基于单片机的液晶显示控制系统

基于单片机的液晶显示控制系统内容摘要：

D1330 在进行显示驱动设计时需要为其设计一个显示数据存储器，这里选择了随机存储器 RAM 芯片 62256，该芯片具有 32K8 的存 储空间， SED1330 接口部分具有功能较强的 I/O 缓冲器，这使得 MPU 访问 SED1330，它不需要判断其是否忙， SED1330 随时准备接受 MPU 的访问并在内部时序控制下及时地把 MPU 发来的指令数据传输就位。 8 图 控制部硬件电路图 液晶屏采用 MDF50174， DMF501714 点阵式液晶显示器的特点是： DMF50174 采用SED1330 作为控制器的核心，振荡频率在 110MHz 范围之内选择，可管理 64K 的随机存储器，同时可管理内字符发生器及外字符发生器 CGRAM，进而可实现点阵式字符、汉字并行的 各种应用。 其中 J1是与单片机 8051 的接口，采用 20PIN 的接口， J2 是与液晶屏的接口，采用 16PIN 接口。 其中 VA0～ VA14 与 RAM62256 的 A0～ A14 相连，构成管理显示 RAM 的地址总线；而 VD0～ VD7八根数据线与 62256 的 I/O0～ I/O7 相连，构成显示 RAM的数据总线。 而在 WR/W 端，其分别与 62256 的 O 与 W 端相连，不同的是与 W 的连接是通过串接一个 7406（非门）来完成的。 这样保证了读 /写数据的正常运行。 图 （ 8051）和锁存器（ 74LS373）、 8K8 位 EPROM（ 2764）、以及扩展的 8155 芯片构成的 MPU 模块。 9 图 MPU 硬件电路图 其中， MCS51（ 8051）是 Intel 公司生产的一个单片机系列的名称。 该公司继 1976年推出 MCS48 系列 8位单片机之后，又于 1980 年推出了 MCS51 系列高档 8位单片机。 属于这一系列的单片机芯片有许多种，如 8051， 8751， 80C51BH， 80C31BH 等等，他们的基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。 8051 的片内程序存贮器 ROM 为掩膜型的，在制造芯片时已经将应用程序固化进去，使它具有了某种功能。 因为 8051 片内有 4KB的 ROM 或 EPROM，而 8031 片内无 ROM，而且 8051 的 ROM 和 RAM 是严格分开的，所以本课题选用的是 8051。 锁存器 74LS373 是内含 8 个 D 触发器，输入为 D0D7，输出为 Q0Q7。 CP（也记为CLK）为 CP 脉冲输入端（触发端），上跳沿有效，该端在 CP 脉冲的上跳沿作用下，可将 D0D7 的状态锁入触发器内部。 当输出允许 O 端加以低电平或负脉冲时，这些数据信息反映到输出端 Q0Q7 上；当 O 有效信号过后， Q0Q7 端恢复为高阻状态。 三态控制器 O 接地，以保持输出常通，其三态输出还有一定的驱动能力。 如果不需要3态，只要将 O 端接地，即成为 2 态输出。 CP端（ G 端）与 8051 的 ALE 连接，每当ALE端的电平产生下跳变时， 74LS373 锁存低 8 位地址线 A7A0，并输出供 2764 使用。 在 8051 扩展系统中常采用这种方法锁存低 8位地址，如 8282 也具有相同的功能。 若选用其他如 273， 377 等无三态输出的锁存器也可以，但必须注意各控制信号有效电平，尤其是 G（ CP）端触发式。 8051 在进行设计时需要为其设计一个程序存储器 2764， 2764 是 8K8 位 EPROM 器件，用以存放程序和常数。 它有 13 根地址线 A12A0，能区分 13 位二进制地址信息；213 =8192 种状态，即可选择 8192 个片内存储器中任一字节单元。 所以，称 2764 为 8KB EPROM。 这 13根地址分别与 8051 的 P0口和 ～ 连接，当 8051 发送 13位地址 10 信息时，可分别选中 2764 片内 8KB 存储器中任何一个单元。 2764 的 C 引脚为片选信号输入端，低电平有效。 该片选信号决定了 2764 的 8KB 存储器在整个 8051 扩展程序存储器 64KB 空间中的位置。 根据上述电路的接法， 2764 占有的扩展程序存储器地址空间为 0000H～ 1FFFH。 2764 的 OE 端由 8051 的 PSEN 引脚信号控制。 在一个机器周期内 PSEN 信号两次有效。 当 PSEN 信号由高电平变成低电平时，允许 2764 输出，所指定的 2764 存储单元的内容送到 P0口，在 PSEN 的上升沿将数据送入单片机 CPU 内。 另外，在本设计中为 8051 扩展一个 8155， Intel 8155 为 N通道、耗尽负载、硅栅工艺、 资源丰富的可编程 RAM 和 I/O口扩展芯片。 片内具有 256B 静态 RAM， 2个 8位、1个 16位的 I/O 口和一个 14 位 “ 减 1” 计数器，最大存取时间为 400ns。 它可以和各种微处理器、单片机直接接口，为 40脚双列直插式封装，使单片机应用系统中广泛使用的芯片。 利用 8155 的特性扩展一个 26 的键盘输入和 6位 LED显示。 而 8155 和 2764的片选信号都是由 提供的，不同的是， 8155 的片选信号是 串接一个 7406（非门）提供的，这样保证了片选信号在一个时间只能选择 8155 和 2764 之中的一个，保证了系统的正 常运行。 而 IO/M 则为 8155 的输入， I/O 接口和存储器选择信号提供信号。 低电平时选中存储器，否则选中 I/O接口寄存器，其信号是由 提供的 扩展 8155 的目的是为了使系统具有键盘输入和 LED 显示功能，因为 8051 单片机可以直接和 8155 连接而不需要任何外加逻辑，可以直接为系统增加 256B 片外 RAM， 22 位I/O口线及一个 14 定时器。 由于 8155 片内有地址锁存器，所以 P0 输出的低 8位地址不需另加锁存器，而直接与 8155 的 AD0～ AD7 相连，既作低 8位 地址总线，又作数据总线，地址直接用 ALE 在 8155 中所存。 高 8 位地址由 C 及 IO/M 的地址控制线决定。 根据上述接法， 8155 的提供的 RAM 和 I/O 口地址如表 ： 表 8155 提供的地址 RAM字节地址 2020H～ 20FFH I/O口地址 命令状态口 4000H PA口 4001H PB口 4002H PC口 4003H 在键盘 /LED 显示程序中，采用了 6位 LED 显示， 为了简化电路，降低成本，将所有位的段选码并联在一起，由一个 8位 I/O口控制。 而共阴极公共端分别由相应的 I/O 线控制，实现各位的分时选通。 由于所有 6位段选线都是由一个 I/O 口控制，因此，在每一瞬间， 6位 LED 会显示相同的字符。 要想每位显示不同的字符，就必须采用扫描方法轮流点亮各位 LED，即在每一瞬间只使某一位显示字符。 在此瞬间，段选控制 I/O 口输出相应字符段选码，而位选则控制 I/O 口在该显示送入选通电平（因为 LED 为共阴，故送低电平），以保证改为显示相应的字符。 如此轮流，使每位分时显示该位应显示字符。 段选码、 位选码每送入一次后延时一秒，因为人眼的视觉暂留为 ，所以每位显示时间间隔不能超过 20ms，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果，给人看上去每个数码管总在亮。 如图 所示，图中采用 8155 并行扩展口构成的键盘、显示器电路。 图中只设置了 12 个键，如果增加 PC 口线，可以增加按键多达 64 个。 6个 LED 显示器采用共阴极方式，断选码由 8155 的 PB 口提供，位控制信号由 PA 口提供。 键盘的列扫描也由 PA 提供，查询行输入由 PC0～ PC1提供。 LED 采用动态显示软件译码，键盘采用逐列扫描查询工作方式。 11 图 键盘 /LED 显示硬件电路图 复位电路 复位是单片机的初始化操作。 而单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。 其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。 除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。 复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。 本设计采用的是按键手动复位方式，其包括两种方式电平方式和 脉冲方式。 本设计使用的是电平方式，其复位是通过是复位端经电阻与 Vcc电源接通而实现 的 MPU 和 SED1330 接口管脚说明 SED1330 液晶控制板是用于 MPU 系统与液晶显示模块之间的控制接口板， 它在整个液晶显示控制系统中启到了至关重要的作用，它是系统不可或缺的一部分。 SED1330 液晶控制板接收来自 MPU于 系统的指令与数据，并产生相应的时序及数据控制液晶显示模块的 相应的 显示， SED1330 液晶控制板与 MPU 接口管脚 的详细 说明如下表 和。 表 MPU 接口 管脚 符号 有效电平 作用 1， 2 GND 0V 电源地 3 Vcc +5V 正电源 4 Vadj 负 显示对比度调整 5 Vee 负 负电源 6 /WR 低 写信号 7 /RD 低 读信号 8 /CE 低 片选信号 12 9 A0 高 /低 高：写命令字或读数据 低：写数据参数或读状态 10 NC 无连接 11 /RST 低 复位信号 1219 DB0DB7 高 /低 数据线 20 NC 无连接 表 LCD 接口 符号 有效电平 功能 J2管脚 FLM 高 桢起始信号 1 LP 高 低 数据锁存信号 2 CP 高 低 数据移位信号 3 M 高 /低 交流驱动信号 4 Vadj 负 对比度调整电压 5 Vcc +5V 正电源 6 Vss 0V 电源地 7 Vee 负 负电源 8 D0D3 高 /负 显示数据线 912 Doff 低 高：正常；低：关显示 13 NC 无连接 14 点阵式液晶显示器 DMF50174 的应用 点阵平。