单片机与液晶显示器.ppt

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1、讲座四,1.多位LED显示2.键盘管理模块3.点阵、字符液晶显示器4.字模提取软件,LED的工作原理,(a)典型的七段式LED器件(b)共阳极LED(c)共阴极LED,四位数七段LED数码管模块(左为正面图、右为背面图),LED数码管和单片机的连接1,单片机,P2.0,P2.7,a,b,c,d,e,f,g,dp,+5v,编程：（以共阳极为例）MOVP2,#11111001B(0F9H)MOVP0,#10100100B(0A4H)SJMP$,静态连接,静态显示,LED数码管和单片机的连接2,单片机,P2.0,P2.7,a,b,c,d,e,f,g,dp,想一想：和静态连接的区别在哪里？,单片机,P

2、2.0,P2.7,a,b,c,d,e,f,g,dp,电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED，并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫 描完。,怎样实现显示呢？,静态、动态显示方式总结,静态显示连接所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口。原理简单；显示无闪烁；占用I/O资源较多。动态显示连接 所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式。,例：74ls164+led(proteus),独立

3、键盘,case 0 x01:key1();/键盘1功能函数。break;case 0 x02:key2();/键盘2功能函数。break;case 0 x04:key3();/键盘3功能函数。break;case 0 x08:key4();/键盘4功能函数。break;case 0 x10:key5();/键盘5功能函数。break;case 0 x20:key6();/键盘6功能函数。break;case 0 x40:key7();/键盘7功能函数。break;case 0 x80:key8();/键盘8功能函数。break;default:break;,说明：采用轮询方式查询P1口，采用延

4、时法消除键盘抖动*/#include/*函数名称：delay()功能：用于键盘消抖的延时函数说明：无 入口参数：无返回值：无*/void delay()unsigned char i;for(i=400;i0;i-);/主函数 main()void main(void)unsigned char key;while(1)P1=0 xff;/要想从P1口读数据必须先给P1口写1 key=P1;/读入P1口的数据，赋值给变量key if(key!=0 x00)/判断是否有键按下，当没有键按下时，P1口的数据为0 x00 delay();/延时去抖 key=P1;/再次读入P1口的数据，赋值给变量k

5、ey if(key!=0 x00)/再次判断是否有键按下 switch(key),矩阵式键盘控制,4x4 键盘的内部结构,市售一体成型的4x4键盘,低电平扫描按下“0”键,低电平动作键盘动作分析表,高电平扫描按下“0”键,高电平动作键盘动作分析表,44键盘扫描电路,基本原理：分行扫描检查是否有键按下若有，确定哪个键被按下,1.行扫描法的原理,判断哪一个键被按下的流程,P1=0 xfb;n=P1;n,2.行反转法的原理,行线、列线分别接并行口行线输出，列线输入列线输出读得的值，行线输入,行反转法的流程,uchar keyscan(void)/键盘扫描函数，使用行列反转扫描法 uchar cord

6、_h,cord_l;/行列值 P3=0 x0f;/行线输出全为0 cord_h=P3/键盘最后组合码值,此处仿真,测控系统中必不可少的组成人机界面,图1 测控系统的组成部分,液晶显示器的原理,字符型液晶（1602）方法：通过向指定显示位置对应的DDRAM中写数据来显示字符。例如：在第2行第2列显示字符 a，查表1 可知a对应的代码为01100001即0 x31,则可向地址0 x41中写入数据0 x31即可显示。,图2 1602的显示地址与DDRAM地址,点阵型液晶（12864）,在点阵型LCD上显示一幅图片或是字符，如上图所示，只需黑色的部分点亮，空白的点置0即可。可以将LCD看成128*64

7、个LED灯来帮助理解。,正面图,背面图,12864分类12864点阵液晶显示屏有三种控制器，分别是KS0107（KS0108）、T6963C和ST7920，三种控制器主要区别是：KS0107（KS0108）不带任何字库、T6963C带ASCII码，ST7920带国标二级字库（8千多个汉字）。,图3 12864的DDRAM地址,XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y（列）地址指针。X地址计数器没有记数功能，只能用指令设置。Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。,从上图可以看出数

8、据按字节在屏幕上是竖向排列的。上方为低位，下方为高位。因此在横向上(也就是Y)就一共是128列数据。分为CS1和CS2两个64列来写入。在竖方向上(也就是X)一字节数据显示8个点，竖向64个点分为8个字节，称做8页(X=0-7)。了解这些后我们就知道要满屏显示一张图就要从y=0127、X=07一共写1288=1024个字节的数据。同样在AT89S51中存一张图就要1024个字节的空间。,图片在12864上的显示,简单来说，主要分为两步：1）将一幅图片转化为一系列二进制数据2）将数据按字节（8位）写入液晶对应的DDRAM由图3可知，12864的DDRAM有128*8=1024个地址，只需将图片转

9、化的数据按字节写入这其对应的DDRAM地址即可。,字符在12864上的显示,上图中，汉字为16*16点阵，ASCII码为8*16点阵，同图片一样，一个汉字（ASCII）由16*2（8*2）个字节数据组成，字符显示原理与图片一致，只需将字符代码写入相应DDRAM地址。字体大小可以根据需要改变。,小结,简而言之，无论是字符型还是点阵型LCD，其基本原理都是通过将数据写入所对应的DDRAM地址中来显示所需要的图形或是字符。12864点阵型液晶对应的DDRAM有1024个地址，当需显示的字符或图片已转为二进制数据时，确定将数据写入对应的DDRAM地址就是你所要做的工作！,单片机与液晶显示器的硬件连接,

10、液晶显示器（12864）主要包含了以下接口（图6）：1）使能E（51的RD和WR经或非门接LCD的使能E）2）片选CS1（左半屏）、CS2（右半屏），见图33）命令/数据选择RS（0命令，1数据）4）读/写选择R/W（0写，1读）5）数据总线DB0DB76）负压产生和负压输入（对比度）调整7）复位RST8）电源与地和背景光电源,软件编程,注意：程序的编写与硬件是分不开的。以图6为例，A11A8对应CS2、CS1、R/W、RS，未用的地址线为高。见图5则当向12864的左半屏（CS1=1,CS2=0）写（R/W=0）数据（RS=1）时，总线地址为0 x1111010111111111。即0 xF

11、5FF。C文件中定义如下：#define WD1 XBYTE0 xF5FF定义了总线地址后，对外部地址的操作变得非常简单。如向左半屏写数据0 xFF:WD1=0 xFF 读左半屏数据：data=RD1（data存储读取到的数据）,举例,下面简单介绍程序编写的流程1）定义所有总线地址#define WI1 XBYTE0 xF4FF/向左半屏写命令#define WD1 XBYTE0 xF5FF/向左半屏写数据#define RI1 XBYTE0 xF6FF/读左半屏命令#define RD1 XBYTE0 xF7FF/读左半屏数据#define WI2 XBYTE0 xF8FF/向右半屏写命令#

12、define WD2 XBYTE0 xF9FF/向右半屏写数据#define RI2 XBYTE0 xFAFF/读右半屏命令#define RD2 XBYTE0 xFBFF/读右半屏数据,2）编写底层程序（查忙，写数据，读数据）查忙（读BF标志即DB7总线，亦即读命令)BF=1表示模块在内部操作,此时模块不接受外部指令和数据；BF=0时模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据；b=RI1 或者 b=RI2，观察b中最高位是否为0，否则忙。写数据aWD1=a或者WD2=a读数据到datadata=RD1或者data=RD2注意：无论是写数据还是读数据一定要先查忙（对左右半屏读命令），只有在BF=

13、0时才能对LCD进行操作,3）LCD初始化包含开显示（0 x3F），起始行（0 xC0)，设置起始页地址（0 xB8）和Y地址（0 x40），即分别向LCD的左右半屏写命令。可按括号内的数据进行初始化。具体可查阅12864的PDF资料。4）清屏（向DDRAM所有地址写0）显示一幅新图片前必须清屏，否则之前显示的数据仍存在于液晶上。,5）指定位置显示一个ASCII码首先将起始页地址和起始Y地址设置好，写入ASCII码的上半部分（8个字节数据）重新设置起始页地址和起始Y地址，写入ASCII码的下半部分（另8个字节数据）,注意：在对DDRAM进行读写操作后，Y地址指针自动加1，指向下一个DDRAM

14、单元。,6）指定位置显示汉字 同显示ASCII码基本相似，只是上下部分分别有16个字节数据需要写入DDRAM。7）显示一张图片对于图片，必然从第0页第0列开始，可以一页一页（不分左右屏）显示，也可以先写左半屏后写右半屏。所谓的两种方法差别正在设置的起始页地址和Y地址的不同。图3,小结,12864点阵型液晶对应的DDRAM有1024个地址，无论是显示字符还是图片，灵活设置起始页地址和Y地址，可以达到想要的结果。C语言中用到总线操作必须添加头文件“absacc.h”，另如使用仿真器，需在debug中的setting里选择使用xbus（数据总线）。可使用取字模软件将字符或图片转为一系列二进制数据。,

15、写程序：,附件,3）写数据datvoid WriteData(uchar dat,bit side)CheckBusy(side);if(side=Left)WD1=dat;elseWD2=dat;,写命令cmd（side0为左，1为右）void WriteCmd(uchar cmd,bit side)CheckBusy(side);if(side=Left)/Left=0（宏定义）WI1=cmd;elseWI2=cmd;,读操作时序,1）查忙程序void CheckBusy(bit side)/side0为左1为右 unsigned char buf=0 xFF;while(buf)if(!

16、side)buf=RI1;/单片机命令elsebuf=RI2;buf/取D7若为1则忙，忙则buf!=0(LCD回信号),初始化：,4）初始化程序void LCD_Init()WriteCmd(0 x3F,Left);/显示开 WriteCmd(0 x3F,Right);WriteCmd(0 xC0,Left);/起始行 WriteCmd(0 xC0,Right);WriteCmd(0 xB8,Left);WriteCmd(0 xB8,Right);/起始x,y坐标(0,0)WriteCmd(0 x40,Left);WriteCmd(0 x40,Right);,5）清屏（一般dat=0）voi

17、d LCD_Clear(uchar dat)uchar i,j;for(i=0;i8;i+)WriteCmd(0 xB8+i,Left);WriteCmd(0 xB8+i,Right);WriteCmd(0 x40,Left);WriteCmd(0 x40,Right);for(j=0;j64;j+)WriteData(dat,Left);WriteData(dat,Right);,总结,理解12864是如何显示字符和图形的知晓单片机与12864的硬件连接根据硬件接线，确定所有的总线地址（8个）明白如何通过总线操作对12864进行数据与命令的交换参考12864的命令字进行软件编程学会如何使用取

18、字模软件,图6 AT89C51与12864的硬件连接,LCD12864模块的20个引脚定义如下：1.Vss 逻辑电源地2.VDD逻辑电源正5v3.V0LCD驱动电压4.RS 数据/指令选择：高电平为数据，低电平为指令5.R/W读/写选择：高电平为读数据，低电平为写数据6.E读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据7.DB0数据输入输出引脚8.DB1数据输入输出引脚9.DB2数据输入输出引脚10.DB3数据输入输出引脚11.DB4数据输入输出引脚12.DB5数据输入输出引脚13.DB6数据输入输出引脚14.DB7数据输入输出引脚15.CS1片选择号，低电平时选择前64列16.CS2片选择号，低电平时

19、选择后64列17.RET复位信号，低电平有效。18.VEE输出15v电源给V0提供驱动电源19.A背光电源LED正极20.K背光电源LED负极,图5.LCD引脚图,带字库12864,带字库的12864的基本特性：（1）显示分辨率:12864点（就是64行，每行128个点）（2）内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字（12864内部有一个CGROM，内容掉电可以存储，所以汉字字库会存放在里面。满屏最多显示4*8=32个汉字）。（3）内置 128个168点阵ASCII字符（12864一次最多可以显示4*16=64个ASCII字符）。（4）通讯方式：串行、并口可选（数据写入和读出可以是以串行的

20、方式，也可以是以并行的方式。）,所以只要我们写入指令0 x01，整个屏幕就被清空了。,LCD初始化：,一般用指令0 x0c，开显示，关闭光标,既可以控制扩展功能，又可以控制绘图显示的指令！用0X30，基本指令集,指令0X06光标右移,1.汉字显示坐标,显示汉字一屏可以显示4*8=32个16*16的汉字。实物图对照下，把地址也表到实物图上去了。,操作的具体流程：A进入基本指令模式（指令16，指令为0 x30）B写入xy地址（地址需要查上表，用指令8，也就是写入DDRAM）C写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接把汉字存放在里面即可，存储的时候它就是以编码的形式。例如：uchar code

21、 dis1=“南京师范大学;）例程代码：uchar code dis3=“南京师范大学;void display_hz()Uchar I;Write_comd(0 x30);/基本指令Write_comd(0 x80);/写在第一个位置上For(i=0;i8;i+)Write_da(dis3i);/把数据送到端口Delay_ms(5);/延时一会,2.ASCII显示坐标：,它的坐标和汉字的坐标是一样的，只不过一个汉字的位置可以放两个ASCII码字符。因为前者为16*16后者为16*8，这样一行可以显示16个ASCII码了。在显示一串字符穿的时候，给一个起始地址，屏幕就会依次显示出来（自动加一功

22、能）。,操作的具体流程：A进入基本指令模式（指令16，指令为0 x30）B写入xy地址（地址需要查上表，用指令8，也就是写入DDRAM）C写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接把ASACII码存放在里面即可，存储的时候它就是以编码的形式。例如：uchar code dis1=SH;）,例程代码：uchar code dis2=SH;void display_ascii()Uchar I;Write_comd(0 x30);/基本指令Write_comd(0 x80);/写在第一个位置上For(i=0;i2;i+)Write_da(dis2i);/把数据送到端口Delay_ms(5);/

23、延时一会,并行写资料到模块：,时序图：,写指令：void write_cmd(uchar cmd)lcdrs=0;/低电平表命令 lcdrw=0;/低电平表写 P0=cmd;/把命令送给P0 lcden=0;/产生一个高脉冲 delay_ms(5);lcden=1;delay_ms(5);/不用的时候把en拉低，12864不使能 lcden=0;（2）写数据：void write_dat(uchar dat)lcdrs=1;/高电平表示数据 lcdrw=0;/低电平表示写 P0=dat;/把数据送到端口 lcden=0;/产生一个高脉冲 delay_ms(5);lcden=1;delay_ms

24、(5);lcden=0;/不用时不使能,根据这个时序图可以从12864液晶模块内部RAM中读出相应的数据，忙检测函数就是根据这个时序图写出来的。,带中文字库的128X64显示模块时应注意以下几点：欲在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。显示ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。模块在接收指令前，向处理器必须先确认模块内部处于非忙状态，即读取BF标志时BF需为“0”，方可接受新的指令。如果在送出一个指令前不检查BF标志，则在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即等待前一个指令确定执行完成。指令执行的时间请参考指令表中的指令执行时间说明。“RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位。当变更“RE”后，以后的指令集将维持在最后的状态，除非再次变更“RE”位，否则使用相同指令集时，无需每次均重设“RE”位。,