基于 51 单片机的汉字式 LCD 滚动显示课程设计.doc
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1、毕业论文 中文摘要3第一章 概述4第二章 选题背景41.2 设计过程及工艺要求 41.3 设计的重点与难点 4 第二章 系统的总体设计 42.2AT89C51 介绍 4 2.3 LCD 显示屏介绍5 2.3.1 LCD 的定义及作用 6 2.3.2 LCD 显示器的工作原理 6 2.3.3 LCD 的主要参数 7 2.3.4 LCD 的分类 9第三章 系统调试10 3.1 硬件的设计 10 3.2 程序的调试与运行 11 3.2.1 HEX 文件的生成 11 3.2.2 调试与仿真 13总 结 13考参文献14题目:基于 51 单片机的汉字式 LCD 滚动显示专业班级:李荣斌指导教师:钭启升摘
2、要:电子技术的日新月异,使我们的生活更加方便、快捷。任何一个 领域,技术总是在不停地向前发展。而随着技术的发展,新的产品应 用也会跟着出现,然后成熟和普及。正如在显示器领域,由球面 CRT 到纯平 CRT,由纯平 CRT 到如今主流的 LCD 液晶显示,而 LCD 汉字滚 动显示更是应用广泛。 本文设计了一种以 AT89C51 单片机为核心的低 成本、高精度、微型化 LCD 汉字滚动显示系统,并使用一些常用芯片 如:AMPIRE12864、SMG12864A 等。系统由单片机、外围电路、单 片机最小系统以及显示电路构成。本系统具有易安装检测、软件功能 完善,工作可靠、准确度高等优点。 本文论述
3、了由单片机控制的 LCD 汉字滚动显示系统的基本原理, 并阐述了运用 Proteus 软件实现系统的设计与仿真以及该系统所应 用的领域。关键词:单片机; AT89C51;LCD;汉字滚动显示;Proteus 第一章 1.1 选题背景 概述 亮丽实用的广告牌可以给我们的生活添加光彩、可以给店铺招揽生意。传统 的广告牌都是固定的汉字,并且时间长了会掉色,使汉字模糊难认,这给我们的 生活带来很多的不便。尤其是到了晚上传统的广告牌就失去了作用。因此我们需 要一种造价低廉、使用方便、可以发光、可以方便改变汉字且比较耐用的电子显 示广告牌。 1.2 设计过程及工艺要求 一、基本功能 可以发光 可以滚动 可
4、以用电脑改变汉字 二、主要技术参数 单片机选择 AT89C51 LCD 显示器选择 SMG12864A 或 AMPIRE12864 晶振选择 12MHz 两个输出电容选择 30pF 两个外围电阻选用 10K 和 100 1.3 设计的重点与难点 本设计的主要任务是显示标语, 因此在硬件安装方面需要有适当的面积来安 装电子显示屏,并且还要通过数据线把电子显示屏和电脑连起来。 软件设计的难点是: 所需汉字程序的编译 整体电路的设计与调试 Proteus 与 Keil uVision 两种软件的运用 4 第二章 系统的总体设计 2.1 系统设计 本设计是基于 51 单片机的 LCD 汉字滚动显示,该
5、设计是以 AT89C51 基本系 统为核心的一套应用系统,其中包括单片机、复位电路、外围电路、显示电路、 系统软件等部分的设计。见图 2.1 所示:电源电路外围电路外围电路单片机AT89C51LCD显示器编译程序 图2.1 系统总体框图 AT89C51 2.2 芯片 AT89C51 介绍AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory) 的 低 电 压 、 高 性 能 CMOS 8 位微处理器, 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制 造, 与工业标准的
6、MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器。 AT89C51 的实物图如 2.2 所示。 图 2.2 AT89S52 芯片引脚图AT89C51 具有以下标准功能: 字节 Flash, 8k 256 字节 RAM, 位 I/O 口线, 32 看门狗定时器,2 个数据指针,三个 16 位定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中 断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89C51 可降至 0Hz 静态 逻辑操作, 支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下, 停止工作, CPU
7、允许 RAM、 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM 内容被保存,振 荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。 引脚功能介绍 VCC:供电电压。 GND:接地。 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管
8、脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在F
9、LASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。 RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的
10、。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此
11、间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。 振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度2.3 LCD 显示屏介绍 2.3.1 LCD 的定义及作用 LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的
12、简称,LCD 的构造是在两片 平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线, 透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。比 CRT 要好的多,但是价钱较其稍贵。 LCD 主要应用于电脑的显示屏,随着电子技术的发展越来越多的手写手机也 大量使用 LCD 做显示屏,还有一些广告牌、标语栏等也都用 LCD 来显示。 2.3.2 LCD 显示器的工作原理 从液晶显示器的结构来看,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。LCD由两块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5m均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光,
13、所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由荧光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源。 背光板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液晶液滴的液晶层。液晶层中的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。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。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,然后
14、经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上都存在明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。 对于液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之提高。而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善。 信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状
15、态所需要的时间,响应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应,但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片,专门对显示信号进行处理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号响应时间。由于没有改变液晶体的物理性质,因此对其亮度、对比度、 色彩饱和度都没有影响,这也是为
16、什么华硕、三星、LG等技术型厂商的液晶产品画面效果更好的原因,但是这种方法的制造成本也相对较高。 由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着LCD产品产量的增加、成本的下降,液晶显示器会大量普及。3LCD的主要参数 对比度LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件,与面板的对比度有关,对一般用户而言,对比度能够达到350:1就足够了,但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。相对CRT显示器轻易达到500:1甚至更高的对比度而言,只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度。市场上三星、华硕、LG等一
17、线品牌如今的LCD显示器均可以达到1000:1对比度这一级别,但是由于对比度很难通过仪器准确测量,所以挑的时候还是要自己亲自去看才行。 提示:对比度很重要,可以说是选取液晶的一个比亮点更重要的指标,当你了解到你的客户买的液晶是用来娱乐看影碟,你们就可以强调对比度比无坏点更重要,我们在看流媒体时,一般片源亮度不大,但要看出人物场景的明暗对比,头发丝灰到黑的质感变化,就要靠对比度的高低来显现了,测试软件中的256级灰度测试中在平视时能看清楚更多的小灰格即是对比度好! 亮度LCD是一种介于固态与液态之间的物质,本身是不能发光的,需借助要额外的光源才行。因此,灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早的液晶显
18、示器只有上下两个灯管,发展到现在,普及型的最低也是四灯,高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式:一种是四个边各有一个灯管,但缺点是中间会出现黑影,解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式,最后一种是“U”型的摆放形式,其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管,厂商将三根灯管都弯成“U”型,然后平行放置,以达到六根灯管的效果。 提示:亮度也是一个比较重要的指标,越亮的液晶给人很远一看,就从一排液晶墙中脱颖而出,我们在CRT中经常见到的高亮技术(优派叫高亮,飞利浦叫显亮,明基叫锐彩)都是通过加大阴罩管的电流,轰击荧光粉,产生更亮的效果,这样的技术,一般是以牺牲画质,和显示器
19、的寿命来换取的,所有采用此类技术的产品在缺省状态下都是普亮的,总要按个钮才能实行,按一下3X亮玩游戏;再按一变成5X亮看影碟,仔细一看都变糊了,要看文本还得老实的回到普通的文本模式,这样的设计其实就是让大家不要常用高亮LCD显示亮度的原理和CRT不一样,他们是靠面板后面的背光灯管的亮度来实现的所以灯管要设计的多,发光才会均匀早期卖液晶时和别人说液晶是三根已是很牛的事了,但当时奇美CRV,就搞出了一个六灯管技术,其实也就是把三管弯成了”U”型,变成了所谓的六根;这样的六灯管设计,加上灯管发光本身就很强,面板就看到很亮,这样的代表作在优派中以VA712为代表;但所有高亮的面板都会有一个致命伤,屏会
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