【正文】 ....... 23 AT89S52 芯片與輸出設(shè)備的連接原理 ......................... 23 AT89S52 芯片與外部擴(kuò)展的連接原理 ......................... 25 顯示器及接口設(shè)計(jì) ........................................... 26 TS12864A3 圖形點(diǎn)陣 LＣ D 顯示器的組成原理及控制方式 ....... 26 128X64 點(diǎn)陣 LＣ D 顯示器與單片機(jī)的接口 ..................... 29 單片機(jī)的電源電路 ........................................... 30 單片機(jī)的 RS— 232 接口電路 ................................... 30 ISP 端口 ................................................... 31 結(jié) 論 .......................................... 32 致 謝 .......................................... 33 參考文獻(xiàn) ......................................... 34 附錄 電路總圖 ..................................... 35 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 緒論 4 緒 論 從 1971 年開(kāi)始，液晶作為 一種顯示媒體使用以來(lái)，隨著液晶顯示技術(shù)的不斷完善和成熟，使其應(yīng)用日趨廣泛，到目前已涉及微型電視、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)以及顯示器等多個(gè)領(lǐng)域。 LCD 顯示器在 筆記本電腦的發(fā)展歷程中也發(fā)揮過(guò)不同的作用，但隨著液晶顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步，基于 LCD 在筆記本電腦市場(chǎng)占據(jù)多年的領(lǐng)先地位之后，具備平滑顯示屏幕的 LCD 液晶顯示器又開(kāi)始逐步地進(jìn)入桌面系統(tǒng)市場(chǎng)。液晶從形狀和外觀看上去都是一種液體，但它的水晶式分子結(jié)構(gòu)又表現(xiàn)出固體的形態(tài)。然而從第一臺(tái) LCD 顯示屏的誕生以來(lái)，短短 30 年，液晶顯示器技術(shù)得到了飛速的發(fā)展：七十年代初，日本開(kāi)始生產(chǎn) TNLCD，并推廣應(yīng)用；八十年代初， TNLCD 產(chǎn)品在計(jì)算器上得到廣泛應(yīng)用；在 1984 年，歐美國(guó)家提出 TFTLCD 和STNLCD 顯示技術(shù)之后，從八十年代末起，日本掌握了 STNLCD 的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)，使 LCD 產(chǎn)業(yè)獲得飛速發(fā)展。到八十年代初期， TNLCD 開(kāi)始被應(yīng)用到電腦產(chǎn)品上 。日本在 1997 年開(kāi)發(fā)了一批以 550179。 筆記本電腦為了 達(dá)到輕、薄、小等功能，率先采用 LCD 液晶面板作為顯示器。此過(guò)程亦可以初步檢測(cè) LCD 有無(wú)缺損 現(xiàn)象，并且在對(duì)比度可調(diào)的情況下顯示單片機(jī)中所預(yù)先存儲(chǔ)的信息（漢字、字符 、 數(shù)字或圖形） [1]。 方案二 又可分為字符型和圖像型。 適合以數(shù)字、字符、圖形及漢字為要求的顯示。我們采用LCD 圖形點(diǎn)陣式液晶 來(lái)作為本設(shè)計(jì)的顯示器件。 RS232 無(wú)論硬件還是軟件都 相對(duì) USB 容易實(shí)現(xiàn) ，且成本較低，所以對(duì)于象本設(shè)計(jì)這種斷距離通信，我將選用 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的通訊端口。 LCD的基本構(gòu)造 液晶顯示器件 從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，屬于平板顯示器件。 現(xiàn)將構(gòu)成液晶顯示器件的三大基本部件和特點(diǎn)介紹如下： ① 玻璃基板 這是一種表面極其平整的浮法生產(chǎn)薄玻璃片。因此，外引線不能進(jìn)行傳統(tǒng)的錫焊，只能通過(guò)導(dǎo)電橡膠條或?qū)щ娔z帶等進(jìn)行連接。每種液晶材料都有自己固定的清亮點(diǎn) TL和結(jié)晶點(diǎn) Ts。前偏振片表面還有一保護(hù)膜，使用時(shí)應(yīng)揭去，偏振片怕高溫、高濕，在高 溫高濕條件下會(huì)使其退偏振或起泡。 單就當(dāng)前市面上出售的 LCD 顯示器來(lái)說(shuō)，可視角度都是左右對(duì)稱的（也就是由左邊或是右邊可以看見(jiàn)熒幕上圖像的角度是一樣的。但是大家必須了解可視角度的定義。 ② 亮度、對(duì)比度 TFT LCD 顯示器的可接受亮度為 150cd/m2 以上。因此對(duì)絕大多數(shù)用戶而言，亮度過(guò)高并沒(méi)有什么實(shí)際意義。 TFT LCD 顯示器的亮度范圍由 150Nits 到 200Nits。 另外值得注意的是， LCD 顯示器在熒幕的中央部分非常地明亮，而在接近邊緣部分亮度會(huì)降低近 25%。而對(duì)比度高達(dá) 300:1 時(shí)，則可支持各色階的顏色。現(xiàn)在也只能利用這方法來(lái)找到比較合適的 LCD 顯示器。通常，各種 LCD 顯示器會(huì)將反應(yīng)速度分為兩個(gè)部分 “ Rising”和“ Falling”，而表示時(shí)則以兩者之和為準(zhǔn)。解析度方面，以 英寸 TFT LCD 顯示器為例，基本都能夠支持到 1024x768 的解析度； 17 寸以上的 LCD 顯示器可以達(dá)到 1280x1024 的解析度，色彩表現(xiàn)在全彩（ 32位元）的模式也是輕而易舉的事。 對(duì)于 LCD 顯示器來(lái)說(shuō)，刷新率高低并不會(huì)使畫面閃爍。由于 LCD 顯示器試圖取代 CRT 顯示器的市場(chǎng)地位，而現(xiàn)今大部分顯示卡仍以 CRT 顯示器為設(shè)計(jì)對(duì)象，更高的使用彈性和兼容性將有助于 LCD 顯示器切入市場(chǎng)，并取代 CRT 顯示器。不管是高的解析度或是低的解析度，通通能夠顯示，并且絲毫不損失顯示質(zhì)量。解析度低于真實(shí)解析度時(shí)，影像還是可以被呈現(xiàn)，只是所顯示的影像無(wú)法如真實(shí)解析度般得到優(yōu) 化。不足：與同大小的 CRT 相比，價(jià)格更加昂貴。盡管 LCD 顯示器有其誘人的獨(dú)到之處，但不可否認(rèn)，與主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 CRT 顯示器相比， LCD 在高質(zhì)量的色彩顯示方面仍存在不足，此外，懸殊的價(jià)格差異使 LCD 仍然是僅被少數(shù)人享用的奢侈產(chǎn)品。位于最后面的一層是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線的背光層。 對(duì)于簡(jiǎn)單的單色 LCD 顯示器，如掌上電腦所使用的顯示屏，上述結(jié)構(gòu)已經(jīng)足夠了?，F(xiàn)在，幾乎所有的應(yīng)用于筆記本或桌面系統(tǒng)的 LCD 都使用薄膜晶體管（ TFT）激活液晶層中的單元格。如果用戶需要將 800X600 的分辨率提升到 1024X768 的話，只能借助于特定軟件的幫助實(shí)現(xiàn)模擬分辨率。為了解決上述問(wèn)題帶來(lái)的顯示上的不足，最新的桌面 LCD 采用了一種特殊的帶有數(shù)字連接器圖形卡直接向 LCD 顯示器傳送數(shù)字信號(hào)。 LCD的驅(qū)動(dòng)方式 液晶的顯示是由于在顯示像素上施加了電場(chǎng)的緣故，而這個(gè)電場(chǎng)則由顯示像素前后兩電極上的電位信號(hào)合成產(chǎn)生，在顯示像素上建立直流電場(chǎng)是非常容易的事，但直流電場(chǎng)將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué)反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示 壽命，因此必須建立交流驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，并且要求這個(gè)交流電場(chǎng)中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于 50mV。液晶顯示的驅(qū)動(dòng)方式有許多種，常用的驅(qū)動(dòng)方法有：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法。 ① 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法是獲得最佳顯示質(zhì)量的最基本的方法。在顯示像素上產(chǎn)生 2V 的電壓脈沖序列，使該顯示像素呈現(xiàn)顯示特性；當(dāng)某位顯示像素為非顯示選擇時(shí)， A＝ 0，該顯示像素上兩電極的脈沖電壓相位相同，在顯示像素上合成電壓脈沖為 0V，從而實(shí)現(xiàn)不顯示的效果。在液晶顯示器上每一個(gè)顯示像素都由其所在的列與行的位置唯一確定。 控制器結(jié)構(gòu)與功能 液晶顯示系統(tǒng)采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，如 圖 1 所示 ： 圖 1 液晶顯示系統(tǒng)框圖 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) LCD 顯示屏結(jié)構(gòu)功能簡(jiǎn)介 10 AT89S52是一個(gè)低功耗 ,高性能 CMOS 8位單片機(jī) ,片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造 ,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) ,芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元 ,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案 [4]，所以本設(shè)計(jì)將用AT89S52 替代 AT89C52 實(shí)現(xiàn)液晶顯示系統(tǒng)運(yùn)行。顯示器選用的是 TS12864A3 圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形等，內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字（ 16X16 點(diǎn)陣）、 128 個(gè)字符（ 8X16 點(diǎn)陣）及 64X256 點(diǎn)陣顯示RAM（ GDRAM），整個(gè)系統(tǒng)全部硬件均采用 Protel DXP 專業(yè)電路設(shè)計(jì)軟件完成設(shè)計(jì) [5]。采用 89S52 單片機(jī) ,其內(nèi)部有 8K 的 FLASH ROM，當(dāng)接通電源時(shí)，單片機(jī)開(kāi)始工作，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)相關(guān)功能程序 [7]，在 LCD 點(diǎn)陣上時(shí)實(shí)顯示儲(chǔ)在里面的圖片數(shù)據(jù)和程序，使得此電路功能實(shí)現(xiàn)十分簡(jiǎn)單。對(duì) P0 端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和 定 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào) 。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。 當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。 在 flash 編程期間， EA 也接 收 12 伏 VPP 電壓。 ① 液晶分子的電 光特性 圖 4 液晶的電一光特性圖 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 硬件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 16 ② 液晶的電光控制特性 圖 5 液晶顯示器的電光控制特性 ③ 液晶分子排列狀態(tài)的改變可實(shí)現(xiàn)對(duì)光的控制 液晶分子在偏光板間排列成多層 ， 在不同層間 ， 液晶分子的長(zhǎng)軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn) 90176。 第三字節(jié)： (并行 )8 位數(shù)據(jù)的低 4 位 — 格式 0000DDDD。 MAX22 MAX23 MAX235 以及 MAX245/MAX246/MAX247 不需要外部元件，推薦用于印刷電路板面積有限的應(yīng)用。 對(duì)于低成本應(yīng)用 ： MAX221E：177。無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無(wú)法振蕩起來(lái)，所以“ 無(wú)源晶振 ” 這個(gè)說(shuō)法并不準(zhǔn)確；有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。如在極板間所加的是交變電壓，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。 RR 的大小直接影響電路的性能，也是各商家競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要參數(shù)。石英晶體震蕩器的應(yīng)用范圍是非常廣的，它質(zhì)量等級(jí)、頻率精度也是差別很大的。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使XTAL C 33P C 33P 圖 1 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 硬件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 22 其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。 于是本系統(tǒng)所取采的晶振電路 ， 如圖 12 所示 ： XTAL: 圖 12時(shí)鐘振蕩電路 單片機(jī)的復(fù)位電路 復(fù)位電路的原理： 復(fù)位即是 在復(fù)位端加不小于指定寬度的低電平 (低電平復(fù)位 )或高電平 (高電平復(fù)位 )信號(hào)使單片機(jī)的硬件處于初始狀態(tài)。 復(fù)位電路的分類： 單片機(jī)復(fù)位電路有多種，目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（ 1）微分型復(fù)位電路；（ 2）積分型復(fù)位電路；（ 3）比較器型復(fù)位電路；（ 4）看門狗 型復(fù)位電路。對(duì) P0 端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào) 。A 項(xiàng)目 符號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)值 單位 電源電壓 Vdd ～＋ V 液晶驅(qū)動(dòng)電壓 Vlcd ～ Vdd+ V 輸入電壓 Vin ～ Vdd+ V 工作溫度 Top 20～ +70 C 儲(chǔ)存溫度 Tstg 30～ +80 C 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 硬件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 28 裝配圖： 圖 17 TS12864A3裝配圖 顯示資料 RAM 提供 64179。 繪圖 RAM（ GDRAM）繪圖顯示 RAM 提供 64179。但其接口電路設(shè)計(jì)復(fù)雜 ,一般要占用 MCU 較多的 I/O 口線 。通常 RS232 接口以 9 個(gè)接腳 (DB9)或是 25 個(gè)接腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 RS232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2