2023年单片机液晶硬件汉字库设计.docx

摘 要 近年来，随着电子行业的开展，单片机的应用越来越广泛，基于单片机的电子电路的设计也越来越多。所以，单片机在电子教学中越来越普遍。 本设计介绍的是以ATMEGA8单片机为核心的液晶显示屏控制系统。该设计详细阐述了其工作原理、根本功能框图、主要设计方法及工作流程。本设计提出了一种能实时控制显示内容的基于单片机的液晶显示屏控制系统设计方案，给出了该单片机的硬件电路和软件程序，最终显示出汉字的结果。具体方法是首先设计并焊接出一个AVR单片机开发板，基于此开发板设计出LCD模块显示电路。之后，编写LCD模块初始化程序和显示程序。最后下载程序到单片机，LCD显示出汉字。 关键词： Atmega8 控制 LCD12864 显示 Title The control circuit design of the dot-matrix liquid crystal display controlled by the microprocessor Abstract In recent years, with the development of the electronics industry, the application of the Microcontroller Unit is becoming more and more widely, also, there is more and more electronic circuit design based on the Microcontroller Unit. Therefore, the Microcontroller Unit using in the electronic teaching is becoming more common. This design introduces the liquid crystal display control system based on the ATMEGA8 microcontroller. This design elaborated on its working principle, the basic functional block diagram, main design methods and working process. This design puts forward to a design scheme based on the Microcontroller Unit, which can control the showing content of the LCD screen controlling system at the real time. The specific method is that, firstly we should design and weld into an AVR Microcontroller development board and then design a LCD module display circuit based on the development board. After that, write the LCD module initialization program and displaying program. At last, download the program to the MCU, and the LCD will show the Chinese characters. Keywords ATMEGA8 control LCD12864 displaying 目次 摘 要 I Abstract II 目次 III 1概述 1 课题背景 1 设计要求 1 1.3 LCD简介及开展 1 1.4 AVR单片机 2 2方案论证 2 方案一 2 方案二 3 方案三 3 3主要模块简介 3 3.1 ATMEGA8简介 3 3.2 LCD12864模块简介 4 3.2.1 KXM12864主要技术参数和性能 4 3.2.2 KXM12864外形尺寸图 5 3.2.3 KXM12864液晶显示指令系统 6 3.2.4 12864液晶显示动态指标及术语 7 4硬件设计 9 设计流程图及设计思路 9 各模块电路设计 10 电源电路 10 4.2.2 LCD12864模块控制电路 11 4.2.3 RS232电平转换电路 12 4.2.4 时钟电路 13 硬件焊接与调试 14 4.4方案扩展 14 5软件设计 16 5.1 LCD12864模块初始化流程 16 16 局部程序代码 17 软件延时 17 5.2.2 端口输出函数 18 5.2.3 写数据函数 18 5.2.4 写指令函数 19 5.2.5 初始化函数 20 5.2.6 显示函数 20 程序调试中的注意问题 23 6实物与实测效果展示 27 实物展示 27 实测效果展示 28 结论 29 感言 30 致谢 31 参考文献 32 附录A 33 硬件原理图（基于protel99se） 33 附录B 34 程序代码 34 附录C 40 元器件规格清单 40 1概述 自20世纪以来，电子行业发生着翻天覆地的变化。电子行业的开展推动着社会的开展，因此，世界各国也大力开展电子行业。其中，在电子行业中，显示器产业是其中尤为重要的产业之一。然而，在显示器产业中，LCD技术是最重要的技术之一。 众所周知，单片机像是电子行业中发挥着巨大作用的精灵。它的能耗小、价格低廉，在简单的电子实验方面的应用非常广泛，在教育教学中深受广阔电子教育工作者的喜爱。 课题背景 在电子行业中，LCD已被公认为是媒体时代的关键器件，它的低功耗、体积小、易于实现画面显示及优良的全色显示性能等特点，使其在现代社会中得到了广泛的应用。可以说，LCD是本世纪初最有活力的电子产品之一。 与此同时，单片机的应用领域也非常广泛，大到导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，小到广泛使用的智能IC卡，比方学校中使用的校园一卡通等，这些都离不开单片机。因此，通过使用单片机可以使我们完成很多令我们意想不到的事情。所以，本着理论与实践相结合的原那么，本设计以单片机为核心控制器件控制LCD显示模块，通过硬件和软件的共同配合实现在128×64点阵液晶屏上显示汉字、字符等的功能,本系统由ATMEGA8单片机和点阵式液晶显示屏模块构成。 设计要求 系统硬件设计：系统选用ATMEGA8单片机作为主控和处理设备，LCD12864模块作为输出设备。 系统软件设计：微控制器处理和LCD模块显示局部的程序设计。 1.3 LCD简介及开展 液晶显示器是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。众所周知，即使长时间观看LCD显示屏幕也不会对眼睛造成伤害，这主要是因为LCD显示器没有辐射，画面图像很稳定。 LCD 可分为段位式LCD、字符式LCD 和点阵式LCD。其中，段位式LCD 和字符式LCD 只能用于字符和数字的简单显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求；而点阵式LCD 不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画、分区开窗口、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。 奥地利植物学家F·Reinetzer在一百多年前发现了液晶。然而，到20世纪60年代，液晶才逐渐被人类关注。 1961年， F·Heimeier发现了液晶的动态散射相变等一系列的液晶电光效应。由此，美国RCA公司成功研制了一系列数字、字符的显示器件以及液晶显示的钟表、驾驶台显示器等实用产品。 1968年，日本当时正在兴起开发电子产品的产业，将大规模集成电路与液晶相结合，开发了一系列电子产品。从此，日本电子产业蓬勃开展，这也是日本微电子产业闻名世界的起因。 现代液晶显示模块具有低电压、微功耗、易彩色化、被动显示等特点, 是主流的显示技术之一。 1.4 AVR单片机 1997年，ATMEL发挥自己的技术特长，研发出了全新配置，采用精简指令集的新型单片机，即AVR单片机。其中，ATMEGA8是ATMEL 公司在2022年第一季度推出的一款新型高档单片机。 与MCS-51单片机不同的是，AVR 单片机采用Harvard结构，在前一条指令执行的时候就取出下一条指令，而且它的程序存储器和数据存储器是分开组织和寻址的。AVR单片机内部有三种不同性能和用途的存储器Flash、EEPROM和RAM。 2方案论证 方案一 根据本课题内容，本设计拟采用MCS-51单片机控制液晶显示器显示汉字。MCS-51型号的单片机我曾在单片机原理、接口及应用的必修课中学习过，对该型号单片机的结构和如何控制都比较熟悉。本次课题设计需要+5V电源为单片机及液晶显示器提供电压，所以，需要设计一个直流稳压电源来提供所需的+5V电压。结合模拟电子技术根底所学知识，我了解到，直流稳压电源又分为线性稳压电源和开关型稳压电源。然而，对于稳定性要求不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压即可以作为供电电压。而且我们曾在模拟电子技术中学习过整流、滤波电路的理论知识，还曾做过一个基于整流、滤波电路的直流稳压电源的实物，所以电源电路设计拟采用三端口稳压器7805及整流桥电路来搭建电路以获得+5V电压。本次设计要求采用点阵式液晶显示器，我想用LCD1602作为显示设备。 当我查阅了有关资料，我就发现了另一型号的单片机，即AVR单片机。结合所学的有关51系列单片机的知识以及对AVR单片机资料的查阅，我了解到，相比之下，AVR单片机比51系列单片机具有更加优良的性能。最重要的是，AVR单片机能够更高效的执行程序代码。而且，我认为，既然已经学习过MCS-51系列的单片机，有了单片机的使用的根底，就应该举一反三，所以，我决定挑战性地使用AVR单片机来完本钱次毕业设计。 ATmega8L单片机我曾在以前的开放性试验中接触过，了解到该型号单片机芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富的硬件接口电路，适合于本次毕业设计。而且，AVR单片机的价格又与低档单片机的价格相差不大。所以考虑到以上几点，我决定对方案一进行改进，确定使用单片机ATmega8L。 相比而言，方案二在方案一的根底上做了很大的改进，方案二无论是在实现的难易程度，还是在性能的优越程度上都比方案一更佳。 经过查阅有关点阵式液晶显示器的资料，我发现了另一类型的点阵式液晶显示器即LCD12864模块，该模块自带中文字库，如果使用该模块来完本钱次设计将会更易控制，也会使程序更加精简。当LCD工作在并行工作状态时， LCD1602会占用了CPU的很多引脚，这会降低系统的性价比。而LCD12864模块不同，它仅使用几根数据线，就可以完成数据的通信。所以，我决定采用LCD12864模块即KXM12864作为本设计的显示设备。 3主要模块简介 3.1 ATMEGA8简介 Atmega8 的数据吞吐率高达 1MIPS/MHz，可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。 芯片图： 图 ATMEGA8芯片图 由上图可知，该芯片有PORTB、PORTC和PORTD三个I/O口。其中，PD0、PD1为串行口复用脚，PD2、PD3为外部中断输入复用引脚，PD4、PD5为定时器输入复用引脚。PC0～PC5为模数转换输入复用引脚，PC6为复位复用引脚。PB6、PB7为外部时钟信号输入复用引脚。AVCC为端口A与A/D转换器的电源，不用ADC时，应将其接VCC。ARE