出有鍵按下，才為真實(shí)按下，繼而識(shí)別出具體按鍵。在這種掃描方式下，當(dāng)用戶按下某鍵盤后，掃描程序可散轉(zhuǎn)到對應(yīng)的功能程序，CPU 即可處理相應(yīng)事務(wù)； 而當(dāng)鍵盤無人按下時(shí)，CPU 馬上退出鍵盤掃描狀態(tài)去干其它事情。因此可以節(jié)省CPU 大量時(shí)間，又能使CPU 與鍵盤靈活結(jié)合，完成需鍵盤控制的較復(fù)雜的任務(wù)。 圖3.2.1 鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描子程序：KEY: MOV 50H,#0FFH ACALL KS1 CJNE A,#0F0H,LK1 AJMP KRETLK1: ACALL TIM

10、 ACALL KS1 CJNE A,#0F0H,LK2 AJMP KRETLK2: MOV R4,#00H MOV R2,#0FEHLK3: MOV A,R2 MOV P3,A MOV P1,#0FFH MOV A,P1 JB ACC.4,L1 MOV A,#00H AJMP LKL1: JB ACC.5,L2 MOV A,#04H AJMP LKL2: JB ACC.6,L3 MOV A,#08H AJMP LKL3: JB ACC.7,KNEXT MOV A,#0CHLK: ADD A,R4 PUSH ACCLK4: ACALL KS1 CJNE A,#0F0H,LK4 POP ACC M

11、OV 50H,A AJMP KRETKNEXT: INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.3,KRET RL A MOV R2,A AJMP LK3KRET: RET3.2.2 液晶顯示程序點(diǎn)陣式液晶顯示模塊是一個(gè)智能化的器件, 其所有的顯示功能都是由指令實(shí)現(xiàn)。它能夠顯示西文、數(shù)字、日語的假名和簡單的漢字等。要使這些字符顯示在不同位置上就必須對字符進(jìn)行編碼。字符編碼就是要寫入顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(DDRAM) 的數(shù)據(jù), 它也就是產(chǎn)生字符存儲(chǔ)器的高五位。產(chǎn)生字符存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器(CGRAM) 和只讀存儲(chǔ)器(CGROM)。LCD 的指令格式如下: 圖3.2.2 LCD指令圖 圖3.2.2.

12、2 LCD指令表圖LCD 共有11 條指令, 它們是清除、返回、輸入方式設(shè)置、顯示開關(guān)控制、移位控制、功能設(shè)置、CGRAM 地址設(shè)置、DDRAM 地址設(shè)置、讀忙標(biāo)志和地址、寫數(shù)據(jù)到CGRAM 或DDRAM、從CGRAM 或DDRAM 讀數(shù)據(jù)。其所有的顯示功能都是由11 條指令實(shí)現(xiàn)的, 同時(shí)由于LCD 是慢速器件, 所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)LCD 的忙標(biāo)志為0 , 即非忙狀態(tài), 否則此指令將失效。這也是LCD 編程的關(guān)鍵所在。其中, BF 為LCD 的忙、閑標(biāo)志, BF = 1 為忙, BF = 0 則為閑。 圖3.2.2.3 控制指令表 圖3.2.2.4 字符顯示地址表在本實(shí)驗(yàn)中，要判

13、斷實(shí)質(zhì)是數(shù)字還是字母，兩者要實(shí)現(xiàn)不同的顯示功能。為實(shí)現(xiàn)此判斷我們用ASCII碼值來代替鍵值。顯示流程圖如下。 圖3.2.2.5 流程圖3.2.3功能鍵程序功能鍵子程序中首先要判斷是那個(gè)鍵，可以通過ASCII碼值實(shí)現(xiàn)。之后在每個(gè)功能鍵下實(shí)現(xiàn)其功能。如A鍵實(shí)現(xiàn)燈亮，則可在A鍵功能下給相應(yīng)的控制管腳置高（低）電平。其中E鍵功能為報(bào)警系統(tǒng)，采用T0定時(shí)中斷輸出方波。子程序如下：GN: MOV R1,#50H CJNE R1,#41H,BG CLR P3.5 AJMP LPBG: CJNE R1,#42H,CG SETB P3.5 AJMP LPCG: CJNE R1,#43H,DG CLR P3.4

14、AJMP LPDG: CJNE R1,#44H,EG SETB P3.4 AJMP LPEG: CJNE R1,#45H,FG AJMP ZDEG FG: AJMP MAIN LP: RETZDEG: AJMP ZDEG1ZDEG1: MOV SP,#70H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#031H MOV TL0,#0E0H MOV IE,#10000010B SETB TR0 SJMP $T0INT: MOV TH0,#031H MOV TL0,#0E0H CPL P3.4 CPL P3.5 ACALL KEY ACALL ASC MOV R1,#50H CJNE R1,#4

15、6H,RET1 AJMP RET2 RET1: RETI RET2: AJMP FG4.測試4.1測試結(jié)果4.1.1上電初始界面： 圖4.1 上電初始界面圖4.1.2 數(shù)字鍵：（按下數(shù)字鍵9和1） 圖4.1.2 圖一 圖4.1.2 圖二4.1.3 功能鍵：（A鍵功能） 圖4.1.3 功能鍵圖5.總結(jié) 本課題的設(shè)計(jì)在很多方面都有所欠缺，同時(shí)本設(shè)計(jì)也存在著很多的不足之處。 考慮問題不夠獨(dú)特全面，還有待許多需優(yōu)化的地方。通過這次的課程設(shè)計(jì)，在軟件方面，就從軟件程序方面做起，可是開始的并不順利。對于之前都沒有接觸過的新程序，感到茫然不知從何下手，對程序的總體思路也缺乏了解。后來查閱了大量資料，才漸漸有

16、了思路知道大體的框架。慢慢的才把程序調(diào)試好，理清仿真圖的出口與入口。在仿真方面因?yàn)槌绦虻乃悸范祭砬辶?，所以只要按要求調(diào)用器件連接好電路，功能比較順利的就實(shí)現(xiàn)了，沒有出現(xiàn)太大的問題。在硬件方面：做完軟件方面的任務(wù)，然后就開始動(dòng)手做硬件。雖然硬件的焊接比較少，可是我還是遇到了問題。原來的板子上的74LS00的借口是焊反了的，我們插得芯片也反的，不僅LCD不顯示，還導(dǎo)致74LS00直接燒壞了。后來幾經(jīng)周折，這才可以顯示了。再者，蜂鳴器的電路也不是很好，聲音斷斷續(xù)續(xù)，時(shí)而發(fā)音時(shí)而不發(fā)音。 設(shè)計(jì)很小，可是在這過程中我們學(xué)會(huì)了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)。也明白書本的知識(shí)永遠(yuǎn)不夠，我們自己要學(xué)會(huì)自學(xué)。同時(shí)對于學(xué)

17、工科的學(xué)生還是要多多動(dòng)手，在調(diào)試硬件時(shí)很多東西是要靠經(jīng)驗(yàn)來檢查電路的問題，而且動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)也可以免去很多不必要的錯(cuò)誤。雖然還沒有達(dá)到很完善的境界，但是從根本上鍛煉了我的自主學(xué)習(xí)的能力，另外，在此很感謝指導(dǎo)老師的幫助。也通過本次設(shè)計(jì)提高了對實(shí)際問題的分析能力，為以后的學(xué)習(xí)做了一個(gè)好的開端。參考文獻(xiàn)1.胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.2版北京：清華大學(xué)，20042.徐愛鈞8051單片機(jī)實(shí)踐教程M1北京：電子工業(yè)出版社，2005附 件附件一：硬件電路原理圖附件二：源程序清單ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0100HMAIN: MOV SP,#6

18、0H ACALL LCDINILOOP: ACALL KEY MOV R0,#50H CJNE R0,#0FFH,NEXT0 AJMP LOOPNEXT0: CJNE R0,#0AH,NEXT1NEXT1: JNC NEXT2 MOV DPTR,#8000H MOV A,#01H MOVX DPTR,A ACALL BUSY ACALL ASC ACALL LCD2 AJMP LOOPNEXT2: CJNE R0,#10H,NEXT3NEXT3: JNC NEXT4 MOV DPTR,#8000H MOV A,#01H MOVX DPTR,A ACALL BUSY ACALL ASC ACAL

19、L GNNEXT4: AJMP LOOPKEY: MOV 50H,#0FFH ACALL KS1 CJNE A,#0F0H,LK1 AJMP KRETLK1: ACALL TIM ACALL KS1 CJNE A,#0F0H,LK2 AJMP KRETLK2: MOV R4,#00H MOV R2,#0FEHLK3: MOV A,R2 MOV P3,A MOV P1,#0FFH MOV A,P1 JB ACC.4,L1 MOV A,#00H AJMP LKL1: JB ACC.5,L2 MOV A,#04H AJMP LKL2: JB ACC.6,L3 MOV A,#08H AJMP LKL3

20、: JB ACC.7,KNEXT MOV A,#0CHLK: ADD A,R4 PUSH ACCLK4: ACALL KS1 CJNE A,#0F0H,LK4 POP ACC MOV 50H,A AJMP KRETKNEXT: INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.3,KRET RL A MOV R2,A AJMP LK3KRET: RETASC: MOV DPTR,#ASCTAB MOV A,50H MOVC A,A+DPTR MOV 50H,A RETASCTAB: DB 30H,31H,32H,33H,34H,35H DB 36H,37H,38H,39H,41H,42H DB

21、43H,44H,45H,46HKS1: CLR P3.0 CLR P3.1 CLR P3.2 CLR P3.3 MOV P1,#0FFH MOV A,P1 ANL A,#0F0H RETTIM: MOV R7,#18HTM: MOV R6,#0FFHTM6: DJNZ R6,TM6 DJNZ R7,TM RETLCDINI: MOV DPTR,#8000H MOV A,#38H MOVX DPTR,A ACALL BUSY MOV DPTR,#8000H MOV A,#01H MOVX DPTR,A ACALL BUSY MOV DPTR,#8000H MOV A,#0CH MOVX DPTR

22、,A ACALL BUSY ACALL LCD1 RETLCD1: MOV DPTR,#8000HMOVA,#40HMOVXDPTR,AACALLBUSYMOVR1,#00HAAA: MOVDPTR,#TABMOVA,R1MOVCA,A+DPTRMOVDPTR,#8100HMOVXDPTR,AACALLBUSYINCR1CJNER1,#38H,AAAMOVDPTR,#8000HMOVA,#80HMOVXDPTR,AACALLBUSYMOVDPTR,#8100HMOVA,#00HMOVXDPTR,AACALLBUSYMOVDPTR,#8100HMOVA,#01HMOVXDPTR,AACALLBUSY MOVDPTR,#8100HMOVA,#02HMOVXDPTR,AACALLBUSY MOVDPTR,#8100HMOVA,#03HMOVXDPTR,AACALLBUSY MOVDPTR,#8100HMOVA,#04HMOVXDPTR,AACALLBUSY MOVDPTR,#8100HMOVA,#05HMOVXDPTR,AACALLBUSY MOVDPTR,#8100HMOVA,#06HMOVXDPTR,AACALLBUSYRETLCD2:MOVDPTR,#8000HMOVA,#0C0HMOVXDPTR,AACALLBUSYMOVDPTR,#8100