【正文】 ......................................... 1 液晶和液晶顯示 .............................................. 2 液晶顯示器發(fā)展史 ............................................. 3 本文的主要工作 .............................................. 6 第二章 液晶顯示系統(tǒng)原理 ............................................7 AT89C51 單片機(jī)功能原理 ....................................... 7 AT89 系列單片機(jī)的特點(diǎn) ................................. 7 AT89C51 單片機(jī)介紹 ..................................... 8 液晶顯示器件原理 ............................................ 12 LCD 的基本構(gòu)造 ....................................... 12 LCD 的驅(qū)動(dòng)方式 ....................................... 13 液晶顯示模塊原理 ...................................... 14 液晶顯示模塊外部接口 .................................. 15 液晶顯示控制器 KS0108....................................... 16 KS0108 的硬件特點(diǎn) ..................................... 16 KS0108 的時(shí)序 ......................................... 18 KS0108 的指令系統(tǒng) ..................................... 19 復(fù)位時(shí)序 .............................................. 21 第三章 液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................23 液晶顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................ 23 硬件電路基本框圖 ...................................... 23 液晶顯示與單片機(jī)的接口 ................................ 23 液晶顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ....................................... 23 PROTEUS 軟件及 Keil 介紹 ............................... 23 液晶顯示軟件設(shè)計(jì)要求及主要內(nèi)容 ........................ 25 液晶顯示軟件流程圖 .................................... 25 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 ....................................................28 軟件編程 ................................................... 28 Proteus 仿真 ................................................ 28 試驗(yàn)調(diào) 試 ................................................... 28 結(jié)論 ...............................................................29 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 VIII 致謝語(yǔ) .............................................................30 參考文獻(xiàn) ...........................................................31 附錄 :..............................................................32 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 IX 引 言 隨著以計(jì)算機(jī)為軸心的各種各樣信息處理裝置的誕生，為適應(yīng)這種新形勢(shì)，信息家電，網(wǎng)絡(luò)終端，廣播 通信等用途的 LCD 市場(chǎng)也將迅速擴(kuò)大。 攜式單片機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面的重要組成部分被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和顯示的儀器儀表中。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步，人類所接觸的信息量也在不斷增加。它從宏觀上看，既具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的物理 和光學(xué)向異性。有電流效應(yīng)的動(dòng)態(tài)散射型（ DS）；有加入染料的賓主彩色型（ GH） 。所以它是高信息量信息顯示的理想器件。 TFT(Thin Film Transistor)液晶即薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管液晶，是有源矩陣類型液晶顯示器 (AMLCD)中的一種，其具有更高的對(duì)比度、更豐富的色彩和更新頻率更快等特性，俗稱 “ 真彩 ” 。與 TN 型 LCD 顯著不同之處在于，它的分子排列的扭曲角加大，使其具有更適合多路驅(qū)動(dòng)的特性。 89 系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。當(dāng)P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 RST:復(fù)位輸入。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。它主要由前后偏振片、 玻璃基板 、封接邊及液晶等幾大部件組成 ??8 。 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??9 。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。其中，圖形方式為 64KB；字符方式為 4KB。在對(duì) KS0108 操作之前要查詢 BUSY 狀態(tài)，以確定是否可以對(duì) KS0108 進(jìn)行操作。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。 主要內(nèi)容 ： 液晶顯示軟件包括初始化部分和顯示應(yīng)用程序兩部分 。循環(huán)顯示，使各列一直點(diǎn)亮 ??13 。對(duì) 點(diǎn)陣 液晶顯示器件比較陌生，沒(méi)有使用的經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)的試驗(yàn)過(guò)程從硬件的電路圖到軟件編程都是一個(gè)不斷摸索的過(guò)程。 由于該模塊的指令以 R/W、 RS、數(shù)據(jù)總線的高低電平表示，可根據(jù)它與 CPU的連接求出各指令的地址，然后利用地址一數(shù)據(jù)的形式將指令發(fā)出，在一個(gè)讀 /寫周期內(nèi)，指令可送至模塊執(zhí)行。 支持硬件除錯(cuò)轉(zhuǎn)接器 (Support for Hardware debug adapters)：包括 ADI。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。 DB2~DB0 表示 0－ 7 頁(yè)，讀寫數(shù)據(jù)對(duì)頁(yè)地址沒(méi)有影響，頁(yè)地址由本指令或 RST 指令改變，復(fù)位后頁(yè)地址為 0。 ，當(dāng)在玻璃電極 上加上電壓后，在電場(chǎng)作用下，液晶的扭曲結(jié)構(gòu)消失，其旋光作用也消失，偏振光便可以直接通過(guò)，當(dāng)去掉電場(chǎng)后，液晶分子又恢復(fù)其扭曲結(jié)構(gòu)。 ，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。因此也要求每種液晶顯示器件必須使用和保存在 TS～ TL 之間的一定溫度范圍 內(nèi)，如果使用或保存溫度過(guò)低，結(jié)晶會(huì)破壞液晶顯示器件的定向?qū)?；而溫度過(guò)高，液晶會(huì)失去液晶態(tài)，也就失去了液晶顯示器件的功能。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 P3 口 ： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流?？臻e方式體制 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作 。山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 7 第二章 液晶顯示系統(tǒng)原理 AT89C51 單片機(jī) 功能原理 AT89 系列單片機(jī)的特點(diǎn) （ 1） 89 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ??6 89 系列單片機(jī)對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō)，存在下列很明顯的優(yōu)點(diǎn)： 存儲(chǔ)器 因此在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。 低端產(chǎn)品中 TN 型液晶顯示器件是最常見(jiàn)的一種液晶顯示器件。 1989 年，在東芝公司的努力下，第一臺(tái)彩色的 DSTN 顯示器正式應(yīng)用在筆記本電腦中，這次革新讓筆記本電腦用戶所面對(duì)的黑白世界瞬間進(jìn)入了真正的彩色世界。顯示的有效面積相對(duì)來(lái)說(shuō)也是比較大的。此外，在生命、醫(yī)療領(lǐng)域液晶將 更能發(fā)揮獨(dú)特的作用，成為打開(kāi)生命迷宮的一把鑰匙。熒光顯 示器件（ VFD）、輝光顯示器件、等離子顯示器件（ PDP）、液晶顯示器件（ LCD）、半導(dǎo)體顯示器件（ LED）、電致發(fā)光顯示器件（ EL）、平板場(chǎng)發(fā)射顯示器件、電泳顯示器件、電致變色顯示器件、有機(jī)電致發(fā)光器件（有機(jī) EL）、數(shù)字微鏡顯示（ DM）等都是各具特色。這種顯示所追求的目標(biāo)是清晰、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、直觀、方便、節(jié)能、攜帶信息量大、傳遞速度快。液晶顯示器 (LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn)。近幾年來(lái)被廣泛用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中 ??1 。這種顯示技術(shù)是 21 世紀(jì)植根于近代科學(xué)技術(shù)中發(fā)展起來(lái)的，是現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。因此，用途廣闊的數(shù)字顯示器件，它們都已深深地扎根于人類的生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域了。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 3 液晶作為顯示器件時(shí)，方式很多。顯示圖案的自由度也相當(dāng)大。 DSTN 是 Dual Scan Tortuosity Nomograph 的縮寫，中文稱之為 “ 雙重掃描被動(dòng)式 ” ，我們也把 DSTN 俗稱 “ 偽彩 ” 。常見(jiàn)的手表、數(shù)字儀表、電子鐘等都是 TN 型器件。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。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作并禁止其他所有不見(jiàn)工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能 ，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 ??5 。 3．偏振片 偏振片又稱偏光片，由塑料膜材料制成。這就是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法 。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。頁(yè)地址與 DDRAM 的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表 所示： 表 DDRAM 地址表 DDRAM address table C S 1 = 1C S 2 = 1Y0 1 23. . .6 26 3 01 23. . .6 2 6 3 行 號(hào)X = 0X = 7D B 0D B 7D B 0D B 7D B 0D B 0D B 7D B 7D B 0D B 0D B 0D B 0D B 0D B 0D B 0D B 0D B 7D B 7D B 7D B 7D B 7D B 7D B 7D B 70785 55 66 3 (Y Address)設(shè)置指令見(jiàn)表 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 21 表 列地址設(shè)置指令 Table Column address set instruction R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 顯示列地址（ 063） 設(shè)置了頁(yè)地址和列地址，就唯一確定了顯示 RAM 中的一個(gè)單元，這樣 MPU就可以用讀、寫指令讀出該單元中的 內(nèi)容或向該單元寫進(jìn)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。miDASLink， Atmel SAMICE， Infineon DAS,和 STLink。模塊的顯存為 128 64點(diǎn)縱向 分為 8頁(yè)，每一頁(yè)的每一列對(duì)應(yīng) 8個(gè)點(diǎn)，一次讀寫的內(nèi)容即為該 8個(gè)點(diǎn)的亮暗 ??7 。 由于本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是進(jìn)行漢字 和圖片 的顯示，所以在輸出口正確之后就進(jìn)行了漢字 和圖片 顯示程序的運(yùn)行 。首先，根據(jù)硬件原理圖將各個(gè)雙向口賦值；接著復(fù)位，調(diào)用復(fù)位信號(hào)，是在液晶顯示器在上電的一瞬間復(fù)位；在程序的開(kāi)始階段，首先要調(diào)用判斷忙子程序，如果