【正文】 [摘要 ] 本文主要 研究了單片機(jī) AT89C51控制的 LCD 液晶顯示系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)實(shí)施方案是軟、硬件相結(jié)合，以軟件為基礎(chǔ)，用單片機(jī) C 語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行模塊化結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行各功能模塊的編寫，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系簡(jiǎn)潔明了，實(shí)現(xiàn)中文顯示及上下移動(dòng)和圖片顯示功能。而且如今 LCD發(fā)展方向不僅在于大屏幕，而且在中小屏幕方面，例如汽車導(dǎo)航系統(tǒng)，攝像機(jī)，數(shù)字式照相機(jī)，便攜式電視， PDA(個(gè)人數(shù)字助理 )，娛樂 /游戲機(jī)，攝影機(jī)等有著進(jìn)一步的發(fā)展。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)。 液晶顯示器分為段式 LCD、字符型 LCD和點(diǎn)陣型 LCD。 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。點(diǎn)陣型 LCD 是現(xiàn)代單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的人機(jī)交互界面之一 ??1 ?！?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)隨地都在通過眼、耳、鼻、舌、身從外部世界獲得信息。可見，最大量的信息是通過眼睛獲取的。又如， “ 百聞不如一見 ” 也是說視覺信息的重要遠(yuǎn)勝于其他信息來(lái)源。這種將各種信息轉(zhuǎn)化為視覺信息的過程就稱之為顯示，這種轉(zhuǎn)化技術(shù)就稱之為顯示技術(shù) ??2 。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。更準(zhǔn)確地說應(yīng)該稱為現(xiàn)代顯示，是一種現(xiàn)代顯示技術(shù)。 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。人們把這種增長(zhǎng)稱之為 “ 信息爆炸 ” 。計(jì)算機(jī)可以將人們?cè)瓉?lái)一生處理不完的信息在幾秒鐘內(nèi)處理完畢。顯示技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)人與信息間最可靠的橋梁。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 2 在信息顯示技術(shù)中，人們總是要對(duì)信息數(shù)字化。所以數(shù)字顯示是信息顯示的一個(gè)重要內(nèi)容。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?？梢源_信，現(xiàn)代顯示技術(shù)的發(fā)展必將為人類的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)不可估量的影響。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。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。 正是由于存在著各向異性，所以在定溫度區(qū)域內(nèi)，呈液晶態(tài)時(shí) ，分子之間的作用是使其分子呈現(xiàn)有序排列。 目前，廣泛用于顯示器件上的液晶叫列相。不過，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膽甾相和近晶相也開始應(yīng)用在最新的顯示器件上了。顯示器件是液晶發(fā)展應(yīng)用最快的一個(gè)領(lǐng)域。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，成為打開生命迷宮的一把鑰匙。最常見的液晶顯示器件（ LCD）屬于扭曲相列型 (TN)。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） 。還有正在開發(fā)的后起之秀鐵電型（ FE）及 MLC、 LCOS 等等 ??1 。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) 90176。玻璃外面前后再配上正交偏振片。 這種顯示器件的最大特點(diǎn) ??3 是： 1. 微功耗，每個(gè)顯示字符只有幾個(gè)毫安。 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。顯示的有效面積相對(duì)來(lái)說也是比較大的。 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。所以它是高信息量信息顯示的理想器件。所以其生產(chǎn)成本不高。 液晶顯示器發(fā)展史 液晶顯示技術(shù)最早于 1968 年問世，不過真正運(yùn)用在產(chǎn)品上還是在 1973 年。這一類液晶顯示器對(duì)動(dòng)、靜態(tài)影像的顯示表現(xiàn)都不好。 在其后的 10年間，液晶顯示器技術(shù)發(fā)展的十分緩慢，當(dāng) 1985 年?yáng)|芝公司推出全球第一臺(tái)筆記本電腦時(shí)，液晶顯示器立即與筆記本電腦融為一體，頻繁地“ 拋頭露面 ” 。 一年后，（ STN）液晶顯示器出現(xiàn)了， STN 是 “Super Twisted Nematic” 的縮寫，從字面上我們就可以知道 “Super Twisted Nematic” 是 “Twisted Nematic” 的改進(jìn)增強(qiáng)型。 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。盡管實(shí)現(xiàn)了彩色輸出， DSTN 顯示器依然存在著許多令人無(wú)法忍受的局限性，由于視角狹小、圖像品質(zhì)較差、分辨率和彩色深度低等缺點(diǎn)， DSTN 顯示只能提供 EGA(640350) 分辨率，顯示出 16 種色彩。 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 ” 。由于每個(gè)像素都可以通過點(diǎn)脈沖直接控制，因而每個(gè)節(jié)點(diǎn) 都相對(duì)獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 5 近兩年來(lái)，隨著 TFT 制造技術(shù)的逐漸完善，產(chǎn)品成品率的提高， TFT 的價(jià)格下降了許多，加上一些新技術(shù)的出現(xiàn)，使得 TFT 液晶顯示器在響應(yīng)時(shí)間、對(duì)比度、亮度、可視角度方面有了很大的進(jìn)步，進(jìn)一步拉近了與傳統(tǒng) CRT 顯示器的差距。 以上。 1．常用液晶的種類： 液晶產(chǎn)品可根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性、顯示方式、特殊工藝等幾個(gè)方面進(jìn)行分類。而 TN、 STN 型液晶最為普通常見，應(yīng)用也最為廣泛。 低端產(chǎn)品中 TN 型液晶顯示器件是最常見的一種液晶顯示器件。一般來(lái)講，只要是筆段式的液晶顯示器大都是采用 TN 型液晶顯示材料。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。 2．液晶種類 ??4 如圖 所示： 圖 液晶種類圖表 Fig. The chart of LCD type 液 晶 顯 示 器 無(wú)源方式 有源方式 TN（扭曲向列型） HTN（高扭曲向列型） STN（超扭曲向列型 ） FTN（格式化超扭曲向列型） DTFD（數(shù)字化薄膜二極管） TFT（薄膜二極管） 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 6 不同種 類 液晶簡(jiǎn)單參數(shù) ??5 如表 所示： 表 液晶簡(jiǎn)單參數(shù) Table LCD simple parameters 項(xiàng)目 TN LCD HTN LCD STN LCD FTN LCD 名稱 扭曲向列型 高扭曲向列型 超扭曲向列型 格式化扭曲 向列型 液晶分子扭曲角度 90176。 210176。 210176。 對(duì)比度 可接受 好 良 優(yōu) 占空比 靜態(tài) ~1/16 1/8~1/16 1/16~更高 1/64~更高 顯示 正性 黑 /白 黑 /白 紫 /黃綠 藍(lán) 紫 /灰 黑 /白 負(fù)性 白 /黑 白 /黑 白 /藍(lán) 白 /黑 價(jià)格 最低 中 中 高 應(yīng)用舉例 計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘等 計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘等 傳呼機(jī)，記事本等 手提式電腦 等 本文的主要工作 本文的主要工作是： (1)掌握液晶顯示器件原理及液晶控制器 LS0108。 (3)熟練運(yùn)用 Proteus 及 Keil 軟件編程方法。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，存在下列很明顯的優(yōu)點(diǎn)： 存儲(chǔ)器 因此在系統(tǒng)的開發(fā)過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)的開發(fā)周期。 8051 插座兼容 89 系列單片機(jī)的引腳是和 80C51 一樣的，所以，當(dāng)用 89 系列單片機(jī)取代80C51 時(shí)，可以直接去代換。 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。而且隨用戶的需要和發(fā)展，還可以進(jìn)行修改，使系統(tǒng)不斷追隨用戶的最新要求。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié) 閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容 ??5 。 AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高 且價(jià)廉的方案。R A M 地 址寄 存 器R A MA C C暫 存 器 2B 寄 存 器P 0 鎖 存 器 P 2 鎖 存 器E P R O M或 R O M1 6 位 地 址 寄 存 器緩 沖 器P 0 驅(qū) 動(dòng) 器 P 2 驅(qū) 動(dòng) 器S P暫 存 器 1A L UP S W中 斷 系 統(tǒng)串 行 口定 時(shí) 器 / 計(jì) 時(shí) 器D P T R指令寄存器定時(shí)及控制P CP C 加 1振 蕩 器P 1 鎖 存 器P 1 驅(qū) 動(dòng) 器P 3 驅(qū) 動(dòng) 器P 3 鎖 存 器X T A L 1 X T A L 2P 1 . 0 ~ P 1 . 7P 3 . 0 ~ P . 7R E SE AA L EP S E NV C CG N DP 0 . 0 ~ P 0 . 7P 2 . 0 ~ 2 . 7圖 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 The internal structure of AT89C51 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 9 （ 2） AT89C51 單片機(jī)的特性 ??2 ： AT89C51單片機(jī)具有與 MCS51 兼容的特性， 4k 字節(jié) FLASH閃速存儲(chǔ)器， 1000寫 /擦循環(huán)的壽命， 10 年的數(shù)據(jù)保留時(shí)間， 128 8 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O口線， 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)， 0Hz24MHz 的全靜態(tài)工作 ，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ，低功耗的閑置和掉電模式，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？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 。 （ 3） AT89C51 單片機(jī)的引腳 ??2 ： AT89C51 單片機(jī)有 40 個(gè)引腳，共分為電源線，端口線和控制線三類。當(dāng)P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口 ： P2 口為一 個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 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。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST:復(fù)位輸入。 ALE/PROG: 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。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。 /EA/VPP: 當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。 (5) 芯片擦除 ??4 ： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 12 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 液晶顯示器件原理 LCD 的基本構(gòu)造 液晶顯示器件從結(jié)構(gòu)上說，屬于平板顯示器件。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 。 典型液晶顯示器件基本結(jié)構(gòu)如 圖 所示。表面蒸鍍有一層 In