单片机测量数据的LCD波形显示（侧重软件).doc

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1、 目录 摘要ABSTRACT1 绪论11.1 课题背景11.2 单片机的发展11.3 液晶显示器的发展41.4 设计要求52 单片机测量数据的LCD波形显示总体方案设计72.1 单片机选型72.2 液晶显示器选型112.3总体方案设计152.4 本章小结163 单片机测量数据的LCD波形显示系统硬件电路173.1 系统硬件绘图的接口选择173.2系统硬件电路图183.3 ATmega16的外围电路设计183.4 本章小结214 波形系统的软件设计224.1开发语言的选择224.2开发系统的简介224.3 12864显示图形的地址234.4 波形显示系统的子程序244.5 画点画线294.6 波

2、形显示系统的主函数344.7 系统软件设计总结354.8 下载显示364.9 本章小结37总结与展望38致谢39参考文献40附录41单片机测量数据的LCD波形显示（侧重软件) 摘要 本文设计的是单片机测量的数据用液晶显示器进行波形显示。在此所用到的硬件核心为ATmega16和ST7920驱动的带字符库的点阵式12864. 这是一种能实时控制显示内容的基于单片机的液晶显示屏控制系统设计方案。文中给出了波形显示系统的硬件选型，同时根据单片机和液晶显示器型号的选择，给出了波形显示系统的硬件设计，软件流程图，C语言源程序及详细注释等内容，其中详细阐述了波形显示系统背景、工作原理、基本功能框图、关键设计

3、技术及软件工作流程。波形显示系统通过对单片机输入输出接口的设置，利用单片机C语言编程输入一组数据，在液晶显示器上以波形的形式显示出来。关键词：单片机；测量；液晶显示器；波形Data from microcomputer displayed on LCD in waveform (Focusing on software) ABSTRACTIn this paper , data use waveform to display on LCD is designed.The system hardware design with ATmega16 Single-chip microcomputer

4、 and Dot-matrix of 12864, the control chip of 12864 is ST7920. This is a System Based on SCM LCD screen which can real-time display waveform.In this paper,the author gives Hardware circuit and Software program. At the same time, according to the model of the single chip microcomputer,the author also

5、 gives the design of Hardware ,the flow chart of software, the source program of C language ,the Detailed notes of C language and so on. One detailed expounds its working principle, basic function block diagram, the key design technology and software working process.The system through the SCM input/

6、output interface Settings and the C programming language using single chip computer to input a set of data ,which can display in waveform on LCD.Key words:single-chip microcomputer;measure；LCD；waveform 1 绪论1.1 课题背景 随着工业水平的提高，在工业过程控制等高分辨率测量场合，对自动化仪表的功能提出了越来越高的要求。一方面，采集的数据要求其准确度越来越高；另一方面，自动化仪表应具有良好的人机

7、界面，以及快速方便的通信功能。 显示是单片机应用系统中人机对话时必不可少的装置，而LCD，即液晶显示器，可以说是单片机应用系统中最常用的显示器件。其中点阵式液晶显示器具有显示信息量大，功耗低，寿命长，显示清晰，对比度好，不易使眼睛疲劳等特点，在各种仪器仪表中得到越来越多的应用，它作为仪表的显示终端，可以实时显示各种字符，曲线，汉字，表达式等。例如，在智能仪表生产领域中，液晶显示器能够实时显示实验舱中气体的温度，压力等参数和气体的密度等多路测量信号。在医疗领域中，液晶显示器正在一步一步取代阴极射线管显示器（CRT），成为医疗器械首选的显示器件。液晶显示器在信噪比，显示精确度，病变检测的准确性等方

8、面比CRT有着更为显著的优势。1.2 单片机的发展11.2.1单片机的发展史 单片机是一种集成电路芯片，它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。 由此来看，单片机有着一般微处理器（CPU）芯片所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。 然而单片机又不同于单板机（一种将微处理

9、器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型计算机），单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型计算机控制系统，但它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别。 单片机的应用属于芯片级应用，需要用户（单片机学习者与使用者）了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。 不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满

10、足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能

11、仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。 诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑。 1946年第一台电子计算机诞生至今，依靠微电子技术和半导体技术的进步，从电子管晶体管集成电路大规模集成电路，使得计算机体积更小，功能更强。特别是近20年时间里，计算机技术获得飞速的发展，计算机在工农业，科研，教育，国防和航空航天领域获得了广泛的应用，计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。 单片机诞生于20世纪70年代，象Fairchild公司研制的F8单片微

12、型计算机。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元(Center Processing Unit,也即常称的CPU)和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元，定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。 20世纪70年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上，象Fairchild公司

13、就属于这一类型，它还需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。 1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小，功能全，价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。 在MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列

14、等等,此外,日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。 80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换器的单片机，功能越来越强大，RAM和ROM的容量也越来越大，寻址空间甚至可达64kB，可以说，单片机发展到了一个新的平台 单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。 (1).SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求

15、最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。 (2).MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。 Philips公司以其在嵌入式应用方面的

16、巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。 (3).单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU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SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC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。1.2.2 单片机的应用 .家用电器领域 目前国内各种家用电器已普遍采用单片机控制取代传统的控制电路，做成单片机控制系统，如洗衣机、电冰

17、箱、空调机、微波炉、电饭煲、电视机、录像机及其他视频、音像设备的控制器 。.办公自动化领域 现代办公室中所使用的大量通信、信息产品多数都采用了单片机，如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机、绘图仪、复印机、电话、舌、传真机及考勤机等。.智能产品领域 单片机微处理器与传统的机械产品相结合，使传统机械产品结构简化、控制智能化 构成新一代的机电一体化的产品O例如传真打字机采用单片机，可以取代近千个机械器件；缝纫机采用单片机控制，可执行多功能自动操作、自动调速，控制缝纫花样的选择。51单 片机还可以应用于智能仪表，用单片机微处理器改良原有的测量、控制仪表，能使仪表数字化、智能化多功能化、综合化

18、。而测量仪器中的误差修正、线性化等问题也可迎刃而解 。.测控系统 使用单片机微处理器可以设计各种工业控制系统、环境控制系统、数据控制系统 、例如温室人工气候控制、水闸自动控制、电镀生产线自动控制、汽轮机电液调节系统等。在 目前数字控制系统的简易控制机中，采用单片机可提高可靠性，增强其功能、降低成本。.智能接口 微电脑系统，特别是较大型的工业测控系统中，除外围装置(打印机、键盘、磁盘 CRT)外，还用许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外围装置与接口如果完全由主机进行管理，势必造成主机负担过重，降低执执行速度，如果采用单片机进行接口的控制和管理，单片机微处理器与主机可以并行工作

19、，会大大地提高系统的执行 速度。如在大型数据采集系统中，用单片机对模拟/数字转换接口进行控制不仅可提高采集速度，还可对数据进行预先处理，如数字滤波、线性化处理、误差修正等。在通信接口中采用单片机可对数据进行编码译码、分配管理、接收/发送控制等。.商业营销领域 在商业营销系统中已广泛使用的电子秤、收款机、条形码阅读器、仓储安全监测系统 主要由于这种系统有明显的抗病菌侵害、抗电磁干扰等高可靠性能的保证 。.工业自动化 如工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等，这些系统除一些 小型工控机外，许多都是以单片机为核心的单机或多机网络系统，如工业机器人的控制系 仃走系统、擒拿系统等节已等

20、节点构成的多机网络系统.汽车电子与航空航天电子系纤统。 通常在这些电子系统中的集中显示系统:动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系 统及运行监视器等，都要构成冗余的网络系统。 单片机的应用意义绝不限于它的功能及所带来的经济效益上。 更重要的意义在于，单 片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路 或数字电路实现的大部分控制功能，现在已能使用单片机通过软件方法实现了。这种以软件取代硬件，并能提高系统性能的控制技术，称为“微控制技术”。这标志着一种全新概 念的建立。随着单片机应用技术的推广、普及，微控制技术必将不断发展、日益完善、更加充实。1.3 液晶显示器的发

21、展1.3.1 液晶显示器的发展史早在1888年，人们就发现液晶这一呈液体状的化学物质，象磁场中的金属一样，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列。如果对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿越。无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。位于最后面的一层是由荧光物质组成的可以发射光线的背光层。背光层发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然

22、后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来，这就是LCD显示技术。 液晶显示器(LCD)英文全称为Liquid Crystal Display，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。它是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。液晶显示器是一种功耗极低的显示器件。在袖珍中应用越来越广泛。液晶显示技术近几年来发展很快，各种规格的LCD显示班名目繁多，其专用驱动芯片也都相互配套，使LCD在控制和议表系统中广泛应用提供了极大的方便2。 优势：与传统的阴极射线管（CRT）相比，LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。 不足：与同大小的CRT相比

23、，价格更加昂贵。1.3.2 液晶显示器应用3.液晶显示器有以下显示特点： 低压微功耗：工作电压只用35伏，工作电流只有几个微安/CM2.因此它成为便携式和手持仪器仪表的显示屏幕。 平板性结构：LCD显示器内有两片平行玻璃组成的夹层盒，面积可大可小，且适合于大批量生产，安装时占用体积小，减小了设备面积。 被动显示：液晶本身不发光，而是靠调制外界光进行显示。因此适合人的视觉习惯，不会使人眼睛疲劳。 显示信息量大：LCD显示器，其像素可以做得很小，相同面积上可容纳更多信息。 易于色彩化 没有电磁辐射：在其显示期间不会产生电磁辐射，对环境无污染，有利于人体健康。 寿命长：LCD器件本身无老化问题，寿命

24、极长。液晶显示器的应用领域 由于液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等以上许多其它显示器无法比拟的优点,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。在袖珍中应用也越来越广泛。液晶显示技术近几年来发展很快，各种规格的LCD显示班名目繁多，其专用驱动芯片也都相互配套，使LCD在控制和议表系统中广泛应用提供了极大的方便。LCD可分为段位式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。其中,段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字的简单显示,不能满足图形曲线和汉字显示的要求;而点阵式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

25、,动画功能,分区开窗口,反转,闪烁等功能,用途十分广泛。此次设计介绍了点阵式液晶显示器12864与单片机的接口及编程的方法。1.4 设计要求本文侧重单片机测量数据的LCD波形显示的软件设计部分。本课题主要完成将已经数字化的数据及时传送给LCD，并以波形的形式显示出来。可以应用在工业自动化中用来显示被测量数据与时间的对应关系。具体要求如下：(1) .应用场合：工业自动化仪表；(2).针对ATmega16单片机；(3).在ST7920驱动的带字符库的点阵式12864上显示；(4).显示主要内容：被测量数据为纵轴，时间轴为横轴的波形曲线。 2 单片机测量数据的LCD波形显示总体方案设计2.1 单片机

26、选型2.1.1 AVR单片机的优点 本系统采用ATMEL公司的高档8位AVR单片机ATmega16作为系统的核心。ATmega16的实物图如图2.1，结构框图如图2.2。 图2.1 ATmega16单片机开发板 AVR系列单片机是ATMEL公司1997年推出的基于RISC（Reduced Instruction Set CPU）的新型单片机，他继承了ATMEL优良的Flash存储器技术，同时有吸取了PIC和8051单片机的优点，是一款性价比较高的处理器，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个

27、领域。 与MCS-51和PIC系列单片机相比具有一系列的优点，具体到本课题主要体现在以下几个方面：、在相同的系统时钟下AVR运行速度最快；、所有AVR单片机的Flash、E2PROM储存器都可以反复烧写、支持在ISP在线编程，开发环境构建费用很低；、片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，使得电路设计变得简单；、每个I/O口作输出时都可以输出很强的高、低电平，作输入时I/O口可以配置成高阻抗或内部上拉电阻的不同工作方式，以满足不同输入场合的需要。 ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行

28、时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。AVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的数据吞吐率4。 图2.2 ATmega16的结构框图2.1.2 ATmega16特点4高性能、低功耗的8位AVR微处理器。先进的融SC结构。 131条指令，大多数指令执行时间为单个时钟周期。 32个8位通用工作寄存器。 全静态工作。 工作于16MHz时性能高

29、达16 MIPS。 只需两个时钟周期的硬件乘法器。非易失性程序和数据存储器。 16KB（ATmegal6）或32KB（ATmega32）的系统内可编程Flash，擦写寿命为10000次。 具有独立锁定位的可选Boot代码区，通过片上Boot程序实现系统内编程，真正的同时读写操作。 512B（ATmegal6）或1024B（ATmega32）的EEPROM，擦写寿命为100000次。1KB（ATmegal6）或2KB（ATmega32）的片内SRAM。 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。JTAG接口（与IEEE 11491标准兼容）。 符合JTAG标准的边界扫描功能。 支持扩展的片内调试

30、功能。 通过JTAG接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程。外设特点。 两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器，计数器。 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器，计数器。 具有独立振荡器的实时计数器RTC。 四通道PWM。 8路10位ADC，8个单端通道，TQFP封装的7个差分通道，两个具有可编程增益（Ix、10x或200x）的差分通道。 面向字节的两线接口。 两个可编程的串行USART。 ， 可工作于主机从机模式的SPI串行接口。 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器。 片内模拟比较器。特殊的处理器特点： 上电复位以及可编程的掉电检测。 片内经过标定的R

31、C振荡器。 片内片外中断源。 6种睡眠模式，即空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby模式，以及扩展的Standby模式。uo和封装。 32个可编程的IO口。 40引脚PDIP封装，44引脚TQW封装，与44引脚MLF封装。工作电压。 ATmegal6L：2755V ATmegal6：4555V速度等级。 08MHz ATmegal6L。 016MHz ATmegal6。 ATmegal6L在1MHz，3V，25时的功耗。 正常模式为11mA。 空闲模式为035mA。 掉电模式时为小于lpA。2.1.3 ATmegal6单片机的引脚 ATmega16单片机的引脚图如图2

32、.3所示。 图2.3 Atmega16单片机引脚图 ATmega16单片机的引脚说明如下： Vcc： 数字电路的电源 GND：地 端口A（PA7PA0）：端口A作为A/D转换器的模拟输入端。端口A为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。当作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟未起振，端口A仍处于高阻状态。 端口B（PB7PB0）：端口B为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部

33、电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟未起振，端口B仍处于高阻状态。端口B也用作其他不同的特殊功能。 端口C（PC7PC0）：端口C为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。当作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C仍处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚PC5（TDI），PC3（TMS）与PC2（TCK）的上拉电阻被激活。除去移出数据的TAP态外，TD0引脚为高阻态。端口C也用作其他不同的特殊功能。 端口D（PD7PD0）：端口D为8位双向I

34、/O，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性。可以输出可吸收大电流。当作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D仍处于高阻状态。 RESET：复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。 XTAL1：反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端 XTAL2：反向振荡放大器的输出端 AVCC：AVCC是端口A与A/D转换器的电源。当不使用ADC时，该引脚应直接与Vcc连接；当使用ADC时，应通过一个低通滤波器与Vcc连接。 AREF：A/D的模拟基准输入引脚 本芯片是以Atmel高密度非易失性存

35、储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP 串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区（Application Flash Memory）。在更新应用Flash存储区时引Flash区（Boot Flash Memory）的程序继续运行，实现了RWW 操作。 通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内， ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。2.2 液晶显示器选型2.2.1 12864

36、的特点5 12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。所以本次设计中所选用的LCD为由ST7920驱动的带字符库的

37、点阵型12864.其基本特性如下。基本特性:低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）显示分辨率:12864点内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选）内置 128个168点阵字符2MHZ时钟频率显示方式：STN、半透、正显驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS视角方向：6点背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10通讯方式：串行、并口可选内置DC-DC转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +60 2.2.2 12864的内部框图ST7920控制的带字符库的12864内部方框图如图2.4.

38、 图2.4 ST7920控制的带字符库的12864内部方框图 12864的工作过程：12864液晶模块经数据总线接收外部微处理器发来的指令和数据，并存入内部的指令或数据寄存器中，在这些控制指令的控制下，行列驱动器对128*64点阵的LCD显示屏进行控制，从而实现所需信息的显示。2.2.3 12864液晶显示器的外部引脚12864液晶显示模块共有20个引脚，包括8位双向数据线、6条控制线及电源线等。具体引脚功能见下表2.1所示。如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。如

39、背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。 表2.1 12864引脚功能引脚号引脚名称方向功能描述1VSS-模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/L并行的数据/指令选择、串行的片选5R/W(SID)H/L并行的读/写选择信号、串行的数据口6E(SCLK)H/L并行的使能信号、串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串选择信号：H-并行、L-串行16NC空脚17/RETH/

40、L复位：L18NC空脚19LED_A-背光源正极（LED+5V）20LED_K-背光源正极（LED+0V）2.2.4 12864模块指令5 具体指令介绍：.清除显示(指令代码为01H):功能：将DDRAM 填满”20H”(空格)，把DDRAM 地址计数器调整为“00H”，重新进入点设定将I/D 设为”1”，光标右移AC 加1.地址归位(02H):功能：把DDRAM 地址计数器调整为“00H”，光标回原点，该功能不影响显示DDRAM.点设定(04H/05H/06H/07H):功能：设定光标移动方向并指定整体显示是否移动。I/D=1 光标右移，AC 自动加1；I/D=0 光标左移，AC 自动减1,

41、SH=1 且DDRAM 为写状态：整体显示移动，方向由I/D 决定（I/D=1 左移，I/D=0 右移）,SH=0 或DDRAM 为读状态：整体显示不移动.显示状态 开/关(08H/0CH/ODH/0EH/0FH):功能：D=1: 整体显示ON ; D=0: 整体显示OFF. C=1: 光标显示ON ; C=0: 光标显示OFF.B=1: 光标位置反白且闪烁 ; B=0: 光标位置不反白闪烁.光标或显示移位控制(10H/14H/18H/1CH):功能：10H/14H：光标左/右移动，AC 减/加1；18H/1CH：整体显示左/右移动，光标跟随移动，AC 值不变.功能设定（20H/24H/26H

42、/30H/34H/36H）:功能：DL=1： 8-BIT 控制接口 DL=0： 4-BIT 控制接口RE=1： 扩充指令集动作 RE=0： 基本指令集动作.设定CGRAM 地址(40H-7FH):功能：设定CGRAM 地址到地址计数器（AC），需确定扩充指令中SR=0(卷动地址或RAM 地址选择).设定DDRAM 地址（80H-9FH）:功能：设定DDRAM 地址到地址计数器（AC）.读取忙碌状态（BF）和地址:功能：读取忙碌状态（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，当BF=1，表示内部忙碌中此时不可下指令需等BF=0 才可下新指令.写资料到RAM”功能：写入资

43、料到内部的RAM（DDRAM/CGRAM/GDRAM），每个RAM 地址都要连续写入两个字节的资料.读出RAM 的值功能：从内部RAM 读取数据（DDRAM/CGRAM/GDRAM），当设定地址指令后，若需读取数据时需先执行一次空的读数据，才会读取到正确数据，第二次读取时则不需要，除非又下设定地址指令。.待命模式(01H):功能：进入待命模式，执行其它命令都可终止待命模式.卷动地址或RAM 地址选择(02H/03H):功能：SR=1：允许输入卷动地址 SR=0：允许设定CGRAM 地址（基本指令）.反白选择（04H-07H）:功能：选择4 行中的一、三行或二、四行同时作反白显示，并可决定反白与

44、否。.扩充功能设定（20H/24H/26H/30H/34H/36H）功能：DL=1：8-BIT 控制接口 DL=0：4-BIT 控制接口RE=1：扩充指令集动作 RE=0：基本指令集动作 G=1：绘图显示ON G=0：绘图显示OFF.设定卷动地址（40H-7FH）功能：SR=1：AC5AC0 为垂直卷动地址.设定绘图RAM 地址（80H-FFH）功能：设定GDRAM 地址到地址计数器（AC）2.3总体方案设计 单片机测量数据的LCD波形显示系统硬件的总体结构框图如图2.5所示，单片机测量数据的LCD波形显示系统的硬件部分采用了ATmega16应用设计。整个硬件系统分为三个部分：单片机部分（ATmega16），包括其外围晶振电路和复位电路；LCD点阵显示部分；电源电路。由结构图可以看出，系统模块较简单，主要就是单片机ATmega16测量的盐溶液浓度数据传输到LCD，由LCD显示模块以波形的形式显示出来。 图2.5单片机测量数据的LCD波形显示结构框图2.4 本章小结 本章主要讲述了单片机测量数据的LCD波形显示系统的总体方案设计。在确定总体方案之前，重要的是对本系