【文章內(nèi)容簡介】 、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法相比的優(yōu)點。近幾年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。 液晶顯示器分為字符型 LCD 顯示模塊和點陣型 LCD 顯示模塊。字符型LCD 是一種用 5 7 點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器。點陣型液晶可顯示用戶自定義的任意符號和圖形，并可卷動顯示，它作為便攜式單片機系統(tǒng)人機交互界面的重要組成部分被廣泛應(yīng)用于實時檢測和顯示的儀器儀表中。支持漢字顯示的點陣型液晶在現(xiàn)代單片機應(yīng)用系統(tǒng)中是一種十分常用的顯示設(shè)備，漢字 BP 機、手機上的顯示屏就是點陣型 LCD。點陣型 LCD是現(xiàn)代單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的人機交互界面之一。 3 現(xiàn)實意義： 我選擇的單片機液晶顯示系統(tǒng)的開發(fā)，是基于 KS0108 液晶顯示控制器，在C8051F020 單片機實驗系統(tǒng)上實現(xiàn)。 KS0108 是點陣型液晶顯示控制器， C8051F020單片機是美國 Silabs 公司推出的完全集成的混合信號系統(tǒng)芯片 (SOC)。 利用單片機控制液晶顯示系統(tǒng)的原理，完成單片機液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計，我希望能夠觸類旁通，靈活應(yīng)用其他型號的液晶顯示控制器。將來如果有機會從事這方面的工作，要運用的液晶顯示控制器不一定是 KS0108，但這次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到的東西為此打下了良好的基礎(chǔ)，相信自己能做好這方面的工作 。 課題完成的功能 所選的單片機液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計，是在 C8051F020 系統(tǒng)實驗設(shè)備上實現(xiàn)的。C8051F020 中有內(nèi)藏 KS0108 控制器的液晶模塊 CGM12864B。 KS0108， 128 64個點陣，與行控制器 KS0107 配合使用，組成液晶顯示驅(qū)動控制系統(tǒng)。我最主要是用 KS0108 來設(shè)計圖形動態(tài)顯示。 在顯示屏上的顯示點是以字節(jié)數(shù)和位數(shù)為顯示單元的，單元內(nèi)為“ 1”的位在屏幕上反應(yīng)是亮點，為“ 0”的位不亮。在字節(jié)中能夠顯示的位數(shù)可編程設(shè)置，范圍是 1～ 16。如果小于等于 8 位，則用一個字節(jié)，每個字節(jié)的低位不起顯 示作用。例如，設(shè)置顯示單元為 6，每個字節(jié)顯示 6 位，那么屏幕上的顯示單元為 1 6 點；如果大于 8位則用兩個字節(jié)，低字節(jié)的低位不起顯示作用。屏幕上同一行的顯示單元從左到右地排列，對應(yīng)著顯示內(nèi)存中的地址是從高到低，同一列中的顯示單元從上到下，對應(yīng)顯示內(nèi)存中的地址相差一定的值，稱作行地址間隔，可用程序設(shè)置。顯示內(nèi)存（ RAM， Random Access Memory 隨機存儲器）中的地址與屏幕上的顯示位置一一對應(yīng)。在液晶顯示屏上顯示圖形實際上是將對應(yīng)的圖形顯示數(shù)據(jù)寫入顯示 RAM 的相應(yīng)位置。顯示圖形首先需要將圖形轉(zhuǎn)換為圖形 字模，然后根據(jù)該圖形的顯示位置將圖形字模寫入對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)地址。在圖形顯示過程中，按列掃描，顯示完一頁后，要送一個頁面地址加 1指令，讓單片機將數(shù)據(jù)傳送到顯示 RAM 的下一頁。除了實現(xiàn)圖形簡單的整屏顯示外，根據(jù)單片機編程控制靈活的特點，還可以實現(xiàn)圖形的左右或上下滾動。實現(xiàn)圖形左右滾屏的基本思想是讓后一列的數(shù)據(jù)寫住前一列的顯示 RAM，直至整屏都往右移一列；實現(xiàn)上下滾屏的基本思想是每顯示完整屏數(shù)據(jù)后，顯示起始行地址加 1，再顯示原整屏數(shù)據(jù)，這樣就實現(xiàn)了上下滾屏的效果。 2 單片機 與 C8051F020 單片機實驗系統(tǒng) 4 單片機技術(shù)的發(fā)展特點 自單片機出現(xiàn)至今，單片機技術(shù)已走過了近 20 年的發(fā)展路程?？v觀 20 年來單片機發(fā)展里程可以看出，單片機技術(shù)的發(fā)展以微處理器（ MPU， Microprocessor Unit）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動，表現(xiàn)出比微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。 ⑴ 單片機壽命長 一般說來，單片機開發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作 10 年、 20年；另外，與微處理器相比，單片機的長壽命表現(xiàn)在它不會像 38 48 586 等 MPU 一樣，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，更新?lián)Q代的速度越來越快，很短的時間內(nèi)就被淘汰出局。傳統(tǒng)的單片機如 68HC0 8051 等年齡已有十幾年的歷史，但產(chǎn)量仍是上升的，這是因為它們在其對相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性強，并且與之兼容的 I/O 功能模塊的擴展接口技術(shù)也層出不窮。 ⑵ 8 位、 16位與 32 位單片機共同發(fā)展 這是單片機技術(shù)發(fā)展的 另一個動向。長期以來，單片機技術(shù)的發(fā)展是以 8位機為主的。隨著移動通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭， 32位單片機應(yīng)用得到了長足的發(fā)展，而 16位單片機的發(fā)展無論從品種和產(chǎn)量方面，近年來也有較大幅度的增長。 ⑶ 單片機的速度越來越快 MPU 發(fā)展中表現(xiàn)出來的速度越來越快是以時鐘頻率越來越高為標(biāo)志的。而單片機則有所不同，為提高單片機抗干擾能力，降低噪聲，降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是單片機技術(shù)發(fā)展之追求。一些 8051 單片機兼容廠商改善了單片機的內(nèi)部時序，在不提高時鐘頻率的條 件下，使運算速度提高了許多。 ⑷ 低電壓與低功耗 自 80年代中期以來， NMOS工藝單片機逐漸被 CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝所代替，功耗得以大幅度下降，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)由 3? m工藝發(fā)展 、 、 、 、 進(jìn)而實現(xiàn)了 ? m工藝，全靜態(tài)設(shè)計使時鐘頻率從直流電到數(shù)十 MHz 任選， 都 使功耗不斷下降。幾乎所有的單片機都有 Wait、Stop 等省電運行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬。一般單片機都能在 3～ 6V 范圍內(nèi)工作，對電池供電 的單片機不再需要對電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機電源下限 由 、 、 。 ⑸ 低噪聲與高可靠性技術(shù) 為提高單片機系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片機商家在單片機內(nèi)部電路中采取了一些新的技術(shù)措施。 ⑹ OTP 與掩膜 5 OTP 是一次性寫入的單片機。過去認(rèn)為一個單片機產(chǎn)品的成熟是以投產(chǎn)掩膜型單片機為標(biāo)志的。由于掩膜需要一定的生產(chǎn)周期，而 OTP型單片機價格不斷下降，使得近年來直接使用 OTP 完成最終產(chǎn)品制造更為流行。它較之掩膜具有生產(chǎn)周期短、風(fēng)險小的特點。近年來， OTP 型單片機需量大幅度上揚，為適應(yīng)這種需求許多單片機都采用了在片編程 技術(shù)（ In system Programming）。未編程的 OTP芯片可采用裸片 Bonding 技術(shù)或表面貼裝技術(shù)，先焊在印刷板上，然后通過單片機上的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線等對單片機編程，解決了批量寫 OTP 芯片時容易出現(xiàn)的芯片與寫入器接觸不好的問題，使 OTP 的裸片得以廣泛應(yīng)用，降低了產(chǎn)品的成本。編程線與 I/O 線共用，不增加單片機的額外引腳。而一些生產(chǎn)廠商推出的單片機不再有掩膜型，全部為有 ISP 功能的 OTP。 ⑺ MTP 向 OTP 挑戰(zhàn) MTP 是可多次編程的意思。一些單片機廠商以 MTP 的性能、 OTP 的價位推出他們的單片機，如 ATMEL AVR 單片機，片內(nèi)采用 FLASH，可多次編程。華幫公司生產(chǎn)的 8051 兼容的單片機也采用了 MTP 性能， OTP 的價位。這些單片機都使用了 ISP 技術(shù)，等安裝到印刷板線路板上以后再下載程序。 C8051F020 單片機實驗系統(tǒng) C8051F020 器件是完全集成的混合信號系統(tǒng)級 MCU（微程序控制器）芯片，具有 64 個數(shù)字 I/O 引腳。下面列出了一些主要特性： 高 速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容的 CIP51 內(nèi)核 (可達(dá) 25MIPS（ Million Instructions Per Second, 每秒百萬條指令 )） 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口 (片內(nèi) ) 真正 12 位、 100ksps 的 8 通道 ADC,帶 PGA和模擬多路開關(guān) 兩個 12 位 DAC,可編程更新時序 64K 字節(jié)可在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲器 4352(4096+256)字節(jié)的片內(nèi) RAM 可尋址 64K 字節(jié)地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲器接口 硬件實現(xiàn)的 SPI、 SMBus/I2C 和兩個 UART 串行接口 5 個通用的 16位定時器 具有 5 個捕捉 /比較模塊的可編程計數(shù)器 /定時器陣列 片內(nèi)看門狗定時器、 VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器 具有片內(nèi) VDD 監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的 C8051F020 是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由用戶固件配置為使能或禁止。FLASH 存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲 ,并允許現(xiàn)6 場更新 8051 固件。 片內(nèi) FTAG 調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 MCU 進(jìn)行非侵入式 (不占用片內(nèi)資源 )、全速、在系統(tǒng)調(diào)試 .該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c、觀察點、單步及運行和停機命令。在使用 JTAG 調(diào)試時，所有的模擬和數(shù) 字外設(shè)都可全功能運行。 每個 MCU 都可在工業(yè)溫度范圍 (45Co ～ +85Co )內(nèi)用 ～ 的電壓工作。端口 I/O、 /RST、和 JTAG 引腳都容許 5V的輸入信號電壓。 C8051020 為 100腳 TQFP 封裝 (見圖 )。 圖 C8051F020原理框架 CIP51TM CPU 與 8051 完全兼容 C8051F020 系列器件使用 Cygnal 的專利 CIP51 微控制器內(nèi)核。 CIP51 與MCS51TM 指令集完全兼容 ,可以使用標(biāo)準(zhǔn) 803x/805x的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。 CIP51 內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn) 8052 的所有外設(shè)部件，包括 5個 16 位的計數(shù)器 /定時器、兩個全雙工 UART、 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM、 128 字節(jié)特殊功能寄存器 (SFR)地址空間及 8/4 個字節(jié)寬的 I/O 端口。 速度提高 CIP51采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提7 高。在一個 標(biāo)準(zhǔn)的 8051 中，除 MUL和 DIV 以外所有指令都需要 12或 24個系統(tǒng)時鐘周期，最大系統(tǒng)時鐘頻率為 12～ 24MHz。而對于 CIP51 內(nèi)核， 70％的指令的執(zhí)行時間為 1或 2個系統(tǒng)時鐘周期，只有 4條指令的執(zhí)行時間大于 4個系統(tǒng)時鐘周期。 增加的功能 C8051F202 系列 MCU 在 CIP51 內(nèi)核和外設(shè)有幾項關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。 擴展的中斷系統(tǒng)向 CIP51提供 22個中斷源 (標(biāo)準(zhǔn) 8051 只有 7個中斷源 )，允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器，一個中斷驅(qū)動的系統(tǒng)需要較小的 MCU干預(yù)， 因而有更高的執(zhí)行效率。在設(shè)計一個多任務(wù)實時系統(tǒng)時，這些增加的中斷源是非常有用的。 MCU 可有多達(dá) 7個復(fù)位源：一個片內(nèi) CDD監(jiān)視器、一個看門狗定時器、一個時鐘丟失檢測器、一個由比較器 0提供的電壓檢測器、一個軟件強制復(fù)位、 CNVSTR引腳及 /RST 引腳。 MCU 內(nèi)部有一個獨立運行的時鐘發(fā)生器 ,在復(fù)位后被默認(rèn)為系統(tǒng)時鐘。如果需要 ,時鐘源可以在運行時切換到外部振蕩器，外部振蕩器可以使用晶體、陶瓷諧振器、電容、 RC 或外部時鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘。 片內(nèi)存儲器 CIP51 有標(biāo)準(zhǔn)的 8051 程序和數(shù)據(jù)地址配置。它包括 256 字 節(jié)的數(shù)據(jù) RAM,其中高 128 字節(jié)為雙映射。用間接尋址訪問通用 RAM 的高 128 字節(jié)，用直接尋址訪問 128 字節(jié)的 SFR 地址空間。數(shù)據(jù) RAM的低 128字節(jié)可用直接或間接尋址方式訪問。前 32個字節(jié)為 4 個通用寄存器區(qū)，接下來的 16個字節(jié)既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。 MCU的程序存儲器包含 64K字節(jié)的 FLASH。該存儲器以 512字節(jié)為一個扇區(qū)，可以在系統(tǒng)編程，且不需要特別的編程電壓。從 0xFE00 到 0xFFFF 的 512字節(jié)被保留，由工廠使用。還有一個位于地址 0x10000～ 0x1007F 的 128 字節(jié)的扇區(qū)，該扇子區(qū) 可作為一個小的軟件常數(shù)表使用。圖 MCU系統(tǒng)的存儲器結(jié)構(gòu)。 8 圖 片內(nèi)存儲器組織 JTAG 調(diào)試和邊界掃描 C8051F020 系列具有片內(nèi) JTAG 邊界掃描和調(diào)試電路，通過 4 腳 JTAG 接口并使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)中的產(chǎn)品器件就可以進(jìn)行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試。該 JTAG接口完全符合 ，為生產(chǎn)和測試提供完全的邊界掃描功能。 Cygnal 的調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c、觀察點、堆棧指示器和單步執(zhí)行。不需要額外的目標(biāo) RAM、程序存儲器、定時器或通信通道。在調(diào)