【正文】 [摘要 ] 本文主要 研究了單片機 AT89C51控制的 LCD 液晶顯示系統(tǒng)。 本設(shè)計實施方案是軟、硬件相結(jié)合，以軟件為基礎(chǔ)，用單片機 C 語言來進行模塊化結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計，進行各功能模塊的編寫，使程序設(shè)計的邏輯關(guān)系簡潔明了，實現(xiàn)中文顯示及上下移動和圖片顯示功能。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，例如汽車導航系統(tǒng)，攝像機，數(shù)字式照相機，便攜式電視， PDA(個人數(shù)字助理 )，娛樂 /游戲機，攝影機等有著進一步的發(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法相比的優(yōu)點。 液晶顯示器分為段式 LCD、字符型 LCD和點陣型 LCD。 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用于實時檢測和顯示的儀器儀表中。點陣型 LCD 是現(xiàn)代單片機應用系統(tǒng)中最常用的人機交互界面之一 ??1 ?！?人們生活在社會上，每時每刻都在與外部交流信息，人們隨時隨地都在通過眼、耳、鼻、舌、身從外部世界獲得信息?？梢?，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勝于其他信息來源。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是清晰、準確、實時、直觀、方便、節(jié)能、攜帶信息量大、傳遞速度快。更準確地說應該稱為現(xiàn)代顯示，是一種現(xiàn)代顯示技術(shù)。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展及社會的進步，人類所接觸的信息量也在不斷增加。人們把這種增長稱之為 “ 信息爆炸 ” 。計算機可以將人們原來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)代社會人與信息間最可靠的橋梁。 山東工商學院 2020 屆畢業(yè)論文 2 在信息顯示技術(shù)中，人們總是要對信息數(shù)字化。所以數(shù)字顯示是信息顯示的一個重要內(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）、半導體顯示器件（ LED）、電致發(fā)光顯示器件（ EL）、平板場發(fā)射顯示器件、電泳顯示器件、電致變色顯示器件、有機電致發(fā)光器件（有機 EL）、數(shù)字微鏡顯示（ DM）等都是各具特色。可以確信，現(xiàn)代顯示技術(shù)的發(fā)展必將為人類的進步、社會的發(fā)展帶來不可估量的影響。它從宏觀上看，既具有液體的流動性，又具有晶體的物理 和光學向異性。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 ，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，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，膽甾相和近晶相也開始應用在最新的顯示器件上了。顯示器件是液晶發(fā)展應用最快的一個領(lǐng)域。此外，在生命、醫(yī)療領(lǐng)域液晶將 更能發(fā)揮獨特的作用，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)。有電流效應的動態(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 ??3 是： 1. 微功耗，每個顯示字符只有幾個毫安。 2. 低壓驅(qū)動，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來說也是比較大的。 4. 液晶顯示器件屬于被動型，不發(fā)光，靠調(diào)制外界光達到顯示目的。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，不過真正運用在產(chǎn)品上還是在 1973 年。這一類液晶顯示器對動、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 1985 年東芝公司推出全球第一臺筆記本電腦時，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” 的改進增強型。 1989 年，在東芝公司的努力下，第一臺彩色的 DSTN 顯示器正式應用在筆記本電腦中，這次革新讓筆記本電腦用戶所面對的黑白世界瞬間進入了真正的彩色世界。盡管實現(xiàn)了彩色輸出， DSTN 顯示器依然存在著許多令人無法忍受的局限性，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， DSTN 顯示只能提供 EGA(640350) 分辨率，顯示出 16 種色彩。 TFT(Thin Film Transistor)液晶即薄膜場效應晶體管液晶，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 ” 。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而每個節(jié)點 都相對獨立，并可以進行連續(xù)控制。 山東工商學院 2020 屆畢業(yè)論文 5 近兩年來，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 液晶顯示器在響應時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進步，進一步拉近了與傳統(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、特殊工藝等幾個方面進行分類。而 TN、 STN 型液晶最為普通常見，應用也最為廣泛。 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） 山東工商學院 2020 屆畢業(yè)論文 6 不同種 類 液晶簡單參數(shù) ??5 如表 所示： 表 液晶簡單參數(shù) Table LCD simple parameters 項目 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 紫 /灰 黑 /白 負性 白 /黑 白 /黑 白 /藍 白 /黑 價格 最低 中 中 高 應用舉例 計數(shù)器，時鐘等 計數(shù)器，時鐘等 傳呼機，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)熟練運用 Proteus 及 Keil 軟件編程方法。山東工商學院 2020 屆畢業(yè)論文 7 第二章 液晶顯示系統(tǒng)原理 AT89C51 單片機 功能原理 AT89 系列單片機的特點 （ 1） 89 系列單片機的優(yōu)點 ??6 89 系列單片機對于一般用戶來說，存在下列很明顯的優(yōu)點： 存儲器 因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。 8051 插座兼容 89 系列單片機的引腳是和 80C51 一樣的，所以，當用 89 系列單片機取代80C51 時，可以直接去代換。 89 系列單片機采用靜態(tài)時鐘方式，所以可以節(jié)省電能，這對于降低便攜式產(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器的單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容 ??5 。 AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高 且價廉的方案。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 器 P 2 驅(qū) 動 器S P暫 存 器 1A L UP S W中 斷 系 統(tǒng)串 行 口定 時 器 / 計 時 器D P T R指令寄存器定時及控制P CP C 加 1振 蕩 器P 1 鎖 存 器P 1 驅(qū) 動 器P 3 驅(qū) 動 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 山東工商學院 2020 屆畢業(yè)論文 9 （ 2） AT89C51 單片機的特性 ??2 ： AT89C51單片機具有與 MCS51 兼容的特性， 4k 字節(jié) FLASH閃速存儲器， 1000寫 /擦循環(huán)的壽命， 10 年的數(shù)據(jù)保留時間， 128 8 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O口線， 2 個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)， 0Hz24MHz 的全靜態(tài)工作 ，三級程序存儲器鎖定 ，低功耗的閑置和掉電模式，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路?？臻e方式體制 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作 。 （ 3） AT89C51 單片機的引腳 ??2 ： AT89C51 單片機有 40 個引腳，共分為電源線，端口線和控制線三類。當P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口 ： P2 口為一 個內(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 TTL門電流，當 P2口被寫“ 1”時，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，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口 ： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電 阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 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:復位輸入。 ALE/PROG: 當訪問外部存儲器時，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， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， 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，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP: 當 /EA 保 持 低 電 平 時 ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來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。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應不接。 (5) 芯片擦除 ??4 ： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 山東工商學院 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，定時器，計數(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