Transcript 第07章LCD液晶显示系统的设计

项目6 LCD液晶显示系统的设计、仿真
与制作
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工作任务
理论基础
工作流程
能力拓展
6. 1 工作任务
• 本项目的任务是利用一种16字x2行的字符型液晶显示器(LCD1602 )，
设计一种通用的液晶显示模块，在此基础上实现显示数字、字母、符
号等。在设计液晶显示的同时，加深对定时器中断和外部中断服务程
序的理解，采用Protues仿真软件实现液晶显示仿真，LCD1602在仿
真软件Proteus中对应的元件是LM016 L。具体要求如下:
• ①利用定时器TO在晶振12 MHz的条件下实现5 m，的定时。
• ②利用液晶模块循环显示数字、字母。
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6. 2 理论基础
• 6. 2. 1 LCD显示器简介
• LCD ( Liquid Crystal Diodes)显示器即液晶显示器。这类显示器具
有体积小、质量轻、功耗极低、显示内容丰富等特点，在单片机应用
系统中有着十分广泛的应用。
• 1. LCD液晶显示器结构与工作原理
• LCD是通过在上、下玻璃电极之间封入液晶材料，利用晶体分子排列
和光学上的偏振原理产生显示效果的。同时，上、下电极的电平状态
将决定LC D的显示内容，根据需要，将电极做成各种文字、数字、
图形后，就可以获得各种状态显示。液晶显示器的结构如图6一1所示。
通常情况下，图6一1中的上电极又称为段电极，下电极又称为背电极。
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6. 2 理论基础
• 2. LCD液晶显示器的分类
• 液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符
式、点阵式等。除了黑自显示外，液晶显示器还有多灰度显示和彩色
显示等。如果根据驭动方式来分，可以分为静态驭动(Static)、单纯
矩阵驭动(Simple Matrix)和主动矩阵驭动(Active Matrix)三种。
• 3. LCD液晶显示器各种图形的显示原理
• (1)线段的显示
• 点阵图形式液晶由MxN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，
每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16 x 8
=128个点组成，屏上64 x 16个显示单元与显示RAM区1024字节相对
应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。这就是LCD显
示的基本原理。
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6. 2 理论基础
• (2)字符的显示
• 用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6 x8或8 x8点阵组
成，既要找到显示屏幕上某几个位置对应的显示RA M区的8字节，还
要使每字节的不同位为“1"，其他的为+0;，为“1”的点亮，为“0”
的不亮。这样一来就组成某个字符。但对于内带字符发生器的控制器
来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据
在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，
设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。
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6. 2 理论基础
• (3)汉字的显示
• 汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的
点阵码(一般用字模提取软件)，每个汉字占32 B，分左右两半，各占
16B，左边为1,3,5,…右边为2,4,6,…根据在LCD上开始显示的行列号
及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示
的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，
送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。
• 6.2.2 LCD1602显示器
• 1.LCD1602的结构
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6. 2 理论基础
• LCD 1602液晶显示模块(其内部控制器为HD44780芯片)，它可以显
示两行，每行16个字符，因此可相当于32个LE D数码管，而且比数
码管显示的信息还多。采用单+SV电源供电，外围电路配置简单，价
格便宜，具有很高的性价比。1602字符型液晶显示器实物如图6-2所
示。
• 2. 1602LCD的基本参数及引脚功能
• (1)基本参数
• 1602LCD分为带背光和不带背光两种，基本控制器大部分为
HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差
别，两者尺寸差别如下图6 -3所示:
• 1602LCD主要技术参数:
• 显示容量:16 x2个字符;
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6. 2 理论基础
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芯片工作电压:4.5 ~5.5V;
工作电流:2. 0mA(5. 0V) ;
模块最佳工作电压:5. 0V ;
字符尺寸:2.95x4.35(WxH)mm。
(2)引脚功能说明
LCD 1602引脚图如图6 -4所示。
字符型LCD1602通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD ,多出来的2
条线是背光电源线Vcc，:(15脚)和地线GND (16脚)，其控制原理与
14脚的LCD完全一样，引脚定义如下表6一1所示:
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6. 2 理论基础
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3. 1602LCD的指令说明及时序
LCD1602模块内部有11个控制指令，见表6 -2。
读写操作时序如图6 -5所示:
4. 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表
图6 -6是1602的内部显示地址。
字符代码与图形对应图如图6一7所示。
5. 1602LCD的一般初始化(复位)过程
液晶模块初始化主要包括:功能设定(Function Set、显示开/关控制
(Display On/Off Control、清除显示(Clear Display)、进入点设定
(Entry Mode Set) 0 1602通过DO一D7的8位数据端传输数据和指令。
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6. 3 工作流程
• 6. 3. 1构思
• 学生查阅该项目相关资料，如教材、参考书目、图书、网络资源等，
收集液晶显示器1602的信息，包括液晶显示器的应用场合、液晶显
示器的发展现状、液晶显示器的应用技术要求等;教师采用多媒体课
件讲授该项目理论知识相关内容，为学生制作秒表奠定理论基础;教
师带领学生走访、参观单片机工作现场，通过观看、提问获取单片机
实际应用的知识，通过与指导教师和单片机工作人员交谈，解决该项
目设计和制作的疑难问题。最终完成学生工作页(表6-3)的填写。
• 6. 3. 2 设计
• 1.单片机选型
• 2.电源、时钟电路和复位电路
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6. 3 工作流程
• 3.液晶显示模块设计
• 1602液晶显示模块可以和单片机AT89S51直接连接，连接完成的电
路如图6一8所示。
• 4.软件程序设计
• 根据以上思路，该项目的程序流程图如图6 -9所示。
• 5.系统仿真
• 系统仿真电路图如图6一10所示。
• 6. 3. 3项目实施
• 1.制作液晶显示器的电路板
• 所需元件清单，如表6一4所示。
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6. 3 工作流程
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焊接完成后，要进行硬件电路的测试。
①测试单片机的电源和地是否正确连接;
②测试单片机的时钟电路和复位电路是否正常;
③测试EA引脚是否与电源相连;
④测试LCD显示电路是否正确;
⑤测试下载口界限是否正确。
小组反复讨论、分析并调试好单片机系统的硬件。
2.联机调试
• 6. 3. 4项目评价
• 项目考核具体内容见表6 -5所示。
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6. 4 能力拓展
• 在上述液晶显示器设计的基础上，大家可以考虑如果显示两行时其电
路，设计其相应硬件电路图，显示两行的液晶显示器硬件原理图如图
6一11所示。
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图6一1 液晶界示器的结构
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图6一2 1602字符刑液晶界示器买物图
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图6 -3 1602LCD尺寸图
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图6一4 LCD1602引脚图
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表6 -1引脚接口说明表
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表6 -2 控制命令表
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图6 -5 读写操作时序
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图6一6 1602LCD内部界示地址
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图6 -7字符代码与图形对应图
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表6 -3 学生工作页
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图6一8 硬件原理图
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图6一9 液晶界示程序流程图
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图6一10 液晶显示仿真电路图
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表6 -4 元件清单
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表6 -5 项目考核表
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图6一11 硬件原理图
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