基于51單片機(jī)的1602LCD多態(tài)顯示器設(shè)計

1、 西安工程大學(xué)單片機(jī) 課 程設(shè)計學(xué)院： 計算機(jī)學(xué)院 專 業(yè) 班 級： 信科四班 課 題 名 稱：基于51單片機(jī)的1602lcd多態(tài)顯示器設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師： 組長：組員：、目錄一. 摘要6二總體設(shè)計方案72.1設(shè)計要求7三at89c51機(jī)介紹73.1單片機(jī)結(jié)構(gòu)介紹73.2單片機(jī)組成原理9四復(fù)位電路工作原理94.1上電自動復(fù)位原理10五數(shù)碼管顯示電路125.1 led數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)135.2 led數(shù)碼顯示器的分類155.3 led數(shù)碼顯示方式16六時鐘電路模塊17七程序設(shè)計及原理圖187.1程序設(shè)計187.2原理圖237.3 pcb圖237.4元件清單24八結(jié)束語25九參考文獻(xiàn)26摘要近年

2、來隨著計算機(jī)在社會領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動著傳統(tǒng)控制檢測日新月異的更新。由于單片機(jī)具有體積小、易于產(chǎn)品化、面向控制、集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、價格低等特點，其在工業(yè)控制、機(jī)電一體化、智能儀表、通信等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在實時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用。但是僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。本報告針對1602 lcd顯示器的設(shè)計的需求，介紹了mcs-51單片機(jī)的部分基本原理，如51單片機(jī)的復(fù)位功能，延時功能等等。lcd動態(tài)顯示系統(tǒng)需要用到鎖存器、lcd顯示器

3、,hd44780等主要模塊，通過不同的模塊之間相互作用，完成lcd動態(tài)顯示的初步硬件結(jié)構(gòu)。對于lcd顯示器來說，采用以軟件為主的接口方法，即采用keil uvision3軟件程序進(jìn)行譯碼。【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) keil3 1602lcd顯示器 二總體設(shè)計方案 lcd顯示器器以at89c51單片機(jī)為核心，起著控制作用。系統(tǒng)包括鎖存器、lcd顯示器,hd44780。lcd顯示的總體設(shè)計思路分為五個模塊：復(fù)位電路，晶振電路模塊，at89c51，lcd顯示電路模塊,上拉電阻模塊。2.1設(shè)計要求：1)、應(yīng)用mcs-51單片機(jī)設(shè)計lcd電路。2)、選用液晶顯示器，從左到右顯示“welcome to www.

4、xpu.edu.cn”。3)、硬件設(shè)計根據(jù)設(shè)計的任務(wù)選定合適的單片機(jī)，根據(jù)控制對象設(shè)計接口電路。設(shè)計的單元電路必須有工作原理，器件的作用，分析和計算過程4)、軟件設(shè)計根據(jù)電路工作過程，畫出軟件流程圖，根據(jù)流程圖編寫相應(yīng)的程序，進(jìn)行調(diào)試并打印程序清單；5)、原理圖設(shè)計根據(jù)所確定的設(shè)計電路，利用proteus等有關(guān)工具軟件繪制電路原理圖,生成pcb板圖、提供元器件清單。三、硬件設(shè)計3.1 80c51單片機(jī)80c51 芯片內(nèi)部集成了 cpu、ram、rom、定時/計數(shù)器和i/o口等各功能部件，并由內(nèi)部總線把這些部件連接在一起。80c51單片機(jī)內(nèi)部包含以下一些功能部件：一個8位cpu；一個片內(nèi)振蕩器和

5、時鐘電路；4kb rom（80c51有4kb掩膜rom，87c51有4kb eprom，80c31片內(nèi)有無rom）； 128b內(nèi)ram； 可尋址64kb的外rom和外ram控制電路； 兩個16位定時/計數(shù)器； 21個特許功能寄存器； 4個8位并行i/o口，共32條可編程i/o端線； 一個可編程全雙工串行口；5個中斷源，可設(shè)置成2個優(yōu)先級。振蕩器及時序 osc8051cpu程序存儲器4kb rom數(shù)據(jù)存儲器256b2個16位定時器/計數(shù)器64k總線擴(kuò)展控制器可編程i/o可編程全雙工串行口不同型號mcs-51單片機(jī)cpu處理能力和指令系統(tǒng)完全兼容，只是存儲器和i/o接口的配置有所不同。其中8051

6、主要包括算術(shù)/邏輯部件alu、累加器a、只讀存儲器rom、隨機(jī)存儲器ram、程序計數(shù)器pc、定時器/計數(shù)器、i/o接口電路等，還有堆棧寄存器sp等部件。這些部件集成在一塊芯片上，通過內(nèi)部總線連接，構(gòu)成完整的微型計算機(jī)。3.2復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給at89c51的復(fù)位引腳rst加上大于2個機(jī)器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可得單片機(jī)復(fù)位.復(fù)位時，pc初始化為0000h，使單片機(jī)從out單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，由于程序運行出錯或操作錯誤而使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)。為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵使得rst腳為高電平，使單片機(jī)重新啟動。在系統(tǒng)中，有時會出現(xiàn)顯示

7、不正常。為了調(diào)試方便，需要設(shè)計一個復(fù)位電路。at89c51單片機(jī)復(fù)位電路共有上電復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位。本系統(tǒng)的復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位。復(fù)位電路可由簡單的rc電路構(gòu)成，也可使用其它的相對復(fù)雜，但功能更完善的電路。本系統(tǒng)采用的電路工作原理是：上電瞬間，rc電路充電，reset引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要reset保持10ms以上高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。當(dāng)時鐘頻率選用12mhz時，c取10uf，r取10k，上電自動復(fù)位電路由上電瞬間c與r構(gòu)成充電電路，reset端的電位與電源vcc相同，隨著充電電流的減少，reset的電位逐漸下降。rc時間常數(shù)越大，上電時reset端保持高電平

8、的時間越長，這組參數(shù)足以保證復(fù)位操作。若復(fù)位電路失效，加電后cpu從一個隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運行。復(fù)位電路：3.3.晶振電路晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件，晶振可以說是單片機(jī)的時鐘，有著固定穩(wěn)固的頻率，是一個標(biāo)準(zhǔn)，沒有它的話，估計單片機(jī)的程序會亂跑，也有可能運行不了，反正是不正常。通常分成有源晶振和無源晶振兩個大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振的信號電壓根據(jù)起振電路而定，允許不同的電壓，但無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時要同時更換外圍的電路。有源晶振不需要芯片的內(nèi)部振蕩器，可以提供高精度的頻率基準(zhǔn)，信號質(zhì)量也較

9、無源晶振要好。因價格等因素，實際應(yīng)用中多采用無源晶振設(shè)計的電路居多，除非電路設(shè)計時序極其敏感或芯片內(nèi)部無振蕩器的情況（如一些型號的dsp或精密儀器中）。晶振電路：3.4顯示電路顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。通常在顯示上采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，另一種是動態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多，所耗得電能較大；動態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。為了減少端口資源，降低電能消耗，我們采用的是動態(tài)顯示方法。顯示電路： 四160

10、2結(jié)構(gòu)及工作原理4.1 1602顯示器的結(jié)構(gòu) 所謂1602是指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于hd44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于hd44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 如圖3.7所示。字符型lcd1602通常有14條引腳線或16條引腳線的lcd，多出來的2條線是背光電源線vcc(15腳)和地線gnd(16腳)，其控制原理與14腳的lcd完全一樣.4.2 l1602引腳定義 4.3 控制器hd44780hd44780內(nèi)置了ddram、cgrom和cgram。 ddram就是顯示數(shù)據(jù)ram，

11、用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節(jié)，其地址和屏幕的對應(yīng)關(guān)系如下表： 也就是說想要在lcd1602屏幕的第一行第一列顯示一個a字,就要向ddram的00h地址寫入“a”字的代碼就行了。但具體的寫入是要按lcd模塊的指令格式來進(jìn)行的，后面我會說到的。那么一行可有40個地址呀？是的，在1602中我們就用前16個就行了。第二行也一樣用前16個地址。對應(yīng)如下： ddram地址與顯示位置的對應(yīng)關(guān)系 （事實上我們往ddram里的00h地址處送一個數(shù)據(jù)，譬如0x31(數(shù)字1的代碼)并不能顯示1出來。這是一個令初學(xué)者很容易出錯的地方，原因就是如果你要想在ddram的00h地址處顯示數(shù)據(jù)，則必須將00h加上8

12、0h，即80h，若要在ddram的01h處顯示數(shù)據(jù)，則必須將01h加上80h即81h（從80h開始到9fh開始才是空余的自己編寫空間其余的空間都有液晶自己的庫文件。在cgram中）。 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgrom)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如下表所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時模塊把地址41h中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“a” 上表中的字符代碼與我們pc中的字符代碼是基本一致的。因此我們在向ddram寫c51字

13、符代碼程序時甚至可以直接用p1a這樣的方法。pc在編譯時就把“a”先轉(zhuǎn)為41h代碼了。 字符代碼0x000x0f為用戶自定義的字符圖形ram(對于5x8點陣的字符，可以存放8組，5x10點陣的字符，存放4組)，就是cgram了。五軟件設(shè)計 5.1程序設(shè)計 * 描述: lcd1602 滾動顯示 * 顯示方式： * 1、從左到右逐字顯示，閃動二次，清屏。 * 2、再從右到左逐字顯示，閃動二次，清屏。 * 3、周期性地重復(fù)上述顯示方式。 * */#include /51寄存器文件#include typedef unsigned char byte;/用byte代替unsigned char （無符

14、號字符）typedef bit bool; / 用bool代替bit sbit lcd_rs = p26; /復(fù)位端 sbit lcd_rw = p25; /寫數(shù)據(jù)端sbit lcd_ep = p27; /使能端byte code dis1 = welcome to ;byte code dis2 = 01 ;byte code dis3 = ot emoclew ;byte code dis4 = moc.nihcerp.www ;/*延時函數(shù)*/delay(int ms) /延時子程序int i;while(ms-) for(i = 0; i 250; i+) _

15、nop_(); /空執(zhí)行 _nop_(); _nop_(); _nop_(); /*側(cè)忙函數(shù)*/bool lcd_bz() bool result;lcd_rs = 0;lcd_rw = 1;lcd_ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result = (bool)(p0 & 0x80); /檢測p0最高位是否為1lcd_ep = 0;return result;/返回側(cè)忙結(jié)果/*寫命令函數(shù)*/lcd_wcmd(byte cmd) / 寫入指令數(shù)據(jù)到lcdwhile(lcd_bz();lcd_rs = 0;lcd_rw = 0;lcd_ep = 0;_

16、nop_();_nop_(); p0 = cmd; /將8位指令通過p0口傳給1602_nop_();_nop_(); /用于產(chǎn)生一個脈沖寬度_nop_();_nop_();lcd_ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();lcd_ep = 0; lcd_pos(byte pos) /設(shè)定顯示位置lcd_wcmd(pos | 0x80);/*寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/lcd_wdat(byte dat) /寫入字符顯示數(shù)據(jù)到lcdwhile(lcd_bz();lcd_rs = 1;lcd_rw = 0;lcd_ep = 0;p0 = dat; /將8位數(shù)據(jù)通過p0口傳給

17、1602_nop_();_nop_(); /用于產(chǎn)生一個脈沖寬度_nop_();_nop_();lcd_ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();lcd_ep = 0; lcd_init() /lcd初始化設(shè)定lcd_wcmd(0x38); /16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)delay(1);lcd_wcmd(0x0c); /顯示開，關(guān)光標(biāo)delay(1);lcd_wcmd(0x06); /移動光標(biāo)delay(1);lcd_wcmd(0x01); /清除lcd的顯示內(nèi)容delay(1);/*主函數(shù)*/main() byte i; lcd_init();/

18、初始化lcd delay(10); while(1) lcd_wcmd(0x06);/向右移動光標(biāo) lcd_pos(0);/設(shè)置顯示位置為第一行的第1個字符 i = 0; while(dis1 i != 0) /顯示字符wlcome to lcd_wdat(dis1 i ); i+; delay(30);/控制兩字之間顯示速度 lcd_pos(0x40);/設(shè)置顯示位置為第二行第1個字符 i = 0; while(dis2 i != 0) lcd_wdat(dis2 i );/顯示字符 www.prechin.com i+; delay(30);/控制兩字之間顯示速度 delay(800);/控制停留時間 lcd_wcmd(0x01);/清除lcd的顯示內(nèi)容 delay(1); lcd_wcmd(0x04);/向左移動光標(biāo) lcd_pos(15);/設(shè)置顯示位置為第一行的第16個字符 i = 0; wh