智能小车数据的液晶显示研究

邹全胜

（滁州职业技术学院,安徽 滁州 239000）

一、引言

显示模块在单片机中不可或缺，如用数码管显示温度，12864液晶显示汉字或工作界面。而用12864液晶显示图片作为开始界能够是整个单片机项目增色不少，我们在这里将加以介绍。

图一 效果图

二、系统实现方案

本方案的实现主要包括：单片机最小系统、12864液晶与单片机的连接、显示函数的编写、图片转换、图片字模的生成及系统的调试。

（一）单片机的简介

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，它是单片机微型计算机简称，通常用于控制领域，故又称为微控制器。

单片机由单块集成电路芯片构成，内部集成计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

本项目采用AT89s52单片机，AT89S52是Atmel公司采用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容，并且具有8K在系统可编程Flash存储器。

AT89s52具有32位I/O口,分别是P0口、P1口、P2口、P3口各8位，总共32位。每个口的8位都可作为通用的输入输出口，其中P3口还兼有第二功能：P3.0(RXD)串行数据接收端P3.1(TXD)串行数据发送端，P3.2(INT0)外部中断源0输入端，P3.3(INT1)外部中断源1输入端，P3.4(T0)定时/计数器T0计数脉冲输入端，P3.5(T1)定时/计数器T1计数脉冲输入端，P3.6(WR)外部RAM写选通端，P3.7(RD)外部RAM读选通端。另外P0和P2口用作地址线端口时，分别对应地址的低8位和高8位。[1]

（二）12864无字符液晶的简介

图二 12864方块图

1、模块简介

12864液晶主要由显示模块、驱动器、控制器及背景光几部分组成。12864液晶显示分左右半屏，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，所以称之为12864液晶。其中液晶的64行又分为8页（0～7），每页8行。左右半屏的选择，依靠控制器的CS1、CS2来选择。屏幕的亮度取决与背景光的亮度，亮度的调节又取决于背景光的电压值。

2、接口的定义

图三 接口定义示意图

12864共有20个接口：

1脚VSS和2脚VDD分别为电压的负极和正极。

4脚R/S端为控制寄存器操作选择端，即选择是对数据还是指令进行操作：H（高电平）时为对数据进行操作，L（低电平）时为对指令进行操作。

5脚R/W端为读写控制端：H（高电平）时表示“读“，即数据从12864中读出，L（低电平）是表示”写“，即数据被写入到12864中。

6脚E为控制使能：只有此脚从高电平向低电平跳变时（即下降沿），相关的读写的数据才能有效。

7～14脚为数据总线。

15脚CS1为右半屏选择信号，H高电平时选中。

16脚CS2为左半屏选择信号，H高电平时选中。

17脚RET为复位信号，低电平复位。

18脚为LCD驱动负电压。

19、20脚分别为LED背光板电源。

图四 12864液晶的写时序图

3、写指令和写数据函数的编写通过以上接口的定义我们再来看看12864的时

序图：从图中我们看出，如果我们要往12864液晶中

写数据，首先R/W要为0，其次在数据DB0-7数据有

效时，E要从高电平向低电平跳变，由此我们可得出

写指令和写数据的函数的如下写法：

写指令函数：

写数据函数：

从两个函数可看出它们的不同之处在于，写指令函数的RS=0，而写数据的函数RS=1。而它们的相同之处在于同样RW=0，代表向12864中写，同时E都在P0口数据稳定时有1向0跳变，也即从高电平向低电平跳变。[2]

4、指令介绍

图五 12864显示控制指令

知道的12864液晶写数据和写指令函数的编写，我们在来看看12864各指令的含义。

之前我们说12864液晶分左右屏，有分8页和左右屏各64列，那么怎么样把数据精准的定位到我们要显示的位置呢？靠的就是12864液晶的显示控制指令，下面我们一一解释：

开关显示：从表中看出，首先RS要为L，因为我们要写的是控制12864显示的指令而不是要显示的数据。R/W为L代表向12864中写（下面同此，不再说明）。在看DB7-DB0只有DB0是可变的，L代表关，H代表开。所以开关显示的二进制码就为00111110（关）(十六进制 0X3E)，00111111（开）(十六进制0X3F)。

设置Y地址：可见此指令预留的6位用于指定12864的64列的地址，那么起始地址的二进制码为：01000000(十六进制0X40)。

设置X地址：X地址即为128654的页地址，共有8页，所以此字节预留的3位用于指定8页的地址，起始地址的二进制码为10111000（十六进制0XB8）。

显示开始线：此指令用于指定从12864的64行中的那一行开始显示，我们一般从第一行开始显示，这样Z地址的起始地址的二进制码为：11000000(十六进制0XC0)。

（三）12864与单片机的连接

12864液晶与单片机的连接如图。AT89S52单片机的P0口与12864的DB0-DB7相连，作为单片机与12864交换数据的数据口。RST接P2.4口，CS1和CS2分别接P2.4和P2.3，E接P2.2口，R/W接P2.1口，RS接P2.0口。VCC和GND分别接电源正极和负极。由于此图为仿真图，其它接口忽略（实际中不可）。[3]

图六12864与单片机连接图

（四）图片的转换

图片转换的目的，由于我们12864的像素有限，只有128×64,所以我们要将下载的黑白图片进行转换。

这里我们以下载好的黑白图片为类：首先我们打开画图软件，用画图软件打开我们下载好的黑白图片。

图七

由于图片较大，我们选择查看，进行缩小。然后用选择工具选择要截取的部分然后复制。

新建文件，在新建的画图板中粘贴。选择图片右下角进行拖动，直到下面的像素显示为128×64为止。（如下图）

图八

这时打开文件的属性面板

图九属性面板设置

设置属性中的宽度为128，高度为64，单位为像素，颜色为黑白，最后进行保存。这样我们的图片的转换就做好了。

（五）图片子模的生成

12864的显示原理是：每次向12864写一个字节的数据，一个字节8位，高电平1在12864上显示的黑点，低电平0在12864上显示的是个空白（或白点）。且这一个字节的8位是纵向方式写入的，所以我们在取字模时一定要纵向取模，字节倒序也要勾选上。

参数设置如下图所示：

设置完成后，点击“基本操作”，“打开图像图标”。

打开我们事先转换好的黑白图片，打开后的效果如图所示。

最后点击“取模方式”，选择“C51格式”即可在“点阵生成区”看到生成后的十六进制代码。赋值生成的所有代码，在主函数中以数据的形式保存即可。

三、主程序的编写与系统的调试

主程序的编写我们主要介绍显示图片函数的写法。图片显示函数是我们本系统的关键，它用到了以上我们介绍的所有知识，下面我们来详细介绍。

首先，整个图片是以整个屏幕的大小实现处理好的，取模方式我们也是采用的纵向取模，所以整个字模的个数为8×128个字模（8×128字节的数据）。8代表有8也，128代表有128列，其中左半屏64列，右半屏64列。每列从0开始计数也就是0列-63列，页也是从0开始计数即0页-7页。所以我们用两个局部变量i和j，分别代表页和列。

其次，在写每一页的128列时要能自动识别左右半屏，采用的方法就是看列参数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，在右半屏时，左右半屏要切换（CS1、CS2的高低电平要互换），同时列数的值要在j的基础上减去 64（64-64=0、127-64=63，符号右半屏0列-63列的原则）。

再次，每写完128列要换行（也即换页），采用的方法是每写完128个数据，列数据要在参数j的基础上加上i×128，这样随主i的增加j就在127的基础上加上逐渐128，从而实现自动换行。

图片显示函数如下：

系统的调试我们采用PROTEUS单片机仿真，线路的连接我们采用的是网络标号的方法，相同的网络标号代表两端是连接在一起的。程序用keil软件别写好之后，生成相对应HEX文件。双击仿真软件中的单片机（我们实际使用的是AT89S52，仿真时我们用 AT89CF51代替），在“program file”栏中选择刚生成好的HEX文件，点击“确定按钮”。最后点击PROTEUS软件左下角的“开始按钮”，即可实现本系统设计。

最终的效果如下图：