【正文】 介紹了單片機(jī)在液晶顯示中的應(yīng)用及其功能。本課題也將主要實現(xiàn)以下功能：在 51 單片機(jī)上運行 C51 程序，通過單片機(jī)與液晶模塊之間的接口電路，控制液晶模塊，顯示需要的內(nèi)容，并控制顯示的格式。它是可移植的，應(yīng)用廣泛，具有很強(qiáng)的代表性。 （ 1） CM即微型計算機(jī)（ Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上， Intel 公司功不可沒。它所涉及的領(lǐng)域與對 象系統(tǒng)有關(guān)，因此，發(fā)展 MCU 的重任不可避免也有其客觀因素。 Hilips 公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將 MCS51 從單片機(jī)微型計算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。 （ 3）單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決：因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了 SOC 化趨勢。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 （ 1）第一階段（ 19761978）：單片機(jī)的控索階段。MCS48 的推測是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有 Motorola、 Zilog 等，都取得了滿意的效果。 （ 2）第二階段（ 19781982）單片機(jī)的完善街 道。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 MCS51 設(shè)置了經(jīng)典的 8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括 8 位數(shù)據(jù)總線、 16 位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。 ③體現(xiàn)工控特性的位地址和位操作方式。 3 （ 3）第三階段（ 19821990）： 8 位膽瓶機(jī)的鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。隨著 MCS51 系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競相使用 80C51 為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢是進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。 單片機(jī)的分類 單片機(jī)作為計算機(jī)發(fā)展的一個重要領(lǐng)域，應(yīng)用一個較科學(xué)的分類方法。 （ 1）通用型專用型 這是按單片機(jī)使用范圍來區(qū)分的。 （ 2）總線型 /非總線型 這是按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分的。 （ 3）控制型 /家電型 這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。例如， 80C51 類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。就是其注冊和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺計算機(jī)。其中，地址總線的作用是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時提供地址， CPU 通過它們將地址輸出到存儲器或 I/O接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在 CPU 與存儲器或 I/O 接口之間，或存儲器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括 CPU 發(fā)出的控制總線信號線和外部送入 CPU 的應(yīng)答信號線等。單片機(jī)主要有如下特點： （ 1） 有優(yōu)異 的性能價格比。 （ 3） 控制功能強(qiáng)。 （ 5） 外部總線增加了 IC等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。 單片機(jī)的應(yīng)用 由于單片機(jī)具有顯著的有點，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。 （ 2） 單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。單片機(jī)作為產(chǎn)品鐘的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等有點，可大大提高及其的自動化、智能化程度。例如，在工業(yè)測控、航天測控、尖端武器、機(jī)器人等各種實時控 制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器。 （ 4） 單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，通常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息實時的測量和控制。 （ 5） 單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用 自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，入洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能呢，倍受人們喜愛。 綜合前述，單片機(jī)已成為計算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法實現(xiàn)了。 1. 線段的顯示：點陣圖形液晶由 M行 xN列個顯示單元組成。例如，屏的第一 行的亮暗由 RAM區(qū)的 000H00FH的 16個字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng) (000H)=FFH時，則屏的左上角顯示一條短亮線，長度為 8個點；當(dāng) (3FFH)=FFH時，則屏的右下角顯示一條短亮線，長度為 8個點。這就是線段的顯示，它也是液晶顯示的基本原理。一個字符由6x8或 8x8這樣的點陣組成，要正確顯示，必須要找到和屏上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8個字節(jié)，并且要使每個字節(jié)的不同的位為“ 1”，其他的位為“ 0”，為“ 1”的點亮，為“ 0”的點暗，通過明暗的變化顯示某個字符?？梢宰尶刂破鞴ぷ髟谖谋痉绞?，根據(jù)在液晶上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。首先需要獲得待顯示的漢字的點陣碼，每個漢字， 32B，分左右兩半部分，各占 16B，左邊為 5，?，右邊為 6，?，根據(jù)在液晶上開始顯示的行列號以及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM所對應(yīng)的地址，然后設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一個字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二字節(jié)，換行按列對齊，送第三字 節(jié)，直到 32B顯示完成，這樣就可以在液晶上得到一個完整的漢字。從廣義上說，凡是由液晶顯示器件和集成電路裝配在一起的部件都屬于“模塊”，但實際上我們通常所說的“模塊”主要是指點陣液晶顯示器件裝配的點陣液晶顯示模塊，特別因為是點陣液晶顯示器件產(chǎn)品除某些專用大批量的一些品種 (如翻譯機(jī)、通訊用 )，生產(chǎn)廠家是直接向用戶供應(yīng)液晶顯示器件外，幾乎所有通用型點陣液晶顯示器件 都是加工成模塊后才供給用戶的，所以很容易形成“液晶模塊”就是“點陣液晶模塊”的誤解。段型液晶顯示器件大多應(yīng)用在便攜、袖珍設(shè)備上。常見的的數(shù)顯液晶顯示模塊有以下幾種。它具有記錄、處理、顯示數(shù)字的功能。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)然也有將計數(shù)電路配好在模塊上的產(chǎn)品。固此，在選用時要注意其結(jié)構(gòu)特點，一般來說，這種計數(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)該盡量使用統(tǒng)一的電源，常見的液 晶顯示器件計數(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。計量模塊所用的集成電路型號主要有 ICL710 ICL711 ICL712ICL713 ICL713 ICL7129等，這些集成電路的功能、特性決定了計量模塊的功能和特性。經(jīng)計量部門批準(zhǔn)在產(chǎn)品上貼有計量合格證。聲于它沒有成品鐘表的外殼，所以稱之為計時模塊。由于不少計時模塊還具有定時、控制功能，因此這類模塊可廣泛裝配到一些加電、設(shè)備上，如收錄機(jī)、 CD機(jī)、微波爐、電飯煲等電器上。 9 顯示質(zhì)量高 ：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器 (CRT)那樣需要不斷刷新亮點。數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更簡單操作也更加方便。 功率消耗?。合啾榷?，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC上因而耗電量比其他顯示器件也要小很多。 數(shù)顯液晶模塊是一種由段型液晶顯示器件 與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：點陣字符液晶模塊是由點陣字符液晶顯示器件和專用的行列驅(qū)動器，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，但不能顯示圖形；點陣圖形液晶模塊的點陣像素連續(xù)排列，行和列在排布中均沒有空隔，不僅可以顯示字符，而且也可以顯示連續(xù)、完整的圖形。選擇點陣圖形液晶模塊時，有 3種類型可供選擇：行列驅(qū)動型、行列驅(qū)動控制型和行列控制型。 、列驅(qū)動型 ：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)動器，這種驅(qū)動器實際上只有對像素的一般驅(qū)動輸出端，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．此種模塊必須外接控制電路，如 HD61830， SEDl330等才能與計算機(jī)連接．該種模塊數(shù)量最多，最普遍。這類模塊所用的列驅(qū)動器具有 I/O總線數(shù)據(jù)接口，可以將模塊直接掛在計算機(jī)的總線上，省去了專用控制器，因此對整機(jī)系統(tǒng)降低成本有好處。不過它會占用你系統(tǒng)的部分資源。也是比較受歡迎的一種類型．這種模塊不僅裝有如第一類的行、列驅(qū)動器，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．用戶必須熟悉這種控制器的詳細(xì)說明書，才能進(jìn)行撮作。 行列驅(qū)動型模塊需要外接專用控制器的模塊，模塊只裝配有通用的行列驅(qū)動器，這種驅(qū)動器實際上只有對像素的一般驅(qū)動輸出端；行列驅(qū)動控制型模塊是依靠計算機(jī)直接控制 驅(qū)動的，模塊所用的列驅(qū)動器具有 I／ O總線數(shù)據(jù)接口，可以將模塊直接掛在單片機(jī)的總線上，這種模塊在使用時可以省去專用的控制器；行列控制型模塊采用內(nèi)藏控制器的驅(qū)動方式，控制器是液晶驅(qū)動器與單片機(jī)的接口，它以最簡單的方式受控于單片機(jī)，接收并反饋單片機(jī)的各種信息，具有自己一套專用的指令，并具有自己的字符發(fā)生器。 11 第三章 硬件電路設(shè)計 對于任何一個單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā) 而言，幾乎都可以分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。 器件選取 器件的選取是系統(tǒng)硬件設(shè)計的基礎(chǔ)和前提，它關(guān)系到整個系統(tǒng)的設(shè)計、功能的實現(xiàn)以及成本的控制等，所以應(yīng)該全面而慎重地考慮。 單片機(jī)選用常用的 Atmel 公司的 89C52 即可，功能上滿足要求，而且價格便宜，獲取渠 道方便。 電源模塊 在一般情況下，液晶器件的驅(qū)動需要兩種不同的電源電壓，一種是 +5V(工作電壓 )， 一種是 10V(背景光對比度調(diào)節(jié)電壓 )。液晶電源電路的作用就是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成這兩種電壓信號輸出，為液晶顯示 模 塊提供工作電壓 。 MAXl677 是雙電壓輸出升壓 DCDC變換器，它是一種專門為 LCD 提供電源的芯片 ,所 以產(chǎn)生兩種可調(diào)電壓輸出。它的主要輸出為 — 可調(diào)電壓，設(shè)值為 ，最大輸出電流可達(dá)350mA：第二輸出可為 LCD 提供 28~+28V 范圍內(nèi)的比度調(diào)節(jié)電壓。 MAXl677 還具有 20uA 的靜態(tài)工作電流、 1uA 的關(guān)斷維持電流以及電池欠電監(jiān)測功能。 12 圖 31中， MAXl677 的輸入電壓為 Vin=3V(在 — 之間 )，輸 出兩路電壓 Voutl Vout2，分別是 +5V 和 10V， +5V 為系統(tǒng)電源，而 10V作為液晶顯示模塊的背光電源。 D D2 是反相耐壓大于 16V 的肖特基二極管，也可選用具有相同耐壓參數(shù)的其他型 二極管。R1=R2x[Vout/](R2 的取值范圍為 10～ 200k)電阻 R4 和 R3 的比值決定了 LCD 對比度輸出的電壓值 VLCD(對應(yīng)圖中的 Vout2)需滿足下面的公式。 R6=R5x[(VTRIP/)1] (R5≤130k) 當(dāng)電池正常時，電池電壓過低，輸出引腳 LBO(LowBattery Output)輸出保持高電平；一旦電池電壓低于門檻電壓 Vtrip， LBO 引腳輸出為低電平。在圖 41 中， Vin 為電源電路的輸入端，連接兩節(jié) 的電池，形成便攜式儀表的電 源： Voutl 連接 MAXl677 的第 16 引腳，輸出十 5V的電壓， 13 作為系統(tǒng)的電源電壓： Vout2 連接 MAXl677 的第 10 引腳，輸出 10V