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1、单片机的汉字显示控制系统 摘 要：LCD液晶显示器由于显示质量高、没有电磁辐射、可视面积大、画面效果好、体积小、质量轻、功耗低等优点，已经成为各种便携式电子产品的理想显示器。本设计以单片机作为LCD液晶显示控制器为主线，首先描述了系统硬件工作原理，重点对单片机和液晶显示模块分别做了详细介绍,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。软件系统是以单片机的C语言进行设计，既可以简单的实现对显示内容的调整，又方便在Proteus中进行仿真。其次阐述了部分程序的流程图和实现过程。撰写本文的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，进行程序的编写。最后对LCD液晶汉字显示原理
2、、设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。设计方案简单、成本低，具有广泛的应有价值。关键词：AT89S52；TS-12864；液晶汉显Chinese character display control system of SCMAbstract：LCD liquid crystal displays have become the ideal display of portable electronic products because of their high quality, visual area, picture effect, small size, light weight, lo
3、w power consumption and there is no electromagnetic radiation. The design uses SCM as the main line of LCD liquid crystal display system controller. First of all, it describes the working principle of the hardware system and put emphasis on the single chip and liquid crystal display modules. At the
4、same time, a part of chips and external circuits are introduced, the design uses the block diagram to illustrate the system. The system is based on the C language of SCM to design, which is convenient to realize the simple display of adjustment and simulate in the Proteus. Secondly, it describes the
5、 flow chart of some procedures and implementation process. This article is written by the leading ideas of hardware and software combination and it is based on hardware to carry out the preparation procedures. Finally, LCD liquid crystal display principle，design， the software and hardware debugging
6、are discussed in detail. The design is used broadly because of its simple and low cost.KeyWords：AT89S52;TS-12864; LCD character display引言LCD液晶显示技术作为人机交互的主流方式，正广泛应用于家电、手机、个人电脑等显示终端。随着电子技术的发展，单片机技术的应用产品日益增多，研究以单片机作为主控制器的LCD液晶显示器控制系统意义重大。展望未来，急速的响应速度将会成为个性化LCD的发展趋势，越来越多的单片机正如雨后春笋般涌现。 本设计由软件和硬件两部分构成，硬件部
7、分以89S52单片机为控制核心，构成主控制电路，以18624构成显示电路。软件部分由单片机编程实现，采用C语言进行设计1。1.设计方案的选择和论证1.1设计要求 （1）显示全部汉字、英文字符及一些简单的图片。（2）显示（4*8）32个汉字。（3）完成程序编写、调试、仿真，并做出硬件电路产品。1.2单片机芯片的选择和论证方案一: 采用AT89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术2, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需
8、要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二: 采用AT89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术3，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏4。1.3 显示模块的选择和论证方案一：采用LED显示,LED一般都是数码显示，管虽价格相对比较低,但其显示内容少，耗电量大，控制比较复杂。方案二：采用LCD显示，LCD价格适中，显示的内容比较多，耗电低，
9、控制简单，可以显示字符、图片等等。LCD液晶显示模块TS12864A-2自带汉字库、内嵌先进的智能拼音输入法、串行接口控制、128*64汉字显示。综上各方案所述,对本设计的方案选定: 采用AT89S52作为主控制系统; LCD液晶模块TS12864A-2做为显示电路。2.系统的硬件设计与实现2.1 电路设计方框图图 1 系统方框图2.2 系统硬件概述 本设计硬件电路主控系统采用AT89S52单片机4，显示电路采用自带汉字库、内嵌先进的智能拼音输入法、串行接口控制、128*64汉字显示液晶模块TS12864A-2来实现单片机开发系统中的汉字显示。2.3 主控系统电路AT89S52单片机为40引脚
10、双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入5。单片机89S52的时钟信号有两种形式4：一是内部时钟方式；另一种是外部时钟方式。内部时钟方式是在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体6。这就构成了自激振荡并在单片机内部产生时钟脉冲信号，其中晶振频率一般是1.2MHz-12MHz。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引到单片机内，该方式常用于多片单片机，同时工作，以便各单片机同步。故本设计选择内部时钟方式，晶振频率选择12MHz。图2 单片机晶振电路单片机89S52的REST引
11、脚引入高电平并保持两个周期时，单片机内部就执行复位操作。在实际应用中，复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是上电和按键均有效的复位7。本设计选择上电和按键均有效的复位，这样便于控制一些。图3 单片机复位电路单片机的最小系统8如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端9。 图4 主控制系统电路2.4 LCD液晶显示电路设计图5 液晶显示电路2.4.1
12、 点阵LCD的显示原理 在数字电路中2，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，于是我们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状2。12864
13、是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示84个(1616点阵)汉字10。12864引脚11说明如下表：表1 12864LCD引脚说明管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述1VSS0电源地2VDD+5.0V电源电压3V0-液晶显示器驱动电压4D/I(RS)H/LD/I=“H”，表示DB7DB0为显示数据D/I=“L”，表示DB7DB0为显示指令数据5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7DB0R/W=“L”，E=“HL”数据被写到IR或DR6EH/LR/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7DB0R/W=“H”，E
14、=“H”DDRAM数据读到DB7DB07DB0H/L数据线8DB1H/L数据线9DB2H/L数据线10DB3H/L数据线11DB4H/L数据线12DB5H/L数据线13DB6H/L数据线14DB7H/L数据线15CS1H/LH:选择芯片(右半屏)信号16CS2H/LH:选择芯片(左半屏)信号17RETH/L复位信号,低电平复位18VOUT-10VLCD驱动负电压19LED+-LED背光板电源20LED-LED背光板电源2.4.2 12864LCD的指令系统及时序 12864液晶显示模块的指令系统比较简单，共有七种。其指令如表2所示：表2 12864指令表指令名称控制信号控制代码R/WRSDB7
15、DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0显示开关0000111111/0显示起始行设置0011XXXXXX页设置0010111XXX列地址设置0001XXXXXX读状态10BUSY0ON/OFFRST0000写数据01写数据读数据11读数据3.系统的软件设计3.1 系统程序流程图本设计的硬件电路相对来说比较简单，其功能的实现主要由软件完成。本程序的软件部分采用单片机C语言编程12。系统程序流程主要包括：图6 程序流程图4.制作与调试4.1 硬件电路的布线与焊接 本设计的电路设计比较简单，应用Proteus软件在原理图的基础上生成PCB板，经转印、腐蚀做成电路板13。在焊接电路板时，以电路原理
16、图为参照，对电路板进行仔细检测，防止短线、错线的产生；同时对元器件进行测量，防止使用已损坏的元器件14。4.2 硬件测试本设计的电路焊接并不是太多，不过电路系统的任何一处错误，都将导致整个设计的失败，所以在完成整个电路板焊接后，要进行相关的硬件测试15。主要包括一下几个部分：（1）单片机及其晶振、复位电路能否正常工作，特别是复位电路是否能拉低电平使单片机复位。（2）12864液晶模块能否正常工作。调整电位器阻值以调节液晶显示屏的亮度。4.3 软件测试 本设计的软件编写比较复杂16，在程序编写和作品性能调试时，出现了比较多的问题，主要是12864的控制字和时序问题。在此期间得到了指导老师和同学们
17、的帮助，最终成功完成了软件部分的调试。 4.4 测试结果分析与结论在测试中如发现单片机及其外围电路不能正常工作，要仔细观察是否存在漏焊、虚焊、或者元器件损坏。液晶显示屏出现不显、闪屏或显示不全的情况时注意检查排线是否有问题，电位器阻值是否过大等。经过多次的仿真、测试与分析，在对系统电路原理、功能充分理解和熟悉的基础上，反复修改程序，最终完成了对本设计的最终调试。结论 51系列单片机，体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好。本设计以51单片机为主控系统，实现了单片机的汉字显示与控制。随着电子技术的发展，LCD液晶显示作为人机交互的重要方式正应用于各种电子产品，
18、以单片机作为主控制器的LCD液晶显示器控制系统的应用必将越来越广泛。参考文献1 陈大钦电子技术基础实验-电子电路实验设计仿真M 北京：高等教育出版社，20022 阎石数字电子技术基础M北京：高等教育出版社，1997：2402603 何立民单片机高级教程M北京：航空航天大学出版社，2000：25264 陈光东单片微型计算机原理与接口技术M武汉：华中理工大学出版社，1997：110112.5 张毅刚.MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版，1997：123125.6 王沛民，熊立扉.微型计算机原理及接口技术M.西安：西北电讯工程学院出版社，1985：99101.7 杨子文.单片机
19、原理及应用M.西安:西安电子科技大学出版社， 2006: 77102.8 王法能.单片机原理及应用M.北京: 科学出版社， 2004:112135. 9 李朝青.单片机原理与接口技术M.北京：航空航天大学出版社，1997：217218.10 李全利.单片机原理及应用M.北京: 清华大学出版社， 2006:7196.11 孙涵芳，徐爱卿.MCS-51 系列单片机原理及应用M.北京：北京航空航天大学出版社，1992：5859.12 陈正振.电子电路设计与制作M.北京: 电子工业出版社， 2007: 6794. 13 Wayne C The toxins of cyan bacteriaJScien
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21、系统程序清单：#include#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit CS1=P13; / 片选1sbit CS2=P14;/ 片选2sbit RS =P15; /sbit RW =P16;sbit E =P17;uint code aa1 = / 数据表0x10,0x60,0x02,0x8C,0x00,0x84,0xE4,0x1C,0x05,0xC6,0xBC,0x24,0x24,0xE4,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x49,0x49,0x49
22、,0x49,0x49,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10,0x60,0x02,0x0C,0xC0,0x02,0x1E,0xE2,0x02,0x02,0x02,0xE2,0x1E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x92,0x92,0x92,0x92,0x92,0x92,0x92,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x04,0x7E,0x01,0x00,0x00,0xFF,0x82,0x41,0x26,0x18,0x29,0x46,0x81,0x80,0x00,0x00,0xFF,0x49,0x49
23、,0x49,0x49,0xFF,0x00,0xFF,0x49,0x49,0x49,0x49,0xFF,0x00,0x00, 0x04,0x04,0x7C,0x03,0x80,0x80,0x40,0x20,0x13,0x0C,0x13,0x20,0x40,0x80,0x80,0x00,0x40,0x42,0x44,0x58,0x40,0x7F,0x40,0x40,0x40,0x7F,0x40,0x50,0x48,0x46,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0
24、0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0
25、0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x18,0x08,0x08,0xF8,0x08,0x08,0x18,0x0
26、0,0x08,0xF8,0x88,0x88,0xE8,0x08,0x10,0x00,0x08,0xF8,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x00,0x20,0x3
27、F,0x20,0x00,0x00,0x00,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x23,0x20,0x18,0x00,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x20,0x30,0x00,0x00,0x00,0x36,0x36,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x0
28、0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x20,0x18,0xC7,0x44,0x44,0x44,0x44,0xFC,0x44,0x44,0x4
29、4,0x44,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,0x04,0x04,0x04,0x07,0x04,0x04,0x04,0x0
30、4,0xFF,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x00;uint code aa2 = / 数据表0x10,0x0C,0x04,0x84,0x14,0x64,0x05,0x06,0xF4,0x04,0x04,0x04,0x04,0x14,0x0C,0x00,0x04,0x84,0x84,0xFC,0x84,0x84,0x00,0xFE,0x02,0x02,0xF2,0x02,0x02,0xFE,0x00,0x00,0x10,0x10,0x10,0xFF,0x90,0x20,0x98,0x48,0x28,0x09,0x0E,0x28,0x48,0xA8,0x18,0x
31、00,0x40,0x50,0x4E,0x48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x48,0x40,0xF8,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x04,0x84,0x84,0x44,0x47,0x24,0x14,0x0C,0x07,0x0C,0x14,0x24,0x44,0x84,0x04,0x00,0x20,0x60,0x20,0x1F,0x10,0x90,0x40,0x23,0x18,0x06,0x01,0x7E,0x80,0x83,0xE0,0x00,0x02,0x42,0x81,0x7F,0x00,0x40,0x40,0x42,0x42,0x42,0x7E,0x
32、42,0x42,0x42,0x40,0x00,0x00,0x00,0x3E,0x02,0x02,0xFF,0x12,0x22,0x1E,0x00,0x0F,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x22,0x5A,0x86,0x08,0x88,0x68,0x18,0x0F,0xE8,0x08,0x08,0x08,0x08,0x00,0x00,0x80,0x60,0xF8,0x07,0x08,0x48,0x
33、48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x48,0x48,0x08,0x00,0x40,0x48,0x48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x42,0xA2,0x9E,0x82,0xA2,0xC2,0xBE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x04,0x08,0x07,0x20,0x11,0x0D,0x41,0x81,0x7F,0x01,0x05,0x09,0x30,0x00,0x01,0x00,0x00,0x
34、FF,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0xFF,0x02,0x02,0x12,0x22,0x1E,0x00,0x80,0x60,0x1F,0x20,0x7F,0x44,0x44,0x40,0x4F,0x48,0x48,0x48,0x48,0x4F,0x40,0x00,0x00,0x30,0x08,0x88,0x88,0x48,0x30,0x00,0x00,0x38,0x08,0x08,0xC8,0x38,0x08,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x18,0x00,0x00,0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x
35、00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x20,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x18,0x20,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0x1C,0x22,0x
36、21,0x21,0x22,0x1C,0x00,0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00,0x00,0x07,0x04,0x24,0x24,0x3F,0x24,0x00,0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x22,0x22,0x22,0x
37、22,0x22,0x22,0x22,0x22,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,0x80,0x40,0x30,0x
38、0F,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x02,0x42,0x82,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00;void delay(uint time) /延时子程序 for(;time0;time-);void write_command(uchar comma
39、nd) /写命令子程序 RS=0; RW=0; P3=command; delay(1); E=1; delay(2); E=0; void write_data(uchar dat) /写数据子程序 RS=1; RW=0; P3=dat; delay(1); E=1; delay(2); E=0; void clear_screen() /清屏子程序 uchar j,k; CS1=1; CS2=1; write_command(0xb8+0); write_command(0x40+0); for(k=0;k8;k+) write_command(0xb8+k); for(j=0;j64;j
40、+) write_data(0x00); void initial() /初始化子程序 delay(100); CS1=1; CS2=1; delay(100); write_command(0x3e); write_command(0xb8+0); write_command(0xc0+0); write_command(0x40+0); write_command(0x3f); void display_xiaohui(uchar page,uchar col,uint *temp) uint i, j; CS1=0;CS2=1; for(i=0;i8;i+) write_command(
41、page+i);write_command(col);for(j=0+64*i;j64*(i+1);j+) write_data(tempj); void display_xiaohui1(uchar page,uchar col,uint *temp) uint i, j; CS1=1;CS2=0; for(i=0;i8;i+) write_command(page+i);write_command(col);for(j=0+64*i;j64*(i+1);j+) write_data(tempj); main() uchar i=0; delay(10000); initial(); delay(1000); clear_screen() ; delay(10000); display_xiaohui(0xb8,0x40,&aa1); delay(10000); display_xiaohui1(0xb8,0x40,&aa2); while(1) delay(60000); 16
