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毕业设计(论文)-基于单片机的液晶显示器设计.doc
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单片机的液晶显示器设计
摘 要
液晶显示已经是人机界面的关键技术。本文对基于单片机的液晶显示控制技
术进行了研究。
本文阐明单片机(89C51)控制 LCD1602 显示屏的方法。首先本文阐述了
LCD1602 液晶屏的显示原理,随后通过在 Proteus 仿真软件上构建相关的仿真电
路,并连接在 Keil 软件编写、编辑及编译生成的相关的.Hex 驱动程序电路仿真,
成功仿真出对所需内容的显示。
关键字:LCD1602、单片机、Proteus 仿真
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单片机的液晶显示器设计
目 录
1 单片机介绍 ....................................................1
1.1 单片机发展概况...........................................1
1.2 单片机应用分类...........................................2
1.3 单片机基本组成结构.......................................3
1.4 单片机应用范围...........................................5
2 设计内容和意义 ................................................7
1.1 设计的内容...............................................7
1.2 设计意义.................................................7
3 硬件电路 ......................................................8
3.1 89C51 系统 ..............................................8
3.1.1 89C51 单片机的概述 .................................8
3.1.2 89C51 单片机管脚说明 ...............................9
3.2 振荡电路外接晶体引脚 ...................................11
3.3 复位电路................................................12
3.4 LCD 液晶显示屏 ..........................................13
3.4.1 LCD1602 简介 ......................................13
3.4.2 LCD1602 主要参数引脚功能...........................14
3.4.3 LCD1602 显示模指令集...............................15
4 软件设计 .....................................................19
4.1 系统框图................................................19
4.2 程序....................................................20
4.3 系统电路图 ..............................................22
5 Proteus 调试与仿真............................................23
5.1 Proteus 介绍 ............................................23
5.1.1 功能特点: ........................................24
5.1.2 智能原理图设计 ....................................24
5.1.3 电路仿真功能 ......................................24
5.1.4 协同仿真功能 ......................................25
5.1.5 PROTEUES 作用......................................25
5.2 系统调试与仿真..........................................27
5.2.1 安装与调试 ........................................27
5.2.2 仿真 ..............................................27
结 论 ..........................................................29
致 谢 ..........................................................30
参考文献 .......................................................31
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单片机的液晶显示器设计
1
1 单片机介绍
1.1 单片机发展概况
单 片 微 型 计 算 机 简 称 单 片 机 , 是 典 型 的 嵌 入 式 微 控 制 器
(MicrocontrollerUnit)常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机,单片机又称单片
微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一
个芯片上。单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成,相当于一个
微型的计算机(最小系统),和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。概括的
讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应
用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最
佳选择。它最早是被用在工业控制领域。
单片机诞生于1971年,经历了 SCM、MCU、SoC 三大阶段,早期的 SCM 单
片机都是8位或4位的。其中最成功的是 INTEL 的8031,此后在8031上发展出了
MCS51系列 MCU 系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随
着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未
得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大
提高。随着 INTEL i960系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用,32位单片机迅
速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能
也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位 Soc 单片机
主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂
价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操
作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高
端单片机甚至可以直接使用专用的 Windows 和 Linux 操作系统。
图1.1 单片机芯片
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单片机的液晶显示器设计
2
由于单片机在工业控制领域的广泛应用,单片机由仅有 CPU 的专用处理器
芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片
中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL 的8080是最早按照这种思想设计出的处理器,当时的单片机都是8位
或4位的。其中最成功的是 INTEL 的8031,此后在8031上发展出了 MCS51系列
单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后 ARM
已经发展出了32位的主频超过300M 的高端单片机,直到基于8031的单片机还在
广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它
得到了广泛的应用。事实上单片机是世界上数量最多处理器,随着单片机家族的
发展壮大,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手
机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含
有单片机。 汽车上一般配备40多片单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有
数百片单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过 PC 机和其他计算的总和,
甚至比人类的数量还要多。
1.2 单片机应用分类
单片机作为计算机发展的一个重要分支领域,根据发展情况,从不同角度单
片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。
(1)按单片机适用范围来区分通用与专用。例如,80C51是通用型单片机,
它不是为某种专用途设计的;专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计
生产的,例如为了满足电子体温计的要求,在片内集成 ADC 接口等功能的温度测
量控制电路。
(2)按单片机是否提供并行总线来区分。总线型单片机普遍设置有并行地
址总线、 数据总线、控制总线,这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行
口与单片机连接,另外,许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片
内,因此在许多情况下可以不要并行扩展总线,大大减省封装成本和芯片体积,
这类单片机称为非总线型单片机。
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单片机的液晶显示器设计
3
图1.2 非总线型单片机
(3)按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言,工控型寻址范围
大,运算能力强;用于家电的单片机多为专用型,通常是小封装、低价格,外围
器件和外设接口集成度高。 显然,上述分类并不是惟一的和严格的。例如,80C51
类单片机既是通用型又是总线型,还可以作工控用。
1.3 单片机基本组成结构
1.运算器。运算器由运算部件——算术逻辑单元(Arithmetic & Logical
Unit,简称 ALU)、累加器和寄存器等几部分组成。ALU 的作用是把传来
的数据进行算术或逻辑运算,输入来源为两个8位数据,分别来自累加器和
数据寄存器。ALU 能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操
作,最后将结果存入累加器。例如,两个数6和7相加,在相加之前,操作数
6放在累加器中,7放在数据寄存器中,当执行加法指令时,ALU 即把两个数
相加并把结果13存入累加器,取代累加器原来的内容6。
运算器有两个功能:
(1) 执行各种算术运算。
(2) 执行各种逻辑运算,并进行逻辑测试,如零值测试或两个值的比较。
运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,并且,一个
算术操作产生一个运算结果,一个逻辑操作产生一个判决。
2.控制器。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和
操作控制器等组成,是发布命令的“决策机构”,即协调和指挥整个微机系统的操
作。其主要功能有:
(1) 从内存中取出一条指令,并指出下一条指令在内存中的位置。
(2) 对指令进行译码和测试,并产生相应的操作控制信号,以便于执行规定
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