基于单片机的LCD液晶显示器控制原理系统设计当文网提.docx

本文围绕设计以单片机作为LCD液晶显示系统控制器为主线，基于单片机8051,采 用的液晶显示控制器的芯片是SED1520,主要实现中文显示、滚屏以及左右移动功能 同时也对部分芯片和外围电路进行了介绍和设计，并附以系统结构框图加以说明，着重 介绍了本系统应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并详细阐述了 程序的各个模块本系统是以单片机的汇编语言来进行软件设计，指令的执行速度快， 节省存储空间为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑 关系更加简洁明了使硬件在软件的控制下协调运作其次阐述了部分程序的流程图和 实现过程本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块 的编写最后对我所开发的用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬 件调试作了详细的论述关键字：单片机、液晶显示、8051、SED1520目录1绪 论 31.1单片机液晶显示系统设计课题背景 31.2开发单片机液晶显示系统的意义 31.3课题完成的功能 42单片机与C8051F020单片机实验系统 42.1单片机技术的发展特点口 52.2C8051F020单片机实验系统[] 62.3 CIP-51™CPU 73液晶显示控制器KS0108 113.1 KS0108 的特点 113.2 KS0108 管脚[] 113.3KS0108受控引脚 123.4 KS0108 的时序[4] 123.4.1 KS0108与68系列微处理器直接接口的时序 123.4.2复位时序 133.5 KS0108显示RAM 地址结构 143.6 KS0108指令系统[4] 144 图开纟动态显示 164.1图形点阵式液晶显示控制原理 164.2液晶显示模块外部接口 164.3图形点阵液晶显示编码规则 184.3.1汉字编码规则 184.3.2图形编码规则 204.4 程序流程 204.5功能实现 215系统实验仿真 245.1平台及操作 245.2仿真及结果 24参考文献 27致谢 281.1单片机液晶显示系统设计课题背景单片机液晶显示系统主要是指单片机以及由单片机驱动的点阵式液晶显示屏所组 成的一个显示系统。

液晶显示器与CRT （ cathode-ray tube ,阴极射线管）、LED （light-emitting diode,发光二级管）或等离子显示器相比是一种低功耗的平面显示器 件它在车内广告、在型智能广告、可视、仪表盘、空调、洗衣机和其它低功耗电 子产品中得到广泛应用老式七段LCD （Liquid Crystal Display液晶显示屏）显示的 字符数量有限，只能用于简单显示，而对于比较复杂的字符、图形无法表达然而在现 代工业控制和一些智能化仪器仪表中，越来越多的场所需要用点阵图形显示器显示汉 字由于物探仪器的多功能化、智能化、并且普遍采用人机对话的交互方式，需要能够 显示更丰富信息和通用性较强的显示器，便于开发和应用，并要求其体积小、重量轻、 功耗小图形点阵式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， 并且可以实现屏幕画面滚动、分区开窗口、反转、闪烁、位操作等功能，可以显示用户 自定义的任意符号以及曲线、图形等，是信息处理、信息输出的重要手段之一，具有广 泛的应用前景1.2开发单片机液晶显示系统的意义社会意义：液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无法相比 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液晶 显示器分为字符型LCD显示模块和点阵型LCD显示模块字符型LCD是一种用5X7点 阵图形来显示字符的液晶显示器点阵型液晶可显示用户自定义的任意符号和图形，并 可卷动显示，它作为便携式单片机系统人机交互界面的重要组成部分被广泛应用于实时 检测和显示的仪器仪表中支持汉字显示的点阵型液晶在现代单片机应用系统中是一种 十分常用的显示设备，汉字BP机、上的显示屏就是点阵型LCD点阵型LCD是现代 单片机应用系统中最常用的人机交互界面之一现实意义:我选择的单片机液晶显示系统的开发，是基于KS0108液晶显示控制器，在 C8051F020单片机实验系统上实现KS0108是点阵型液晶显示控制器，C8051F020单片 机是美国S订abs公司推出的完全集成的混合信号系统芯片(SOC)利用单片机控制液晶 显示系统的原理，完成单片机液晶显示系统的设计，我希望能够触类旁通，灵活应用其 他型号的液晶显示控制器将来如果有机会从事这方面的工作，要运用的液晶显示控制 器不一定是KS0108,但这次毕业设计中学到的东西为此打下了良好的基础，相信自己能 做好这方面的工作。

1.3课题完成的功能所选的单片机液晶显示系统设计，是在C8051F020系统实验设备上实现的 C8051F020中有内藏KS0108控制器的液晶模块CGM12864BKS0108, 128X64个点阵， 与行控制器KS0107配合使用，组成液晶显示驱动控制系统我最主要是用KS0108来设 计图形动态显示在显示屏上的显示点是以字节数和位数为显示单元的，单元内为“1”的位在屏幕 上反应是亮点，为“0”的位不亮在字节中能够显示的位数可编程设置，范围是1〜16 如果小于等于8位，则用一个字节，每个字节的低位不起显示作用例如，设置显示单 元为6,每个字节显示6位，那么屏幕上的显示单元为1X6点；如果大于8位则用两个 字节，低字节的低位不起显示作用屏幕上同一行的显示单元从左到右地排列，对应着 显示内存中的地址是从高到低，同一列中的显示单元从上到下，对应显示内存中的地址 相差一定的值，称作行地址间隔，可用程序设置显示内存(RAM, Random Access Memory 随机存储器)中的地址与屏幕上的显示位置一一对应在液晶显示屏上显示图形实际上 是将对应的图形显示数据写入显示RAM的相应位置显示图形首先需要将图形转换为图 形字模，然后根据该图形的显示位置将图形字模写入对应的显示RAM区地址。

在图形显 示过程中，按列扫描，显示完一页后，要送一个页面地址加1指令，让单片机将数据传 送到显示RAM的下一页除了实现图形简单的整屏显示外，根据单片机编程控制灵活的 特点，还可以实现图形的左右或上下滚动实现图形左右滚屏的基本思想是让后一列的 数据写住前一列的显示RAM,直至整屏都往右移一列；实现上下滚屏的基本思想是每显 示完整屏数据后，显示起始行地址加L再显示原整屏数据，这样就实现了上下滚屏的 效果2单片机与C8051F020单片机实验系统2.1单片机技术的发展特点[1]自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程纵观20年来单片机 发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU, Microprocessor Unit)技术 及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出比微处理器更 具个性的发展趋势⑴单片机寿命长一般说来，单片机开发的产品可以稳定可靠地工作10年、20年；另外，与微处理 器相比，单片机的长寿命表现在它不会像386、486、586等MPU—样，随着半导体技术 的飞速发展，更新换代的速度越来越快，很短的时间内就被淘汰出局传统的单片机如 68HC05、8051等年龄已有十几年的历史，但产量仍是上升的，这是因为它们在其对相应 应用领域的适应性强，并且与之兼容的I/O功能模块的扩展接口技术也层出不穷。

2)8位、16位与32位单片机共同发展这是单片机技术发展的另一个动向长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主 的随着移动通信、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得 到了长足的发展，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来也有较大幅度 的增长⑶单片机的速度越来越快MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的而单片机则 有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单 片机技术发展之追求一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高 时钟频率的条件下，使运算速度提高了许多⑷低电压与低功耗自80年代中期以来，NM0SI艺单片机逐渐被CMOS (互补金属氧化物半导体)工艺 所代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3〃m工艺发展1.5、1.2、 0.8、0.5、0.35进而实现了 0.2〃m工艺，全静态设计使时钟频率从直流电到数十MHz 任选，都使功耗不断下降几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式允许 使用的电源电压范围也越来越宽一般单片机都能在3-6V范围内工作，对电池供电的 单片机不再需要对电源采取稳压措施。

低电压供电的单片机电源下限已由2. 7V降至 2.27、1.8V、0. 9V供电的单片机已经问世⑸低噪声与高可靠性技术为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼 容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措 施⑹OTP与掩膜OTP是一次性写入的单片机过去认为一个单片机产品的成熟是以投产掩膜型单片 机为标志的由于掩膜需要一定的生产周期，而OTP型单片机价格不断下降，使得近年 来直接使用OTP完成最终产品制造更为流行它较之掩膜具有生产周期短、风险小的特 点近年来，OTP型单片机需量大幅度上扬，为适应这种需求许多单片机都采用了在片 编程技术（In system Programming）o未编程的OTP芯片可采用裸片Bonding技术或表 面贴装技术，先焊在印刷板上，然后通过单片机上的编程线、串行数据、时钟线等对单 片机编程，解决了批量写OTP芯片时容易出现的芯片与写入器接触不好的问题，使OTP 的裸片得以广泛应用，降低了产品的成本编程线与I/O线共用，不增加单片机的额外 引脚而一些生产厂商推出的单片机不再有掩膜型，全部为有ISP功能的OTP。

7）MTP向OTP挑战MTP是可多次编程的意思一些单片机厂商以MTP的性能、OTP的价位推出他们的 单片机，如ATMEL AVR单片机，片内采用FLASH,可多次编程华帮公司生产的8051 兼容的单片机也采用了 MTP性能，OTP的价位这些单片机都使用了 ISP技术，等安装 到印刷板线路板上以后再下载程序2.2 C8051F020单片机实验系统[2]C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU （微程序控制器）芯片，具有64 个数字I/O引脚下面列出了一些主要特性：•高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS （M订lion Instructions Per Second,每秒百万条指令））•全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）•真正12位、lOOksps的8通道ADC,带PGA和模拟多路开关•两个12位DAC,可编程更新时序• 64K字节可在系统编程的FLASH存储器• 4352（4096+256）字节的片内 RAM•可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口•硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口• 5个通用的16位定时器•具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列•片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器具有片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F020是真正能独立工作的片上系统。

所有模拟和数字外设均可由用户固件配置为使能或禁止FLASH存储器还 具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件片内FTAG调试电路允许使用安装在最终。