电子系统实验报告

电子系统设计专题实验报告

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实验五、LCD字符图形显示程序设计 一、 实验目的和要求

1. 熟悉单片机字符图形显示电路工作原理；

2. 了解LCD12864字符图形显示部件的工作原理； 3. 学会单片机控制字符图形显示的程序设计方法； 4. 学会单片机应用系统的人机界面软件设计方法。

二、 实验设备及设计开发环境

1. 单片机平台：AVR ATmega128实验开发板；

2. 开发环境平台：AVR Studio 4.18集成开发软件；WinAVR(GCC) 2010 C语言编译器；JTAGICE mkII在线仿真器。

三、 实验的电路原理

LCD硬件电路连接如图1所示。

图1 LCD硬件电路连接图

注： LCD_RS、LCD_R/W和LCD_E分别于ATmega128芯片的PD5、PD6和PD7相连；RESET（RST）与单片机的复位引脚相连。

表 5-1 LCM128645ZK引脚描述 管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述 1 VSS 0V 电源负极 2 VCC +3.0或+5V 电源正极 3 V0 - 对比度（亮度）调整 4 RS=“H”,表示DB7——DB0为数据传送 RS(CS） H/L RS=“L”,表示DB7——DB0为指令传送 5 R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0 R/W(SID) H/L R/W=“L”,E=“H→L”, DB7~0的数据被写到IR或DR 6 E(SCLK) H/L 使能信号 7-14 DB0-DB7 H/L 三态数据线 15 PSB H/L H：8位或4位并口方式；L：串口方式 16 NC - 空脚 17 /RESET H/L 复位端，低电平有效 18 VOUT - LCD驱动电压输出端 19 A VDD 背光源正极（+5V） 20 K VSS 背光源负极 LCD显示原理

1. LCD英文字符与汉字显示原理:

因为LCM128645ZK自带了包含所有英文字符和8192个汉字的字模信息，编程时只需给出需要显示的字符或汉字就可以了，LCM128645ZK会根据您给出的字符或汉字查找字库中对应的字模信息，并写入指定的DDRAM地址区域中，使用起来非常方便。

2. LCD图像显示原理:

LCM128645ZK的图像显示分辨率为128*64，每个像素信息用1个bit来表示，图像画面的显示效果就像一幅128*64大小的单色位图。图像的像素信息存放在LCD的图像数据缓存器（GDRAM）中，只要向GDRAM中写入图像的像素信息，便可以在LCD上显示对应的图像了。

显示图像时，LCD屏幕上像素点的位置与图像数据缓存器（GDRAM）的地址存在一一对应的关系，具体的对应关系详见图5-9所示。

3. LCD读写控制:

在对LCD进行操作时，MCU需要向LCD写入命令字或数据，同时MCU也需要从LCD中读取当前LCD工作状态信息和地址等数据信息。

关于MCU对LCD进行读写操作时，控制线RS、R/W、E的电平设置及功能总结，详见表2和表3所示。

表 2 LCM控制线RS、R/W操作及功能说明 RS R/W 功能说明 L L MCU写指令到指令暂存器（IR） L H 读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态 H L MCU写入数据到数据暂存器（DR） H H MCU从数据暂存器（DR）中读出数据 表 3 LCM控制线E操作及功能说明 E状态 执行动作 结果 高——>低 I/O缓冲——>DR 配合/W进行写数据或指令 高 DR——>I/O缓冲 配合R进行读数据或指令 低/低——>高 无动作 —— 四、 程序设计及分析

根据LCD硬件电路原理，硬件电路自带了包含所有英文字符和8192个汉字的字

模信息，所以编程时只需给出需要显示的字符或汉字就可以了，根据表中LCD字符显示区域和DDRAM中地址对应关系，对LCD进行控制和编写就可以了。 80H 90H 88H 98H 81H 91H 89H 99H 82H 92H 8AH 9AH 83H 93H 8BH 9BH 84H 94H 8CH 9CH 85H 95H 8DH 9DH 86H 96H 8EH 9EH 87H 97H 8FH 9FH 当MCU需要对LCD进行写操作时，首先拉低LCD的读写控制线（R/W），随后置高LCD的引脚E以使能LCD。最后，待数据引脚（DB0~DB7）上的数据准备好后，在LCD引脚E上产生一个下降沿，将待写入的数据或命令从I/O缓冲器中打入LCD的数据或指令暂存器中。在写操作期间，若RS保持为低电平，则MCU向LCD写入指令；若RS保持为高电平，则MCU向LCD写入数据。当MCU需要对LCD进行读操作时，首先置高LCD的读写控制线（R/W），随后置高LCD的引脚E以使能LCD。在读操作时，要求引脚E保持为高电平，直到读取过程完毕。在读操作期间，若RS保持为低电平，则MCU读出当前LCD忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态；若RS保持为高电平，则MCU从数据暂存器中读出数据。

五、 实验结果

1.实验任务：

1. 仔细阅读示例程序，了解程序的设计方法，完成示例程序的编译、调试、下载验证运行结果正确；结合时序图、指令表等读懂程序。

2. 自己设计完成一个类似电子公告牌的LCD显示程序设计，要求能够自动更新变换显示内容，并在实验系统平台编译、调试、下载验证运行结果正确。

3. 显示一段教师指定的文字，处理好自动回车、换行和中文。

2.程序运行结果：

在LCD上显示4行汉字和数字等字符，可以在段位自动换行，显示第5行时自动刷新新页面，逐字滚动显示直至此页全部显示完毕。

六、 实验总结

通过这次试验，我熟悉了单片机字符图形显示电路的工作原理，同时也了解了LCD12864字符图形显示部件的工作原理，学会了单片机控制字符图形显示的程序设计的方法，完成了在LCD屏幕显示字符的任务，通过代码使LCD屏幕分行显示字符，自动换行等操作，程序最初有很多bug，自己也不是对这个实验很了解，导致中途一度无法继续编写，在这个过程中我得到老师多次指导帮助，才使我成功完成实验，也弄清楚了实验的原理。

实验六：键盘控制程序设计 一． 实验目的

1. 熟悉单片机键盘电路工作原理；

2. 学会单片机键盘控制程序设计使用方法； 3. 学会单片机矩阵键盘扫描程序的设计； 4. 学会键盘控制与显示部件的联合应用。

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