【正文】 代化規(guī)模生產(chǎn)。顯示圖案的自 由度也相當(dāng)大。是所有顯示器件中功耗最小的。它使將液晶夾在兩片玻璃之間，并使其分 子沿玻璃表面平行并在兩片玻璃之間又連續(xù)扭轉(zhuǎn) 90? ?？傊壕Ъ炔煌谝后w，又不是晶體，而是一種既有液體流動(dòng)性又具有晶體各向異性的特殊物質(zhì)態(tài) ]2[ 。 可以確信，現(xiàn)代顯示技術(shù)的發(fā)展必將為人類(lèi)的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)不可估量的影響。所以數(shù)字顯示是信息顯示的一個(gè)重要內(nèi)容。顯示技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)人與信息間最可靠的橋梁。人們把這種增長(zhǎng)稱(chēng)之為 “信息爆炸 ”。更準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該稱(chēng)為現(xiàn)代顯示，是一種現(xiàn)代顯示技術(shù)。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 不過(guò)，現(xiàn)在所說(shuō)的顯示和顯示技術(shù)是與人類(lèi)早期的顯示嘗試根本不同的。 早在幾 十萬(wàn)年前，人們開(kāi)始掌握了火以后就同時(shí)將人造火同火一起帶進(jìn)了人們生活的領(lǐng)域。視覺(jué)信息不僅數(shù)量最大，而且最準(zhǔn)確、最及時(shí)、也最可靠，人們常引用的成語(yǔ)： “一目了然 ”就是這個(gè)意思。 人類(lèi)與顯示技術(shù) 人類(lèi)生活離不開(kāi)信息，正如控制論創(chuàng)始人 ： “要有效地生活，就要有足夠的信息 ”。今天幾乎沒(méi)有人還不知道液晶顯示器件，幾乎沒(méi)有哪個(gè)人沒(méi)有 見(jiàn)過(guò)液晶顯示器件。文章首先對(duì)單片機(jī) AT89C52 的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹；然后介紹了液晶顯示控制器 KS0108 的結(jié)構(gòu)功能 ,并對(duì)液晶模塊 LG128643 的結(jié)構(gòu)、功能做了詳細(xì)的說(shuō)明；之后，著重分析了液晶 顯示系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方案，包括鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)、液晶顯示接口的設(shè)計(jì)。文章的最后提出系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了各個(gè)功能模塊的軟件流程圖。液晶顯示器件正在改變著人們的生活，改變著人類(lèi)社會(huì)。人們生活在社會(huì)上，每時(shí)每刻都 在與外部交流信息，人們隨時(shí)隨地都在通過(guò)眼、耳、鼻、舌、身從外部世界獲得信息。又如， “百聞不如一見(jiàn) ”也是說(shuō)視覺(jué)信息的重要遠(yuǎn)勝于其他信息來(lái)源。不僅用火取暖，而且用火來(lái)照明，也用火來(lái)傳遞信息?，F(xiàn)在所說(shuō)的顯示，最大的特點(diǎn)是光與電的結(jié)合，是光與近代科學(xué)成就的結(jié)合。 這種現(xiàn)代顯示的一般基本過(guò)程是將各種電量、非電量（如聲、光、熱、力、數(shù)字、化學(xué)等）的信息源通過(guò)一定的處理器，進(jìn)行處理后再由顯示器進(jìn)行顯示，也可將這種現(xiàn)代顯示技術(shù)稱(chēng)之為信息顯示技術(shù)。面臨著如此浩如煙海的大量信息，人們已經(jīng)成功地使用了計(jì)算機(jī)來(lái) 進(jìn)行處理。不能想象一個(gè)沒(méi)有現(xiàn)代顯示技術(shù)的現(xiàn)代社會(huì)，將會(huì)成為什么狀態(tài)。數(shù)字顯示是應(yīng)用面最廣、使用量最大、開(kāi)發(fā)器件種類(lèi)最多的一種顯示。 液晶和液晶顯示 早再一百年前人們就發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)特殊物質(zhì) ——液晶。 液晶的獨(dú)特性質(zhì)使其具有很多奇妙的用途。玻璃外面前后再配上正交偏振片。 2. 低壓驅(qū)動(dòng)，一般扭曲向列型（ TN）器件閥值電壓僅 － 2V，可以直接與大規(guī)模集成電路直接匹配。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 4. 液晶顯示器件屬于被動(dòng)型，不發(fā)光，靠調(diào)制外界光達(dá)到顯示目的。所以其生產(chǎn)成本不高。再繼續(xù)加熱到176。在此基礎(chǔ)上，法國(guó)的 Gee Frieda 及 Fogramjean 等對(duì)液晶的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能作了詳細(xì)的研究，并于 1922 年完成了液晶分類(lèi)的工作，將液晶劃分為：近晶相、向列相和膽甾相。 Ambon（ 1916 年）和 （ 1926 年）發(fā)現(xiàn)并研究了液晶單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的介電各向異性。 液晶顯示（ LIQUID CRYSTAL DISPLAY）由于眾多優(yōu)點(diǎn)而成為被人們廣泛應(yīng)用的一種顯示材料，而它的種類(lèi)又有很多。近年來(lái)由于電腦液晶顯示器的出現(xiàn)，使 TFT 型液晶顯示屏成為液晶高端產(chǎn)品中的新星。 STN 型液晶 顯示器件在定義中被稱(chēng)為超扭曲向列液晶顯示器件。 110176。~255176。 SHARP 公司在其生產(chǎn)的小型計(jì)算器上首次采用了 LCD，它所采用的是扭轉(zhuǎn)向列型（ Twisted Nematic， TN）液晶顯示技術(shù)，畫(huà)面反應(yīng)時(shí)間較慢，且輸出的光線(xiàn)亮度不高，所以稱(chēng)為 “被動(dòng)式 ”。但那時(shí)的液晶顯示器色彩單一，亮度很低，用戶(hù)所能看到是沒(méi)有色度的黑白顯示屏。 DSTN 是 Dual Scan Tortuosity Nomograph 的縮寫(xiě)，中文稱(chēng)之為 “雙重掃描被動(dòng)式 ”，我們也把 DSTN 俗稱(chēng) “偽彩 ”。相對(duì)于 DSTN 而言， TFT 液晶的主要特點(diǎn)是為每個(gè)像素配置一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，其加工工藝類(lèi)似于大規(guī)模集成電路。 目前，液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間都在 50ms 以下，亮度在 200cd/m2 左右，可視度達(dá)到 120176。后來(lái)在 90 年代初又增加了可編邏輯器件PLD 的生產(chǎn)；隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用， ATMEL 公司在 90 年代中期加入了單片機(jī)生產(chǎn)的行列，并生產(chǎn)出了 AT89C51 單片機(jī)，并且開(kāi)始了單片機(jī)系列化的生產(chǎn)和應(yīng)用的進(jìn)程。這些技術(shù)用于單片機(jī)的生產(chǎn)，從而使得單片機(jī)也具有優(yōu)秀的品質(zhì)，無(wú)論在結(jié)構(gòu)、性能、功能等方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。這個(gè)系列既繼承了 MCS－ 51 原有的功能，而且又?jǐn)U展了它的功能，提高了它的水準(zhǔn)。同時(shí)，在系統(tǒng)的工作過(guò)程中，能有效的保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的保存。 一般的 OTP 產(chǎn)品，一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品 。 二 . 89 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 89 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和 80C51 相近，它主要包含以下一些部件： a). 8031CPU； b). 振蕩電路； c). 總線(xiàn)控制部件； d). 中斷控制部件； e). 片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器； f). 片內(nèi) RAM； g). 并行 I/O 接口； h). 定時(shí)器； i). 串行 I/O 接口； 在 89 系列單片機(jī)中 AT89C1051 的 Flash 存儲(chǔ)器容量最小，只有 1K；而 AT89C52， LV52， S8252 的 Flash 存儲(chǔ)器容量最大，有 8K。該器件采用 ATMEL 的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的 80C51 和 80C52 的指令單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)的 Flash 程序存儲(chǔ)器容許在系統(tǒng)內(nèi)改寫(xiě)或用常規(guī)非易失性存儲(chǔ)器編程器編程?？臻e凡是使 CPU 停止工作，由于時(shí)鐘被凍結(jié)，一切功能都停止，只有片內(nèi) RAM 的內(nèi)容被保存，直到硬件復(fù)位采恢復(fù)正常工作。 2. GND：地線(xiàn)。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也可以作為復(fù)用的低 8位地址 /數(shù)據(jù)總線(xiàn)。 4. P1 口：是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電路的 8 位雙向 I/O 口。此外， 和 還可以作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和控制輸入（ ） ,見(jiàn)表 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 表 P1 口在 Flash 編程和校驗(yàn)期間，接受低 8 位地址。 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器及使用 16 位地址 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ MOVX DPTR）時(shí)， P2 口輸出高 8 位地址。 6. P3 口：是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電路的 8 位雙向 I/O 口， P3 的輸出緩沖器能夠吸入 /放出 4 個(gè) TTL 輸入。 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制） 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 表 P3 口各引腳與專(zhuān)用功能表 口引腳 替代的專(zhuān)用功能 RXD(串行輸入口 ) TXD（串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0 （定時(shí)器 0 的外部輸入） T1 （定時(shí)器 1 的外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 在 Flash 編程極檢驗(yàn)期間， P3 口也接受一些控制信號(hào)。在 Flash 編程期間，此引腳也用于輸入編程脈沖（ PROG ）。每當(dāng) AT89C52 在對(duì)外面程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期將 PSEN 激活兩次。然而要注意的是，若對(duì)加密位 1 進(jìn)行編程，則在復(fù)位的時(shí)候， EA 的狀態(tài)在內(nèi)部被鎖存。 12. XTAL2：振蕩器反向放大器輸出 端。 64K 字節(jié)的 外部存儲(chǔ)器 FFFF 2021 0000 1FFF 56 字節(jié) 外部存儲(chǔ)器 8K 字節(jié)的內(nèi)存 或 和 圖 AT89C52 程序存儲(chǔ)器 FFFF 0000 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 三 . AT89C52 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89C52 片內(nèi)有 256 字節(jié)的 RAM。 AT89C52 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的組織圖如圖 所示。 IE 也有一個(gè)總禁止位 EA，它可以同時(shí)禁止所有中斷。外部振蕩信號(hào)通過(guò)一個(gè) 2 分頻的觸發(fā)器而成為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，故對(duì)外部信號(hào)的占空比沒(méi)有什么要求，但最小和最大的高電平持續(xù)時(shí)間和低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合技術(shù)要求。液晶的物理性質(zhì)具有各向相異性，例如介電常數(shù) ? 、電導(dǎo)率 ? 、粘滯系數(shù) ? 等均有異向行。其分子呈長(zhǎng)棒狀，平時(shí)，是沿棒狀長(zhǎng)軸方向有序 排列的，當(dāng)它與固體表面接觸時(shí)，會(huì)沿與固體表面狀態(tài)最低自由能狀態(tài)排列。液晶由于稍微受外界環(huán)境影響分子排列就會(huì)改變，因而是一種具有很多奇異性能的功能材料。此外，還有不用偏振片，具有存儲(chǔ)效應(yīng)的相變型（ PC） 。 液晶電光特性 液晶同固態(tài)晶體一樣具有特異的光學(xué)各向異性。由此可見(jiàn)，變更分子排列狀態(tài)即可實(shí)現(xiàn)光調(diào)制。因此利用外加電場(chǎng)即可改變液晶分子取向，產(chǎn)生光調(diào)制。 液晶顯示模塊原理 液晶顯示模塊 LCD（ Liquid Crystal Display）是一種新型的顯示模塊，它與其它的顯示模塊相比較，有體積小，低壓微功耗，適合戶(hù)外使用，顯示信息大和無(wú)電磁輻射等優(yōu)點(diǎn)。把這樣的液晶置于兩個(gè)偏振片之間，改變偏振片的相對(duì)位置（正交或平行）就可以得到白底黑字或黑底白字的顯示形式。它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接邊及液晶等幾大部件組成。四周用環(huán)氧膠密封，但在一側(cè)封接邊上留有一個(gè)開(kāi)口，該開(kāi)口稱(chēng)為液晶注入口。該定向?qū)咏?jīng)定向處理后，可使液晶分子在液晶盒內(nèi)，在前后玻璃基板表面都呈沿 面平行排列，而在前后玻璃基板之間液晶分子又呈 90 度扭曲排列。經(jīng)光刻加工制成透明導(dǎo)電圖形。 2．液晶 液晶材料是液晶顯示器件的主體。 3．偏振片 偏振片又稱(chēng)偏光片，由塑料膜材料制成。在實(shí)際應(yīng)用中，由于采用了數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，所以這種交流電場(chǎng)是通過(guò)脈沖電壓信號(hào)來(lái)建立的。對(duì)于 TN 及 STNLCD 一般采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)或多路驅(qū)動(dòng)方式。它適用于筆段型液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)。為了提高顯示的對(duì)比度，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整脈沖的電壓即可。液晶顯示的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法是循環(huán)地給行電極施加選擇脈沖，同時(shí)所有為顯示數(shù)據(jù)的列電極給出相應(yīng)的選擇或非選擇的驅(qū)動(dòng)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)某行所有顯示像素的顯示功能，這種行掃描是逐行順序進(jìn)行的，循環(huán)周期很短，使得液晶顯示屏上呈現(xiàn)出穩(wěn)定的圖象。因此建立顯示所需的電場(chǎng)以及控制顯示像素的組合就成為液晶顯示驅(qū)動(dòng)器和液晶顯示控制器的功能。 3． KS0108B及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器讀寫(xiě)操作時(shí)序與 68系列為處理器相符因此它直接與 68系列微處理器接口相聯(lián)。 RST可跟 MPU相連，由MPU控制：也可直接接 Vcc，使之不起作用。裝配有 KS0108 專(zhuān)用控制器。外觀尺寸為 9370，液晶顯示屏尺寸為 6633。有三種電源：邏輯電源，液晶驅(qū)動(dòng)電源和背光電源。在液晶模塊 LG128643 中引腳 Vout 輸出－ 10V 的電壓，利用－ 10V 的電壓和電位器連接和向 V0 提供電壓。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。選通脈沖可作為 CPU 的中斷請(qǐng)求信號(hào)，以 8 個(gè)按鍵接口 1A0 1Y1 … … 2A4 2Y4 DB0 DB0 … … DB7 DB7 DB0 … DB7 輸入 輸出 圖 單片機(jī)控制板原理框圖 74LS244 AT89C52 LCD 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 34 通知 CPU 以中斷方式接收所按按鍵的鍵碼。非編碼鍵盤(pán)硬件電路極為簡(jiǎn)單，故能廣泛用于微型計(jì)算機(jī)中 ]10[ 。 對(duì) 于這種鍵各程序可以采用不斷查詢(xún)的方法，功能就是：檢測(cè)是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動(dòng) ]13[ ，判斷鍵號(hào)并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。將每個(gè)按鍵的一端 通過(guò) 74LS244 接到單片機(jī)的 I/O 口，另一端接地，這是最簡(jiǎn)單的方法，如圖 所示是實(shí)驗(yàn)板 按鍵的接 口電路圖 ]7[ 。 非編碼鍵盤(pán)常用一些按鍵排列成行列矩陣。 單片機(jī) AT89