单片机与液晶显示器精品课件.ppt

1、讲座四v1.多位LED显示v2.键盘管理模块v3.点阵、字符液晶显示器v4.字模提取软件LED的工作原理的工作原理(a)典型的七段式LED器件(b)共阳极LED(c)共阴极LED四位数七段LED数码管模块(左为正面图、右为背面图)LED数码管和单片机的连接1 单片机P2.0P2.7abcdefgdp +5v +5vabcdefgdpP0.0P0.7编程：（以共阳极为例）MOVP2,#11111001B(0F9H)MOVP0,#10100100B(0A4H)SJMP$静态连接静态显示LED数码管和单片机的连接2 单片机P2.0P2.7abcdefgdpP0.0P0.1P0.2P0.3想一想：和静

2、态连接的区别在哪里？单片机 P2.0P2.7abcdefgdpP0.0P0.1P0.2P0.3静态、动态显示方式总结q静态显示连接q所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口。q原理简单；显示无闪烁；占用I/O资源较多。v动态显示连接 所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式。例：74ls164+led(proteus)独立键盘case 0 x01:key1();/键盘1功能函数。break;case 0 x02:key2();/键盘2功能函数。br

3、eak;case 0 x04:key3();/键盘3功能函数。break;case 0 x08:key4();/键盘4功能函数。break;case 0 x10:key5();/键盘5功能函数。break;case 0 x20:key6();/键盘6功能函数。break;case 0 x40:key7();/键盘7功能函数。break;case 0 x80:key8();/键盘8功能函数。break;default:break;说明：采用轮询方式查询P1口，采用延时法消除键盘抖动*/#include /*函数名称：delay()功能：用于键盘消抖的延时函数说明：无 入口参数：无返回值：无*/v

4、oid delay()unsigned char i;for(i=400;i0;i-);/主函数 main()void main(void)unsigned char key;while(1)P1=0 xff;/要想从P1口读数据必须先给P1口写1 key=P1;/读入P1口的数据，赋值给变量key if(key!=0 x00)/判断是否有键按下，当没有键按下时，P1口的数据为0 x00 delay();/延时去抖 key=P1;/再次读入P1口的数据，赋值给变量key if(key!=0 x00)/再次判断是否有键按下 switch(key)矩阵式键盘控制4x4 键盘的内部结构市售一体成型的

5、4x4键盘低电平扫描按下“0”键X3X2X1X0Y3Y2Y1Y0动作按键11 101110Key 01101Key 11011Key 20111Key 311 011110Key 41101Key 51011Key 60111Key 710 111110Key 81101Key 91011Key A0111Key B01 111110Key C1101Key D1011Key E0111Key Fxx xx1111无按键按下低电平动作键盘动作分析表高电平扫描按下“0”键X3X2X1X0Y3Y2Y1Y0动作按键00 010001Key 00010Key 10100Key 21000Key 300

6、 100001Key 40010Key 50100Key 61000Key 701 000001Key 80010Key 90100Key A1000Key B10 000001Key C0010Key D0100Key E1000Key Fxx xx0000无按键按下高电平动作键盘动作分析表44键盘扫描电路基本原理：分行扫描检查是否有键按下若有，确定哪个键被按下1.行扫描法的原理行扫描法的原理 判断哪一个键被按下的流程 P1=0 xfe;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf0)delay();P1=0 xfe;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf0)switch(n)

7、case(0 xe0):display(0);break;case(0 xd0):display(1);break;case(0 xb0):display(2);break;case(0 x70):display(3);break;P1=0 xfd;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf0)delay();P1=0 xfd;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf0)switch(n)case(0 xe0):display(4);break;case(0 xd0):display(5);break;case(0 xb0):display(6);break;case(0 x70

8、):display(7);break;P1=0 xfb;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf0)delay();P1=0 xfb;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf0)switch(n)case(0 xe0):display(8);break;case(0 xd0):display(9);break;case(0 xb0):display(10);break;case(0 x70):display(11);break;P1=0 xf7;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf0)delay();P1=0 xf7;n=P1;n&=0 xf0;if(n!=0 xf

9、0)switch(n)case(0 xe0):display(12);break;case(0 xd0):display(13);break;case(0 xb0):display(14);break;case(0 x70):display(15);break;void display(unsigned char i)unsigned char table=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xC6,0 xA1,0 x86,0 x8E;P2=0 xfe;P0=tablei;2.行反转

10、法的原理行反转法的原理行线、列线分别接并行口行线输出，列线输入列线输出读得的值，行线输入行反转法的流程 uchar keyscan(void)/键盘扫描函数，使用行列反转扫描法 uchar cord_h,cord_l;/行列值 P3=0 x0f;/行线输出全为0 cord_h=P3&0 x0f;/读入列线值 if(cord_h!=0 x0f)/先检测有无按键按下 delay(100);/去抖 if(cord_h!=0 x0f)cord_h=P3&0 x0f;/读入列线值 P3=cord_h|0 xf0;/输出当前列线值 cord_l=P3&0 xf0;/读入行线值 return(cord_h+

11、cord_l);/键盘最后组合码值 此处仿真此处仿真测控系统中必不可少的组成人机界面图1 测控系统的组成部分液晶显示器的原理v字符型液晶（1602）方法：通过向指定显示位置对应的DDRAM中写数据来显示字符。例如：在第2行第2列显示字符 a，查表1 可知a对应的代码为01100001即0 x31,则可向地址0 x41中写入数据0 x31即可显示。图2 1602的显示地址与DDRAM地址点阵型液晶（12864）在点阵型LCD上显示一幅图片或是字符，如上图所示，只需黑色的部分点亮，空白的点置0即可。可以将LCD看成128*64个LED灯来帮助理解。正面图正面图背面图背面图12864分类12864点

12、阵液晶显示屏有三种控制器，分别是KS0107（KS0108）、T6963C和ST7920，三种控制器主要区别是：KS0107（KS0108）不带任何字库、T6963C带ASCII码，ST7920带国标二级字库（8千多个汉字）。图3 12864的DDRAM地址XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y（列）地址指针。X地址计数器没有记数功能，只能用指令设置。Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。从上图可以看出数据按字节在屏幕上是竖向排列的。上方为低位，下方为高位。因此在横向上(也就

13、是Y)就一共是128列数据。分为CS1和CS2两个64列来写入。在竖方向上(也就是X)一字节数据显示8个点，竖向64个点分为8个字节，称做8页(X=0-7)。了解这些后我们就知道要满屏显示一张图就要从y=0127、X=07一共写1288=1024个字节的数据。同样在AT89S51中存一张图就要1024个字节的空间。图片在12864上的显示v简单来说，主要分为两步：v1）将一幅图片转化为一系列二进制数据v2）将数据按字节（8位）写入液晶对应的DDRAM由图3可知，12864的DDRAM有128*8=1024个地址，只需将图片转化的数据按字节写入这其对应的DDRAM地址即可。字符在12864上的显

14、示上图中，汉字为16*16点阵，ASCII码为8*16点阵，同图片一样，一个汉字（ASCII）由16*2（8*2）个字节数据组成，字符显示原理与图片一致，只需将字符代码写入相应DDRAM地址。字体大小可以根据需要改变。小结v简而言之，无论是字符型还是点阵型LCD，其基本原理都是通过将数据写入所对应的DDRAM地址中来显示所需要的图形或是字符。v12864点阵型液晶对应的DDRAM有1024个地址，当需显示的字符或图片已转为二进制数据时，确定将数据写入对应的DDRAM地址就是你所要做的工作！单片机与液晶显示器的硬件连接v液晶显示器（12864）主要包含了以下接口（图6）：v1）使能E（51的RD

15、和WR经或非门接LCD的使能E）v2）片选CS1（左半屏）、CS2（右半屏），见图3v3）命令/数据选择RS（0命令，1数据）v4）读/写选择R/W（0写，1读）v5）数据总线DB0DB7v6）负压产生和负压输入（对比度）调整v7）复位RSTv8）电源与地和背景光电源软件编程注意：程序的编写与硬件是分不开的。以图6为例，A11A8对应CS2、CS1、R/W、RS，未用的地址线为高。见图5则当向12864的左半屏（CS1=1,CS2=0）写（R/W=0）数据（RS=1）时，总线地址为0 x1111010111111111。即0 xF5FF。C文件中定义如下：#define WD1 XBYTE0

16、xF5FF定义了总线地址后，对外部地址的操作变得非常简单。如向左半屏写数据0 xFF:WD1=0 xFF 读左半屏数据：data=RD1（data存储读取到的数据）举例v下面简单介绍程序编写的流程v1）定义所有总线地址v#define WI1 XBYTE0 xF4FF/向左半屏写命令v#define WD1 XBYTE0 xF5FF/向左半屏写数据v#define RI1 XBYTE0 xF6FF/读左半屏命令v#define RD1 XBYTE0 xF7FF /读左半屏数据v#define WI2 XBYTE0 xF8FF/向右半屏写命令v#define WD2 XBYTE0 xF9FF/向

17、右半屏写数据v#define RI2 XBYTE0 xFAFF/读右半屏命令v#define RD2 XBYTE0 xFBFF/读右半屏数据v2）编写底层程序（查忙，写数据，读数据）查忙（读BF标志即DB7总线，亦即读命令)BF=1表示模块在内部操作,此时模块不接受外部指令和数据；BF=0时模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据；b=RI1 或者 b=RI2，观察b中最高位是否为0，否则忙。写数据aWD1=a或者WD2=a读数据到datadata=RD1或者data=RD2注意：无论是写数据还是读数据一定要先查忙（对左右半屏读命令），只有在BF=0时才能对LCD进行操作3）LCD初始化包含开

18、显示（0 x3F），起始行（0 xC0)，设置起始页地址（0 xB8）和Y地址（0 x40），即分别向LCD的左右半屏写命令。可按括号内的数据进行初始化。具体可查阅12864的PDF资料。4）清屏（向DDRAM所有地址写0）显示一幅新图片前必须清屏，否则之前显示的数据仍存在于液晶上。5）指定位置显示一个ASCII码首先将起始页地址和起始Y地址设置好，写入ASCII码的上半部分（8个字节数据）重新设置起始页地址和起始Y地址，写入ASCII码的下半部分（另8个字节数据）注意：在对DDRAM进行读写操作后，Y地址指针自动加1，指向下一个DDRAM 单元。6）指定位置显示汉字 同显示ASCII码基本相

19、似，只是上下部分分别有16个字节数据需要写入DDRAM。7）显示一张图片对于图片，必然从第0页第0列开始，可以一页一页（不分左右屏）显示，也可以先写左半屏后写右半屏。所谓的两种方法差别正在设置的起始页地址和Y地址的不同。图3小结v12864点阵型液晶对应的DDRAM有1024个地址，无论是显示字符还是图片，灵活设置起始页地址和Y地址，可以达到想要的结果。vC语言中用到总线操作必须添加头文件“absacc.h”，另如使用仿真器，需在debug中的setting里选择使用xbus（数据总线）。v可使用取字模软件将字符或图片转为一系列二进制数据。写程序：写程序：附件v3）写数据datvvoid Wr

20、iteData(uchar dat,bit side)vv CheckBusy(side);vif(side=Left)vWD1=dat;velsevWD2=dat;v写命令cmd（side0为左，1为右）void WriteCmd(uchar cmd,bit side)CheckBusy(side);if(side=Left)/Left=0（宏定义）WI1=cmd;elseWI2=cmd;读操作时序v1）查忙程序vvoid CheckBusy(bit side)/side0为左1为右vv unsigned char buf=0 xFF;v while(buf)vif(!side)vbuf=R

21、I1;/单片机命令velsevbuf=RI2;v buf&=0 x80;/取D7若为1则忙，忙则buf!=0(LCD回信号)vv初始化：初始化：v4）初始化程序vvoid LCD_Init()vv WriteCmd(0 x3F,Left);/显示开v WriteCmd(0 x3F,Right);vWriteCmd(0 xC0,Left);/起始行v WriteCmd(0 xC0,Right);vWriteCmd(0 xB8,Left);vWriteCmd(0 xB8,Right);/起始x,y坐标(0,0)vWriteCmd(0 x40,Left);vWriteCmd(0 x40,Right)

22、;v5）清屏（一般dat=0）vvoid LCD_Clear(uchar dat)vv uchar i,j;vfor(i=0;i8;i+)vWriteCmd(0 xB8+i,Left);vWriteCmd(0 xB8+i,Right);vWriteCmd(0 x40,Left);vWriteCmd(0 x40,Right);vfor(j=0;j64;j+)vWriteData(dat,Left);vWriteData(dat,Right);vvv总结v理解12864是如何显示字符和图形的v知晓单片机与12864的硬件连接v根据硬件接线，确定所有的总线地址（8个）v明白如何通过总线操作对1286

23、4进行数据与命令的交换v参考12864的命令字进行软件编程v学会如何使用取字模软件图6 AT89C51与12864的硬件连接LCD12864模块的20个引脚定义如下：1.Vss 逻辑电源地2.VDD逻辑电源正5v3.V0LCD驱动电压4.RS 数据/指令选择：高电平为数据，低电平为指令5.R/W读/写选择：高电平为读数据，低电平为写数据6.E读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据7.DB0数据输入输出引脚8.DB1数据输入输出引脚9.DB2数据输入输出引脚10.DB3数据输入输出引脚11.DB4数据输入输出引脚12.DB5数据输入输出引脚13.DB6数据输入输出引脚14.DB7数据输入输出引脚1

24、5.CS1片选择号，低电平时选择前64列16.CS2片选择号，低电平时选择后64列17.RET复位信号，低电平有效。18.VEE输出15v电源给V0提供驱动电源19.A背光电源LED正极20.K背光电源LED负极图图5.LCD引脚图引脚图带字库12864v带字库的带字库的12864的基本特性：的基本特性：（1）显示分辨率）显示分辨率:12864点点（就是（就是64行，每行行，每行128个点）个点）（2）内置汉字字库，提供）内置汉字字库，提供8192个个1616点阵汉字（点阵汉字（12864内内部有一个部有一个CGROM，内容掉电可以存储，所以汉字字库会，内容掉电可以存储，所以汉字字库会存放在里

25、面。满屏最多显示存放在里面。满屏最多显示4*8=32个汉字）。个汉字）。（3）内置）内置 128个个168点阵点阵ASCII字符（字符（12864一次最多可以一次最多可以显示显示4*16=64个个ASCII字符）。字符）。（4）通讯方式：串行、并口可选）通讯方式：串行、并口可选（数据写入和读出可以是以（数据写入和读出可以是以串行的方式，也可以是以并行的方式。）串行的方式，也可以是以并行的方式。）所以只要我们写入指令所以只要我们写入指令0 x01，整个屏幕就被清空了。，整个屏幕就被清空了。LCD初始化：初始化：一般用指令一般用指令0 x0c，开显示，关闭光标，开显示，关闭光标 既可以控制扩展功能

26、，又可以控制绘图显示的指令！用既可以控制扩展功能，又可以控制绘图显示的指令！用0X30，基本指令集，基本指令集指令指令0X06光标右移光标右移1.汉字显示坐标汉字显示坐标 显示汉字一屏可以显示显示汉字一屏可以显示4*8=32个个16*16的汉字。实的汉字。实物图对照下，把地址也表物图对照下，把地址也表到实物图上去了。到实物图上去了。操作的具体流程：操作的具体流程：A进入基本指令模式（指令进入基本指令模式（指令16，指令为，指令为0 x30）B写入写入xy地址（地址需要查上表，用指令地址（地址需要查上表，用指令8，也就是写入，也就是写入DDRAM）C写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接

27、把汉字存放在里面即可，写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接把汉字存放在里面即可，存储的时候它就是以编码的形式。例如：存储的时候它就是以编码的形式。例如：uchar code dis1=“南京师范大学南京师范大学;）例程代码：例程代码：uchar code dis3=“南京师范大学南京师范大学;void display_hz()Uchar I;Write_comd(0 x30);/基本指令基本指令Write_comd(0 x80);/写在第一个位置上写在第一个位置上For(i=0;i8;i+)Write_da(dis3i);/把数据送到端口把数据送到端口Delay_ms(5);/延时一

28、会延时一会 2.ASCII显示坐标：显示坐标：它的坐标和汉字的坐标是一样的，只不过一个汉字的位置可以放两个它的坐标和汉字的坐标是一样的，只不过一个汉字的位置可以放两个ASCII码字符。因为前者为码字符。因为前者为16*16后者为后者为16*8，这样一行可以显示，这样一行可以显示16个个ASCII码了。在显示一串字符穿的时候，给一个起始地址，屏幕就码了。在显示一串字符穿的时候，给一个起始地址，屏幕就会依次显示出来（自动加一功能）。会依次显示出来（自动加一功能）。操作的具体流程：操作的具体流程：A进入基本指令模式（指令进入基本指令模式（指令16，指令为，指令为0 x30）B写入写入xy地址（地址需

29、要查上表，用指令地址（地址需要查上表，用指令8，也就是写入，也就是写入DDRAM）C写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接把写入欲写入的汉字的编码（一般定义一个数组，直接把ASACII码存放码存放在里面即可，存储的时候它就是以编码的形式。例如：在里面即可，存储的时候它就是以编码的形式。例如：uchar code dis1=SH;）例程代码：例程代码：uchar code dis2=SH;void display_ascii()Uchar I;Write_comd(0 x30);/基本指令基本指令Write_comd(0 x80);/写在第一个位置上写在第一个位置上For(i=0;i2;

30、i+)Write_da(dis2i);/把数据送到端口把数据送到端口Delay_ms(5);/延时一会延时一会并行写资料到模块：并行写资料到模块：时序图：时序图：写指令：void write_cmd(uchar cmd)lcdrs=0;/低电平表命令 lcdrw=0;/低电平表写 P0=cmd;/把命令送给P0 lcden=0;/产生一个高脉冲 delay_ms(5);lcden=1;delay_ms(5);/不用的时候把en拉低，12864不使能 lcden=0;（2）写数据：void write_dat(uchar dat)lcdrs=1;/高电平表示数据 lcdrw=0;/低电平表示写

31、P0=dat;/把数据送到端口 lcden=0;/产生一个高脉冲 delay_ms(5);lcden=1;delay_ms(5);lcden=0;/不用时不使能根据这个时序图可以从根据这个时序图可以从12864液晶模块内部液晶模块内部RAM中读出相应的数据，忙检测函数就是根据这中读出相应的数据，忙检测函数就是根据这个时序图写出来的。个时序图写出来的。带中文字库的带中文字库的128X64128X64显示模块时应注意以下几点：显示模块时应注意以下几点：欲在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。显示ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连

32、续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。模块在接收指令前，向处理器必须先确认模块内部处于非忙状态，即读取BF标志时BF需为“0”，方可接受新的指令。如果在送出一个指令前不检查BF标志，则在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即等待前一个指令确定执行完成。指令执行的时间请参考指令表中的指令执行时间说明。“RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位。当变更“RE”后，以后的指令集将维持在最后的状态，除非再次变更“RE”位，否则使用相同指令集时，无需每次均重设“RE”位。