智能小車數(shù)據(jù)的液晶顯示研究

鄒全勝

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 滁州 239000）

一、引言

顯示模塊在單片機中不可或缺，如用數(shù)碼管顯示溫度，12864液晶顯示漢字或工作界面。而用12864液晶顯示圖片作為開始界能夠是整個單片機項目增色不少，我們在這里將加以介紹。

圖一 效果圖

二、系統(tǒng)實現(xiàn)方案

本方案的實現(xiàn)主要包括：單片機最小系統(tǒng)、12864液晶與單片機的連接、顯示函數(shù)的編寫、圖片轉(zhuǎn)換、圖片字模的生成及系統(tǒng)的調(diào)試。

（一）單片機的簡介

單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，它是單片機微型計算機簡稱，通常用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。

單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部集成計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。

本項目采用AT89s52單片機，AT89S52是Atmel公司采用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容，并且具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。

AT89s52具有32位I/O口,分別是P0口、P1口、P2口、P3口各8位，總共32位。每個口的8位都可作為通用的輸入輸出口，其中P3口還兼有第二功能：P3.0(RXD)串行數(shù)據(jù)接收端P3.1(TXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送端，P3.2(INT0)外部中斷源0輸入端，P3.3(INT1)外部中斷源1輸入端，P3.4(T0)定時/計數(shù)器T0計數(shù)脈沖輸入端，P3.5(T1)定時/計數(shù)器T1計數(shù)脈沖輸入端，P3.6(WR)外部RAM寫選通端，P3.7(RD)外部RAM讀選通端。另外P0和P2口用作地址線端口時，分別對應(yīng)地址的低8位和高8位。[1]

（二）12864無字符液晶的簡介

圖二 12864方塊圖

1、模塊簡介

12864液晶主要由顯示模塊、驅(qū)動器、控制器及背景光幾部分組成。12864液晶顯示分左右半屏，其中左半屏64列，右半屏64列，加在一起128列。左右半屏又各有64行，所以稱之為12864液晶。其中液晶的64行又分為8頁（0～7），每頁8行。左右半屏的選擇，依靠控制器的CS1、CS2來選擇。屏幕的亮度取決與背景光的亮度，亮度的調(diào)節(jié)又取決于背景光的電壓值。

2、接口的定義

圖三 接口定義示意圖

12864共有20個接口：

1腳VSS和2腳VDD分別為電壓的負極和正極。

4腳R/S端為控制寄存器操作選擇端，即選擇是對數(shù)據(jù)還是指令進行操作：H（高電平）時為對數(shù)據(jù)進行操作，L（低電平）時為對指令進行操作。

5腳R/W端為讀寫控制端：H（高電平）時表示“讀“，即數(shù)據(jù)從12864中讀出，L（低電平）是表示”寫“，即數(shù)據(jù)被寫入到12864中。

6腳E為控制使能：只有此腳從高電平向低電平跳變時（即下降沿），相關(guān)的讀寫的數(shù)據(jù)才能有效。

7～14腳為數(shù)據(jù)總線。

15腳CS1為右半屏選擇信號，H高電平時選中。

16腳CS2為左半屏選擇信號，H高電平時選中。

17腳RET為復(fù)位信號，低電平復(fù)位。

18腳為LCD驅(qū)動負電壓。

19、20腳分別為LED背光板電源。

圖四 12864液晶的寫時序圖

3、寫指令和寫數(shù)據(jù)函數(shù)的編寫通過以上接口的定義我們再來看看12864的時

序圖：從圖中我們看出，如果我們要往12864液晶中

寫數(shù)據(jù)，首先R/W要為0，其次在數(shù)據(jù)DB0-7數(shù)據(jù)有

效時，E要從高電平向低電平跳變，由此我們可得出

寫指令和寫數(shù)據(jù)的函數(shù)的如下寫法：

寫指令函數(shù)：

寫數(shù)據(jù)函數(shù)：

從兩個函數(shù)可看出它們的不同之處在于，寫指令函數(shù)的RS=0，而寫數(shù)據(jù)的函數(shù)RS=1。而它們的相同之處在于同樣RW=0，代表向12864中寫，同時E都在P0口數(shù)據(jù)穩(wěn)定時有1向0跳變，也即從高電平向低電平跳變。[2]

4、指令介紹

圖五 12864顯示控制指令

知道的12864液晶寫數(shù)據(jù)和寫指令函數(shù)的編寫，我們在來看看12864各指令的含義。

之前我們說12864液晶分左右屏，有分8頁和左右屏各64列，那么怎么樣把數(shù)據(jù)精準的定位到我們要顯示的位置呢？靠的就是12864液晶的顯示控制指令，下面我們一一解釋：

開關(guān)顯示：從表中看出，首先RS要為L，因為我們要寫的是控制12864顯示的指令而不是要顯示的數(shù)據(jù)。R/W為L代表向12864中寫（下面同此，不再說明）。在看DB7-DB0只有DB0是可變的，L代表關(guān)，H代表開。所以開關(guān)顯示的二進制碼就為00111110（關(guān)）(十六進制 0X3E)，00111111（開）(十六進制0X3F)。

設(shè)置Y地址：可見此指令預(yù)留的6位用于指定12864的64列的地址，那么起始地址的二進制碼為：01000000(十六進制0X40)。

設(shè)置X地址：X地址即為128654的頁地址，共有8頁，所以此字節(jié)預(yù)留的3位用于指定8頁的地址，起始地址的二進制碼為10111000（十六進制0XB8）。

顯示開始線：此指令用于指定從12864的64行中的那一行開始顯示，我們一般從第一行開始顯示，這樣Z地址的起始地址的二進制碼為：11000000(十六進制0XC0)。

（三）12864與單片機的連接

12864液晶與單片機的連接如圖。AT89S52單片機的P0口與12864的DB0-DB7相連，作為單片機與12864交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)口。RST接P2.4口，CS1和CS2分別接P2.4和P2.3，E接P2.2口，R/W接P2.1口，RS接P2.0口。VCC和GND分別接電源正極和負極。由于此圖為仿真圖，其它接口忽略（實際中不可）。[3]

圖六12864與單片機連接圖

（四）圖片的轉(zhuǎn)換

圖片轉(zhuǎn)換的目的，由于我們12864的像素有限，只有128×64,所以我們要將下載的黑白圖片進行轉(zhuǎn)換。

這里我們以下載好的黑白圖片為類：首先我們打開畫圖軟件，用畫圖軟件打開我們下載好的黑白圖片。

圖七

由于圖片較大，我們選擇查看，進行縮小。然后用選擇工具選擇要截取的部分然后復(fù)制。

新建文件，在新建的畫圖板中粘貼。選擇圖片右下角進行拖動，直到下面的像素顯示為128×64為止。（如下圖）

圖八

這時打開文件的屬性面板

圖九屬性面板設(shè)置

設(shè)置屬性中的寬度為128，高度為64，單位為像素，顏色為黑白，最后進行保存。這樣我們的圖片的轉(zhuǎn)換就做好了。

（五）圖片子模的生成

12864的顯示原理是：每次向12864寫一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，一個字節(jié)8位，高電平1在12864上顯示的黑點，低電平0在12864上顯示的是個空白（或白點）。且這一個字節(jié)的8位是縱向方式寫入的，所以我們在取字模時一定要縱向取模，字節(jié)倒序也要勾選上。

參數(shù)設(shè)置如下圖所示：

設(shè)置完成后，點擊“基本操作”，“打開圖像圖標(biāo)”。

打開我們事先轉(zhuǎn)換好的黑白圖片，打開后的效果如圖所示。

最后點擊“取模方式”，選擇“C51格式”即可在“點陣生成區(qū)”看到生成后的十六進制代碼。賦值生成的所有代碼，在主函數(shù)中以數(shù)據(jù)的形式保存即可。

三、主程序的編寫與系統(tǒng)的調(diào)試

主程序的編寫我們主要介紹顯示圖片函數(shù)的寫法。圖片顯示函數(shù)是我們本系統(tǒng)的關(guān)鍵，它用到了以上我們介紹的所有知識，下面我們來詳細介紹。

首先，整個圖片是以整個屏幕的大小實現(xiàn)處理好的，取模方式我們也是采用的縱向取模，所以整個字模的個數(shù)為8×128個字模（8×128字節(jié)的數(shù)據(jù)）。8代表有8也，128代表有128列，其中左半屏64列，右半屏64列。每列從0開始計數(shù)也就是0列-63列，頁也是從0開始計數(shù)即0頁-7頁。所以我們用兩個局部變量i和j，分別代表頁和列。

其次，在寫每一頁的128列時要能自動識別左右半屏，采用的方法就是看列參數(shù)j是否小于64和大于63。小于64也即0-63在左半屏，大于63即64-128在右半屏，在右半屏?xí)r，左右半屏要切換（CS1、CS2的高低電平要互換），同時列數(shù)的值要在j的基礎(chǔ)上減去 64（64-64=0、127-64=63，符號右半屏0列-63列的原則）。

再次，每寫完128列要換行（也即換頁），采用的方法是每寫完128個數(shù)據(jù)，列數(shù)據(jù)要在參數(shù)j的基礎(chǔ)上加上i×128，這樣隨主i的增加j就在127的基礎(chǔ)上加上逐漸128，從而實現(xiàn)自動換行。

圖片顯示函數(shù)如下：

系統(tǒng)的調(diào)試我們采用PROTEUS單片機仿真，線路的連接我們采用的是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的方法，相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號代表兩端是連接在一起的。程序用keil軟件別寫好之后，生成相對應(yīng)HEX文件。雙擊仿真軟件中的單片機（我們實際使用的是AT89S52，仿真時我們用 AT89CF51代替），在“program file”欄中選擇剛生成好的HEX文件，點擊“確定按鈕”。最后點擊PROTEUS軟件左下角的“開始按鈕”，即可實現(xiàn)本系統(tǒng)設(shè)計。

最終的效果如下圖：