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[摘 要] 液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，在电子行业中发展之迅速令人叹为观止。为了适应市场的需求，本文探讨基于高速单片机的液晶显示控制系统，文中主要探讨其设计思路，最后通过实验验证其电路的可用性。
[关键词] 高速单片机 C8051F120 LCD
液晶显示(LCD)由于具有可编程驱动、接口控制方便、体积小、功耗低、具有良好的可视化人机界面等优点，在智能设备尤其是便携式仪器仪表中得到了广泛应用，在许多单片机、DSP等应用系统中也被广泛应用于终端显示。但是随着数控技术、测控技术等新技术的发展，对中英文显示、图形显示的需求越来越多，普通的LED显示已不能满足要求。同时，在满足液晶显示要求的同时，也需要LCD模块接收高速的数据信息并实时显示，这就对控制器提出了更高的要求。本文采用C8051F120高速单片机实现了对液晶显示模块LM6800的控制，可以对图形、文本和数据进行实时显示。
1、硬件电路设计
1.1.LM6800液晶显示模块
本系统选用C8051F120高速单片机作为主控制器。LM6800是256×64全图形点阵的液晶显示模块，内部采用4片S6B0180芯片控制LCD显示屏上4个区域的显示，指令简单，易于操作，适合与本设计所选用的C8051F120主控制器结合使用，显示范围亦可满足本设计所涉及到的全部显示信息。在电路设计时，由于LM6800内部配备了液晶控制单元，所以只需将主控制器与液晶显示模块按要求连接起来，而不需加入更多的控制芯片，非常简单实用。
1.2.LCD与控制器的接口电路
接口电路原理图如图1所示，其中P2和P3为单片机的I/O端口；RV1为电位计，用于调节LCD液晶模块的背光对比度。
图1：LCD与主控器接口原理图
在接口电路设计中，由于LM6800液晶显示模块为5V供电，而单片机为3.3V供电模式，所以在信号传输过程中，需要在过程电路中做电平转换处理。本设计选用74LS245作为电压驱动芯片，并在单片机相应输出管脚端接入+5V上拉电阻，将信号输入至74LS245芯片，进而写入LM6800模块，这样即可保证输入信号的驱动能力。
2、软件设计
2.1软件设计流程
单片机要控制液晶显示屏系统运行，首先应将系统接通电源，系统自动复位。复位后進行单片机系统初始化、液晶初始化。在初始化完毕后，系统采集需要显示的相应参数，通过控制器发出的指令调用相关函数，完成相应的显示功能。其软件流程图如图2所示。
2.2系统及液晶初始化
系统初始化禁止所有可屏蔽中断，并关总中断，在进行关键设置时不允许发生中断，以免产生干扰，还包括变量、专用寄存器的初始化和定时器赋初值等。
液晶模块初始化就是对液晶模块的各项参数进行设置，如输入方式、显示开关控制、数据接口位数、光标的位置以及显示方式等。
如果液晶显示屏正常工作，便可写命令到LCD。本系统中的单片机主频为11.059MHz，相对而言，液晶属于慢速的外设，所以在读写程序中应该插入一些延时等待。值得注意的是，当在接受指令前，单片机必须先确认内部处于非忙碌状态，即读取BF标志位时BF需为０，方可接受新的指令。这里用到用户定义函数LCD-Busy，其作用为判断内部是否处于忙碌状态。液晶模块初始化流程如图3所示。
2.3数据读写时序
在软件设计过程中，只有产生符合的读写时序后才能对液晶正确操作，否则液晶显示屏不会有任何输出。写数据信息程序如下：
voidCmdWrite(ucharcmdcode)
{ RS=0；//命令
R＿W=0；//写入
LCD＿BUS=Cmdcode；//Cmdcode对应写命令表中的命令
E=1；//E由1到0－－写命令时序
Delay(1)；//延时程序，确保时序正确
E=0；//E由1到0－写命令时序
Delay(1)；//延时程序，确保时序正确
}
3.3实例程序
下面以256×64像素图像输入程序为例对图形显示加以说明，其他汉字、数字、字母等的数据显示亦遵循此规则，但需要注意各个字符单元的像素大小。图像输入程序示例：
VoidDisp＿Bmp(ucharCode＊Img)
{ uchari，j，K；
uintn；
for(k=0；k＜4；k++)
{ChipSelect(k)；//选择控制芯片
for(j=0；j＜8；j++)
{ CmdWrite(0xB8+j)；//写命令，页地址设置
CmdWRIte(0x40)；//写命令，列地址设置
for(I=0；I＜64；I++)
{n=i+256＊j+64＊K；//计算显示像素
DataWrite(Img[n])；//写数据，显示图形信息
}
}
}
}
4、实验测试
位置回路设计的目的是实现伺服系统所要求的一定速度、加速度下的稳态和动态性能指标。速度回路设计的目的是：1)满足位置回路要求的动态特性；2)满足系统所要求的调速范围；3)满足力矩误差对速度回路的要求，即要有足够大的开环增益、较好的机械特性和调速特性。
影响速度回路动态特性的主要因素是回路传递函数的增益、带宽以及传递函数的结构形式。速度回路的设计就是要确定这些参数以实现速度回路所需要的动态特性。速度回路是伺服系统性能的保障，它的性能直接影响着系统的动态特性、跟踪性能以及抗干扰性能。因为在试验系统中对伺服精度要求不太高，所以为了说明本伺服控制器设计的正确性和实用性，我们采用了传统的速度、位置双闭环控制结构来实现位置定点控制。经编程调试后，得到的LCD显示实际效果。
5、结束语
实践结果表明，该设计硬件结构简单，运行稳定可靠，具有显示信息清晰稳定，易读取，实用性强的优点。该液晶显示屏不仅能够正常显示连续的汉字、字符，而且能读取内容实现图形及曲线的显示等，人机接口更友好，绘图显示更加流畅。
参 考 文 献
[1] 刘彬,韩进.基于单片机的液晶显示触摸屏控制设计[J].液晶与显示,2010,(02)
[2] 郭建军,杨继先,迭东,李际炜.基于AT89C2051单片机的通用触摸屏控制器[J].实验科学与技术,2004,(02)
[3] 李海玉,高建明,王雷.基于单片机控制的液晶显示电路[J].黑龙江科技信息,2010,(33)2010,(21)
[4] 曹伟,李胜明,蒋永清.液晶显示模块WGM-12864在单片机教学中的应用[J].黑龙江科技信息,2011,(05)■
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
[关键词] 高速单片机 C8051F120 LCD
液晶显示(LCD)由于具有可编程驱动、接口控制方便、体积小、功耗低、具有良好的可视化人机界面等优点，在智能设备尤其是便携式仪器仪表中得到了广泛应用，在许多单片机、DSP等应用系统中也被广泛应用于终端显示。但是随着数控技术、测控技术等新技术的发展，对中英文显示、图形显示的需求越来越多，普通的LED显示已不能满足要求。同时，在满足液晶显示要求的同时，也需要LCD模块接收高速的数据信息并实时显示，这就对控制器提出了更高的要求。本文采用C8051F120高速单片机实现了对液晶显示模块LM6800的控制，可以对图形、文本和数据进行实时显示。
1、硬件电路设计
1.1.LM6800液晶显示模块
本系统选用C8051F120高速单片机作为主控制器。LM6800是256×64全图形点阵的液晶显示模块，内部采用4片S6B0180芯片控制LCD显示屏上4个区域的显示，指令简单，易于操作，适合与本设计所选用的C8051F120主控制器结合使用，显示范围亦可满足本设计所涉及到的全部显示信息。在电路设计时，由于LM6800内部配备了液晶控制单元，所以只需将主控制器与液晶显示模块按要求连接起来，而不需加入更多的控制芯片，非常简单实用。
1.2.LCD与控制器的接口电路
接口电路原理图如图1所示，其中P2和P3为单片机的I/O端口；RV1为电位计，用于调节LCD液晶模块的背光对比度。
图1：LCD与主控器接口原理图
在接口电路设计中，由于LM6800液晶显示模块为5V供电，而单片机为3.3V供电模式，所以在信号传输过程中，需要在过程电路中做电平转换处理。本设计选用74LS245作为电压驱动芯片，并在单片机相应输出管脚端接入+5V上拉电阻，将信号输入至74LS245芯片，进而写入LM6800模块，这样即可保证输入信号的驱动能力。
2、软件设计
2.1软件设计流程
单片机要控制液晶显示屏系统运行，首先应将系统接通电源，系统自动复位。复位后進行单片机系统初始化、液晶初始化。在初始化完毕后，系统采集需要显示的相应参数，通过控制器发出的指令调用相关函数，完成相应的显示功能。其软件流程图如图2所示。
2.2系统及液晶初始化
系统初始化禁止所有可屏蔽中断，并关总中断，在进行关键设置时不允许发生中断，以免产生干扰，还包括变量、专用寄存器的初始化和定时器赋初值等。
液晶模块初始化就是对液晶模块的各项参数进行设置，如输入方式、显示开关控制、数据接口位数、光标的位置以及显示方式等。
如果液晶显示屏正常工作，便可写命令到LCD。本系统中的单片机主频为11.059MHz，相对而言，液晶属于慢速的外设，所以在读写程序中应该插入一些延时等待。值得注意的是，当在接受指令前，单片机必须先确认内部处于非忙碌状态，即读取BF标志位时BF需为０，方可接受新的指令。这里用到用户定义函数LCD-Busy，其作用为判断内部是否处于忙碌状态。液晶模块初始化流程如图3所示。
2.3数据读写时序
在软件设计过程中，只有产生符合的读写时序后才能对液晶正确操作，否则液晶显示屏不会有任何输出。写数据信息程序如下：
voidCmdWrite(ucharcmdcode)
{ RS=0；//命令
R＿W=0；//写入
LCD＿BUS=Cmdcode；//Cmdcode对应写命令表中的命令
E=1；//E由1到0－－写命令时序
Delay(1)；//延时程序，确保时序正确
E=0；//E由1到0－写命令时序
Delay(1)；//延时程序，确保时序正确
}
3.3实例程序
下面以256×64像素图像输入程序为例对图形显示加以说明，其他汉字、数字、字母等的数据显示亦遵循此规则，但需要注意各个字符单元的像素大小。图像输入程序示例：
VoidDisp＿Bmp(ucharCode＊Img)
{ uchari，j，K；
uintn；
for(k=0；k＜4；k++)
{ChipSelect(k)；//选择控制芯片
for(j=0；j＜8；j++)
{ CmdWrite(0xB8+j)；//写命令，页地址设置
CmdWRIte(0x40)；//写命令，列地址设置
for(I=0；I＜64；I++)
{n=i+256＊j+64＊K；//计算显示像素
DataWrite(Img[n])；//写数据，显示图形信息
}
}
}
}
4、实验测试
位置回路设计的目的是实现伺服系统所要求的一定速度、加速度下的稳态和动态性能指标。速度回路设计的目的是：1)满足位置回路要求的动态特性；2)满足系统所要求的调速范围；3)满足力矩误差对速度回路的要求，即要有足够大的开环增益、较好的机械特性和调速特性。
影响速度回路动态特性的主要因素是回路传递函数的增益、带宽以及传递函数的结构形式。速度回路的设计就是要确定这些参数以实现速度回路所需要的动态特性。速度回路是伺服系统性能的保障，它的性能直接影响着系统的动态特性、跟踪性能以及抗干扰性能。因为在试验系统中对伺服精度要求不太高，所以为了说明本伺服控制器设计的正确性和实用性，我们采用了传统的速度、位置双闭环控制结构来实现位置定点控制。经编程调试后，得到的LCD显示实际效果。
5、结束语
实践结果表明，该设计硬件结构简单，运行稳定可靠，具有显示信息清晰稳定，易读取，实用性强的优点。该液晶显示屏不仅能够正常显示连续的汉字、字符，而且能读取内容实现图形及曲线的显示等，人机接口更友好，绘图显示更加流畅。
参 考 文 献
[1] 刘彬,韩进.基于单片机的液晶显示触摸屏控制设计[J].液晶与显示,2010,(02)
[2] 郭建军,杨继先,迭东,李际炜.基于AT89C2051单片机的通用触摸屏控制器[J].实验科学与技术,2004,(02)
[3] 李海玉,高建明,王雷.基于单片机控制的液晶显示电路[J].黑龙江科技信息,2010,(33)2010,(21)
[4] 曹伟,李胜明,蒋永清.液晶显示模块WGM-12864在单片机教学中的应用[J].黑龙江科技信息,2011,(05)■
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文