基于单片机的广告牌滚动显示(共23页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 沈阳航空航天大学北方科技学院课程设计说明书课设题目 基于单片机的汉字自动滚动广告牌设计 专 业 自动化 班 级 B 学 号 B 学生姓名 李济安 指导教师 日 期 目 录 0223451课设题目 李济安 沈阳航空航天大学北方科技学院摘要:电子技术的日新月异,使我们的生活更加方便、快捷。任何一个领域,技术总是在不停地向前发展。而随着技术的发展,新的产品应用也会跟着出现,然后成熟和普及。正如在显示器领域,由球面CRT到纯平CRT,由纯平CRT到如今主流的LCD液晶显示,而LCD汉字滚动显示更是应用广泛。本文设计了一种以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化L
2、CD汉字滚动显示系统,并使用一些常用芯片如:AMPIRE12864、SMG12864A等。系统由单片机、外围电路、单片机最小系统以及显示电路构成。本系统具有易安装检测、软件功能完善,工作可靠、准确度高等优点。本文论述了由单片机控制的LCD汉字滚动显示系统的基本原理,并阐述了运用Proteus软件实现系统的设计与仿真以及该系统所应用的领域。关键词 单片机AT89C51,LCD汉字滚动显示,Proteus0前言亮丽实用的广告牌可以给我们的生活添加光彩、可以给店铺招揽生意。传统的广告牌都是固定的汉字,并且时间长了会掉色,使汉字模糊难认,这给我们的生活带来很多的不便。尤其是到了晚上传统的广告牌就失去了
3、作用。因此我们需要一种造价低廉、使用方便、可以发光、可以方便改变汉字且比较耐用的电子显示广告牌。 专心-专注-专业1. 液晶显示广告牌的基础理论1.1 液晶显示广告牌可以通过液晶显示器显示100字以内的10条固定汉字广告信息,每条广告信息可以依次轮流显示,也可以选择显示,显示采用前后滚动显示,滚动速度可调,采用的液晶显示器无汉字库。本设计采用TOPWAY公司生产的LM12864无字库液晶显示屏,仿真效果为先逐行显示“沈阳航空航天大学” 、“北方科技学院” 、“李济安5” ,然后一直轮流显示。 1.2 液晶显示广告牌的方案分析1.2.1 基于单片机的LED点阵显示广告牌LED显示屏是由发光二极管
4、排列组成的。它采用低电压扫描驱动,具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可是距离远等特点。可以显示各种文字、数字、图像及动画等信息。1.2.2 基于单片机的LCD显示广告牌随着集成电路在微小型化、低功耗和高可靠性方面的发展,使得它们具有占用的面积小、价格低廉、易于购买、零辐射、低耗能、散热小、轻薄纤巧、精确还原图像、显示字符锐利、屏幕调节方便等诸多的优点。1.3 方案比较在设计的过程中,方案的选择必须与实际相联系,要从各方面考虑设计的可行性,不仅要考虑其先进性也要考虑其现实性和实用性,要从多方面综合寻求最佳方案。在方案一中利用LED点阵显示的方式能够实现广告牌显示的目的,但电
5、路相比方案二相对复杂,而且控制起来还需要掌握其他一些附加的芯片。 在方案二中,所用技术相对先进,而且硬件电路相对简单可靠不需附加其他的芯片,故利用方案一更为合理,故暂不采用方案二。2. 液晶显示广告牌的设计电路设计包括电路结构以及元器件的选择,元器件选择最重要的是考虑其“性价比”,所以在设计中多查阅器件手册和有关科技资料,尽可能选择廉价、体积小、易购买的元器件。2.1 单片机芯片2.1.1 单片机的引脚图及简要介绍单片机如图2.1所示。由 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only M
6、emory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器, 该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。 图2-1单片机引脚图 2.1.2 单片机的引脚介绍VCC:供电电压。 GND:接地。 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出
7、原码,此时P0外部必须被拉高。 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地
8、址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。 RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用
9、于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。 /PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部
10、程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。 振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求
11、的宽度。2.2 LCD显示屏介绍由1LCD的定义及作用 LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称,LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。比CRT要好的多,但是价钱较其稍贵。 LCD主要应用于电脑的显示屏,随着电子技术的发展越来越多的手写手机也大量使用LCD做显示屏,还有一些广告牌、标语栏等也都用LCD来显示。2LCD显示器的工作原理 从液晶显示器的结构来看,无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两
12、块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5m均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光,所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由荧光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源。 背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。
13、当LCD中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上都存在明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。 对于液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关。背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之提高。而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮度也不尽人意。一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善。 信号反应时间也就是液
14、晶显示器的液晶单元响应延迟。实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间,响应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,即屏幕由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉。有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速响应,但其色彩饱和度、亮度、对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象。这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示器的显示效果。有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制芯片,专门对显示信号进行处理的方法来实现的。IC芯片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号响
15、应时间。由于没有改变液晶体的物理性质,因此对其亮度、对比度、 色彩饱和度都没有影响,这也是为什么华硕、三星、LG等技术型厂商的液晶产品画面效果更好的原因,但是这种方法的制造成本也相对较高。 由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器。随着LCD产品产量的增加、成本的下降,液晶显示器会大量普及。2.3 LM12864显示屏及控制器KS0108KS0108作为一款12832点阵系列和12864点阵系列控制器,拥有6464位(512字节)的显示存储器,8位数据并行口线。本文将对以KS0108为内核的LCD12864的汉
16、字显示总线操作方式及C51编程方法予以介绍。2.4 LM12864与单片机连线及介绍其电路如图2.4所示 图2.4.1 总线接线图LCD的控制字可分为写指令地址、写数据地址、读状态地址三类。KS0108控制器对LCD的控制是分左右两个屏来进行。其接口说明如表1所示。KS0108控制器的LCD12864-3片选信号是低电平有效的。结合硬件电路图1和KS0108的各接口定义写出显示屏的控制字地址如表2所示。表1 KS0108接口定义名称型态电平功能描述FG铁框地GND电源地VCC输入电源输入(+5V)V0输入LCD驱动电压输入端(对比度调节)R/W输入H/L读/写信号CS输入H/L12832类产品
17、片选 H:芯片1 L:芯片2CS1输入H/L片选信号,一般低有效,部分产品是高电平有效,具体见各产品外形文件CS2RS输入H/L寄存器选择端 H:命令寄存器 L:数据寄存器RST输入H/L复位信号DB0DB7输入/输出H/L数据总线VEE输入负压输入输出端LEDA输入背光正极LEDK背光负极表2 各指令控制字地址指令控制字地址写左半屏的指令地址0x7ffc读左半屏的状态地址0x7ffe写左半屏的数据地址0x7ffd写左半屏的指令地址0xbffc读左半屏的状态地址0xbffe写左半屏的数据地址0xbffd以写左半屏的指令地址为例说明:左半屏的片选线即P2.7为低电平,右半屏的片选线即P2.6为高
18、电平;写信号对应的R/W即P0.1为低电平;写指令对应的RS即P0.0为低电平。P2口与P0口没用到的口线都写高电平。这样其控制字地址就是0x7ffc。3. LM12864LCD液晶屏汉字取模 液晶屏幕显示汉字不能直接显示出来,必须需要应用汉字取模器才能在C语言编程中让LCD液晶屏显示汉字。取模软件用法如图2.4.3图2.4.2 取模软件 LCD液晶显示屏取模器,简单实用。在文字输入区输入汉字之后,在取模方式中选择所用的芯片,就可以得到在C语言中可以让LCD显示出汉字的代码。输入“沈阳航空航天大学北方科技学院,李济安”后得到代码如下:/*- 文字: 沈 -*/*- 宋体12; 此字体下对应的点
19、阵为:宽x高=16x16 -*/0x10,0x60,0x02,0x8C,0x20,0x18,0x08,0x08,0x88,0x7F,0x88,0x08,0x28,0x18,0x08,0x00,0x04,0x04,0x7E,0x01,0x80,0x40,0x30,0x0C,0x03,0x00,0x3F,0x40,0x40,0x40,0x70,0x00,/*- 文字: 阳 -*/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为:宽x高=16x16 -*/0x00,0xFE,0x02,0x22,0xDA,0x06,0x00,0xFC,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0xFC,0x00,0x0
20、0,0x00,0xFF,0x08,0x10,0x08,0x07,0x00,0xFF,0x41,0x41,0x41,0x41,0x41,0xFF,0x00,0x00,/*- 文字: 航 -*/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为:宽x高=16x16 -*/0x80,0xFC,0x96,0xE5,0x84,0xFC,0x00,0x08,0xC8,0x49,0x4A,0xC8,0x08,0x08,0x00,0x00,0x80,0x7F,0x02,0x4C,0x80,0x7F,0x80,0x60,0x1F,0x00,0x00,0x3F,0x40,0x40,0x78,0x00,/*- 文字: 空 -*
21、/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为:宽x高=16x16 -*/0x10,0x0C,0x44,0x24,0x14,0x04,0x05,0x06,0x04,0x04,0x14,0x24,0x44,0x14,0x0C,0x00,0x00,0x40,0x40,0x41,0x41,0x41,0x41,0x7F,0x41,0x41,0x41,0x41,0x40,0x40,0x00,0x00,/*- 文字: 航 -*/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为:宽x高=16x16 -*/0x80,0xFC,0x96,0xE5,0x84,0xFC,0x00,0x08,0xC8,0x49,0x4A,0xC8,
22、0x08,0x08,0x00,0x00,0x80,0x7F,0x02,0x4C,0x80,0x7F,0x80,0x60,0x1F,0x00,0x00,0x3F,0x40,0x40,0x78,0x00,/*- 文字: 天 -*/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为:宽x高=16x16 -*/0x40,0x40,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0xFE,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x40,0x40,0x00,0x80,0x80,0x40,0x20,0x10,0x0C,0x03,0x00,0x03,0x0C,0x10,0x20,0x40,0x80,0x80
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