【正文】 致 謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄1 RS232C接口標(biāo)準(zhǔn)詳解 33附錄2 The RS232C 36附錄3 液晶顯示模塊SMC1602A字庫 40附錄4 軟件程序 41附錄5 整機(jī)原理圖 45第1章 緒論 立題背景 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)不斷的進(jìn)步，人們對公共傳媒質(zhì)量的要求越來越高。本文撰寫的主導(dǎo)思想是軟、硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來進(jìn)行各功能模塊的編寫。正文中首先簡單描述系統(tǒng)硬件工作原理，且附以系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖，并介紹了單片機(jī)微處理器的發(fā)展史，論述了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過程, 并具體描述了STC89C5SMC1602A及MAX232外接電路接口的軟、硬件調(diào)試。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡潔明了。首先在緒論中介紹了本課題的課題背景、研究意義及完成的功能。摘 要LCD液晶顯示已經(jīng)是人機(jī)界面的關(guān)鍵技術(shù)。本文對基于單片機(jī)的LCM液晶顯示模塊控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。本系統(tǒng)是以單片機(jī)C語言來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。其次闡述了程序的流程和實(shí)現(xiàn)過程。最后對我所開發(fā)的用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)LCD液晶顯示器控制原理的設(shè)計(jì)思想和軟、硬件調(diào)試作了詳細(xì)的論述。近幾年來LCD液晶顯示器正走進(jìn)我們的生活。近年來隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月異地更新。其控制系統(tǒng)已能夠取代復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，單片機(jī)以軟件編程來實(shí)現(xiàn)電子線路的外圍控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。 目的和意義LCD液晶顯示已經(jīng)是人機(jī)界面的關(guān)鍵技術(shù)。首先在緒論中介紹了本課題的課題背景、研究意義及完成的功能。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡潔明了。正文中首先簡單描述系統(tǒng)硬件工作原理，且附以系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖，并介紹了單片機(jī)微處理器的發(fā)展史，論述了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過程, 并具體描述了STC89C5SMC1602A液晶顯示及MAX232外接電路接口的軟、硬件調(diào)試。本文撰寫的主導(dǎo)思想是軟、硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來進(jìn)行各功能模塊的編寫。 主要技術(shù)指標(biāo)主要功能：能用單片機(jī)控制液晶顯示，可用于廣告標(biāo)語等應(yīng)用場合。在數(shù)字電路和單片機(jī)之間采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)液晶顯示。硬件電路基本框圖如圖21所示。采用的是 宏晶科技的STC89系列單片機(jī)STC89C52，對液晶顯示電路起中央處理及外圍控制作用。HD44780具有簡單而功能強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)、閃爍等功能，與MCU之間的數(shù)據(jù)傳輸可采用8位并行傳輸。（3）液晶顯示電路:本電路采用液晶顯示模塊SMC1602A。（4）時(shí)鐘振蕩電路:為單片機(jī)各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn)。（5）復(fù)位電路:是單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，是單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。 （6）整機(jī)電源:采用3A整流橋和7805集成三端穩(wěn)壓器組成穩(wěn)壓電源。 單片機(jī) 單片機(jī)模塊方案的比較與確定單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)。方案二：STC89C52RC特點(diǎn)：完全兼容ATMEL公司的51單片機(jī)，除了和AT89S52相同的內(nèi)部資源外，它內(nèi)部還具有1280字節(jié)的SRAM、8K字節(jié)的Flash程序存儲器28K字節(jié)的ISP引導(dǎo)碼、片內(nèi)自帶EEPROM、看門狗、雙數(shù)據(jù)指針等。STC單片機(jī)出廠時(shí)就已經(jīng)完全加密，無法解密，采用ISP/IAP機(jī)制寫入程序，用戶可直接通過串口對單片機(jī)編程，調(diào)試方便。 單片機(jī)簡介STC89C52系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇。：～(5V單片機(jī))/～(3V單片機(jī))。：4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字節(jié)。（32/36個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉 （普通8051 傳統(tǒng)I/O口）P0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。 功能。，外部晶體20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路。，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。：0～75℃/40～+85℃。 單片機(jī)的引腳STC89C52單片機(jī)芯片為40個(gè)引腳，CMOS工藝制造的芯片采用雙列直插（DIP）方式封裝，其引腳示意圖如圖23所示。下面結(jié)合圖23來介紹各引腳的功能。時(shí)鐘引腳 兩個(gè)時(shí)鐘引腳XTALXTAL2外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個(gè)振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號。（1）XTAL1（19腳）:接外部石英晶體的一端。（2）XTAL2（18腳）:接外部晶體的另一端。來自反向振蕩器的輸出。（1）RST/VPD（9腳） RST即為RESET，是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。在單片機(jī)正常工作時(shí)。當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障，降低到規(guī)定值的低電平或掉電時(shí)，該引腳將+5V電源自動(dòng)接入RST端，為內(nèi)部RAM提供備用電源，以保證片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失，從而使單片機(jī)在復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。應(yīng)當(dāng)注意的是，每當(dāng)MCS51訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)（即執(zhí)行的是MOVX指令），在兩個(gè)機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個(gè)ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。在對片內(nèi)EPROM型單片機(jī)編程寫入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。 （3）（Program Strobe Enable,29腳）程序存儲器允許輸出控制端，低電平有效。此腳接外部程序存儲器的OE（輸出允許端）。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。當(dāng)腳為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器，但在PC超過OFFFH（4Kbyte地址范圍，對8051,8751）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。對于8031，因其無內(nèi)部程序存儲器，所以該腳必須接地。在對EPROM型單片機(jī)8751片內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，用于施加較高的編程電壓。I/O口引腳（1）P0口（39腳～32腳）:～。當(dāng)接有外部存儲器或擴(kuò)展I/O接口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。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外部必須被拉高。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。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。當(dāng)P2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入/輸出或第二功能。采用內(nèi)部時(shí)鐘方式時(shí)，如圖24(a)所示。（a） 內(nèi)部振蕩器方式 （b） 外部振蕩器方式圖23 MCS—51單片機(jī)時(shí)鐘產(chǎn)生方式振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，～12MHz之間任選，電容CC2可在5～30pF之間選擇，電容的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用。外部振蕩信號通過XTAL2端直接接至內(nèi)部時(shí)鐘電路，這時(shí)內(nèi)部反相放大器的輸入端XTAL1端應(yīng)接地。本電路選用的是內(nèi)部振蕩器方式，如圖24(a）所示。最重要的是此電路易于調(diào)試，而且精度高。電路如圖25所示。 MCS—51單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RST/VPD端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作（一般復(fù)位正脈沖寬度大于10ms）。上電復(fù)位是在單片機(jī)接通電源時(shí)，對單片機(jī)的復(fù)位。在上電瞬間RST/VPD端與VCC電位相同，隨著電容上電壓的逐漸上升，RST/VPD端電位逐漸下降。復(fù)位電路的阻容參數(shù)通常由實(shí)驗(yàn)調(diào)整。圖25（b）為既可進(jìn)行上電自動(dòng)復(fù)位，也可外部手動(dòng)復(fù)位的電路示意圖，R1可取200Ω左右。本電路采用的是按鍵電平復(fù)位電路，復(fù)位電路比上電復(fù)位電路在應(yīng)用上更加直觀、方便、易于實(shí)現(xiàn)及切換。液晶所具有的各向異性、低彈性常數(shù)及流體特征等特異性能使液晶具有豐富多彩、有趣有用的電光(熱光)效應(yīng)。液晶顯示器件（LCD）是一種平板薄型顯示器件，其驅(qū)動(dòng)電壓很低、工作電流極小，與CMOS電路結(jié)合起來可以組成微功耗系統(tǒng)，廣泛地用于電子鐘表、電子計(jì)算器、各種儀器和儀表中。英文名稱叫“LCD Module”，簡稱“LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。特別是點(diǎn)陣型液晶顯示器件，使用者更是會(huì)感到無從下手。這是一種由段型液晶顯示器件與CPU專用的集成電路組裝成一體的功能部件，只能顯示數(shù)字和一些標(biāo)識符號。由于達(dá)些設(shè)備體積小，所以盡可能不將顯示部分設(shè)計(jì)成單獨(dú)的部件，即使一些應(yīng)用領(lǐng)域需要單獨(dú)的顯示組件，那么也應(yīng)該使其除具有顯示功能外，還應(yīng)具有一些信息接收、處理、存儲傳遞等功能，由于它們具有某種通用的、特定的功能而受市場的歡迎。（1）計(jì)數(shù)模塊這是一種由不同位數(shù)的七段型液晶顯示器件與譯碼驅(qū)動(dòng)器，或再加上計(jì)數(shù)器裝配成的計(jì)數(shù)顯示部件。目前我國市場上能夠見到的主要產(chǎn)品有由CD4055譯碼驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的單位液晶顯示器件顯示模塊，以及由ICM72ll，ICM7231，ICM7232，CDl4543，UPDl45001，HD44100等集成電路與相應(yīng)配套的液晶顯示器件組裝成的4位、6位、8位、10位、12位、16位計(jì)數(shù)模塊。它們的輸人端口有的僅是BCD碼接口形式，有的是BCD碼加選通端輸人接口形式，還有的是可直接與串行、并行口相接的接口形式等等，如需要計(jì)算或記錄一串?dāng)?shù)字，還必須配置相應(yīng)的電路，當(dāng)然也有將計(jì)數(shù)電路配好在模塊上的產(chǎn)品。固此，在選用時(shí)要注意其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一般來說，這種計(jì)數(shù)模塊大都由斑馬導(dǎo)電橡膠條、塑料(或金屬)壓框和PCB板將液晶顯示器件與集成電路裝配在一起而成。注意電源：一臺設(shè)備應(yīng)盡量使用統(tǒng)一的電源，常見的液晶顯示器件計(jì)數(shù)模塊有單電源型和雙電源型，有5V和9V等不同規(guī)格。由于所用的集成電路中具有A/D轉(zhuǎn)換功能，所以可以將輸入的模擬量電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量顯示出來。計(jì)量模塊所用的集成電路型號主要有ICL710ICL711ICL712ICL713ICL713ICL7129等，這些集成電路的功能、特性決定了計(jì)量模塊的功能和特性。經(jīng)計(jì)量部門批準(zhǔn)在產(chǎn)品上貼有計(jì)量合格證。聲于它沒有成品鐘表的外殼，所以稱之為計(jì)時(shí)模塊。而計(jì)數(shù)模塊每位數(shù)字均是連續(xù)排列的。它是由點(diǎn)陣字符液晶顯示器件和專用的行、列驅(qū)動(dòng)器、控制器及必要的連接件，結(jié)構(gòu)件裝配而成的，可以顯示數(shù)字和西文字符。一般該種模塊最少也可以顯示8位1行或16位l行以上的字符。每組為1位，每位間有一點(diǎn)的間隔，每行間也有一行的間隔，所以不能顯示圖形，其規(guī)格主要如下：8位 1行；2行16位 1行；2行；4行20位 1行；2行；4行24位 1行；2行；4行32位 1行；2行；4行40位 1行；2行；4行　　一般在模塊控制、驅(qū)動(dòng)器內(nèi)具有已固化好192個(gè)字符字模的字符庫CGROM，還具有讓用戶自定義建立專用字符的隨機(jī)存儲器CGRAM，允許用戶建立8個(gè)57點(diǎn)陣的字符。因此可以顯示了連續(xù)、完整的圖形。（1）行、列驅(qū)動(dòng)型這是一種必須外接專用控制器的模塊，其模塊只裝配有通用的行、列驅(qū)動(dòng)器，這種驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上只有對像素的一般驅(qū)動(dòng)輸出端，而輸入端一般只有4位以下的數(shù)據(jù)輸入端、移位信號輸人端、鎖存輸人端、交流信號輸人端等，如HD44100，IID66100等。該種模塊數(shù)量最多，最普遍。（2）行、列驅(qū)動(dòng)控制型這是一種可直接與計(jì)算機(jī)接口，依靠計(jì)算機(jī)直接控制驅(qū)動(dòng)器的模塊。對于像素?cái)?shù)量不大，整機(jī)功能不多，對計(jì)算機(jī)軟件的編程又很熟悉的用戶非常適用。（3）行、列控制型　　這是一種內(nèi)藏控制器型的點(diǎn)陣圖形模塊。這種模塊不僅裝有如第一類的行、列驅(qū)動(dòng)器，而且也裝配有如T6963C等的專用控制器。這種控制器具有自己一套專用的指令，并具有自己的字符發(fā)生器CGROM。這種模塊使用戶擺脫了對控制器的設(shè)計(jì)、加工、制作等一系列工作，又使計(jì)算機(jī)避免了對顯示器的繁瑣控制，節(jié)約了主機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部資源。每一個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。目前常用的有16字1行、16字2行、20字2行和40字2行等字符模組。本文以16字2行（簡稱162）點(diǎn)陣字符液晶模塊SMC1602A。162點(diǎn)陣字符液晶模塊（LCM）特性如下：（1）+5V電壓，反視度（明暗對比度）可調(diào)整；（2）內(nèi)含振蕩電路，系統(tǒng)內(nèi)含重置電路；（3）數(shù)據(jù)顯示用DDRAM共有80個(gè)字節(jié)；（4）提供提供各種控制命令。 點(diǎn)陣字符液晶模塊（LCM）內(nèi)部結(jié)構(gòu)LCM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為：LCD控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示裝置三個(gè)部分，如圖26所示。HD44780集驅(qū)動(dòng)器與控制器于一體，是專用于字符顯示的液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)集成電路。表23 顯示模式設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置162 顯示,57 點(diǎn)陣,8 位數(shù)據(jù)接口② 顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置見表24。S=0 當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示不移動(dòng)（2） 數(shù)據(jù)控制控制器內(nèi)部設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)地址指針，帶有808 位（80字節(jié)）的RAM緩沖區(qū)，對應(yīng)關(guān)系如圖28所示。輸入端采用9V直流穩(wěn)壓電源。78系列集成穩(wěn)壓器是一種有廣泛用途的三端集成穩(wěn)壓器。其內(nèi)部設(shè)置了過流、過熱及調(diào)整管安全區(qū)保護(hù)電路，所以芯片使用安全可靠。 圖213電源供電電路 LED與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 圖214 液晶顯示電路本課題的整機(jī)電路原理圖見附錄1所示。主要介紹了162字符型液晶顯示電路的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。其次重點(diǎn)介