2012
年第
25
卷第
8
期
Electronic Sci. ＆ Tech. / Aug. 15，2012
电子
·
电路
单片机液晶显示系统的设计
段新燕
（ 长沙职业技术学院 工程系 ，湖南 长沙
410000）
摘
要
以
C8051F
单片机和液晶显示控制器
KS0108
为核心，设计了单片机控制的液晶显示系统
。
重点研究了图
½的动态显示技术，介绍了液晶显示模块的硬件
、
½件特性
。
文中设计的电路在
C8051F020
单片机仿真实验系统上进
行了仿真，实验结果表明，设计达到了预期目标
。
关键词
单片机； 液晶显示器； 图½动态显示；
KS0108； C8051F020
TN873
+
. 93
文献标识码
A
文章编号
1007 － 7820（ 2012） 08 － 013 － 04
中图分类号
Design of a Liquid Crystal Display System for the Single Chip Microcomputer
DUAN Xinyan
（
Department of Engineering，Changsha Vocational and Technical Collage，Changsha 410000，China）
Abstract
This article introduces the C8051F single-
chip micro-
computer and the LCD controller KS0108． U-
sing them as the core，we have designed the single-
chip micro-
computer LCD system． In the thesis，we put empha-
sis on the technology of graphic dynamic display，and describe the LCM's hardware and software features． The cir-
cuit that we have designed is emulated in the C8051F020 single-
chip micro-
computer emulation experiment system．
That experimental result shows that we have achieved the expected goal in the design．
Keywords
single-
chip micro-
computer（ SCM）
；
LCD； graphic dynamic display； KS0108； C8051F020
单片机液晶显示系统主要是指单片机控制的点阵
型液晶显示器（
LCD）
所组成的显示系统
。
点阵型
LCD
不仅可显示字符
、
数字，
还可以显示各种图½
、
曲线及
汉字，
且可以实现屏幕画面滚动
、
分区开窗口
、
反½
、
闪
烁
、
½操½等功½，
可以显示用户自定义的任意符号及
曲线
、
图½等，
是信息处理
、
信息输出的重要手段，
具有
广泛的应用前景
。
文中所阐述的单片机液晶显示系
统，
是在
C8051F
系列单片机仿真实验系统上实现的
。
该仿真实验系统所½用的液晶显示控制器为
KS0108。
的带振荡器和显示时序发动器的行驱动器
KS0107
配
套才½½成一个完整的液晶驱动和控制系统
。
1. 1
液晶显示原理
在小规模点阵液晶显示模块上½用液晶显示驱动
控制器组成液晶显示驱动控制系统是非常有益的
。
这
½得液晶显示模块的硬件电路简单化，
从而降½模块
许多显示
成本
。
½同时也提高了对½件功½的要求，
功½½需要由½件编制而成
。KS01087
就是这类液晶
显示驱动控制器的套件
。
1. 2
KS0108
的电路特性
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，
通过电压
对其显示区域进行控制，
有电显示为黑色，
这样即可显示
出图½
。
液晶显示器具有厚度薄
、
适于大规模集成电路
直接驱动
、
易于实现全½色显示等特点，
目前已广泛用于
PDA
移动通信工具等领域
。
数字摄像机
、
便携式电脑
、
（
1） KS0108
的 主 要 特 性 如 下
。
内 藏
64 × 64 =
RAM
中每½数据对应
LCD
屏上一
4 096
½显示
RAM，
个点的亮
、
暗状态
。KS0108
是列驱动器，
具有
64
路列
驱动输出
。KS0108
读
、
写操½时序与
68
系列微处理
可直接与
68
系列微处理器接口相连
。KS0108
器相符，
的占空比为
1 /48 ½ 1 /64。KS0108
可管理
64 kB
显示
RAM。
其中，
图½方式为
64 kB。
字符方式为
4 kB；
工
½温度：
－ 20 ½ + 60 ℃
，
存储温度：
－ 30 ½ + 70 ℃
。
（
2） KS0108
的操½时序图，
如图
1
所示
。
13
1
液晶显示控制器
KS0108
KS0108
是带显示存储器的液晶显示列驱动控制
显示屏上
器
。
其特点是内½
64 × 64
½的显示存储器，
各像素点的显示状态与显示存储器的各½数据一一对
应，
显示存储器的数据直接½为图½显示在驱动信号
上
。
显示数据为
1，
相应的像素点就½显示； 显示数据
为
0，
相应的像素点就不½显示
。
同时
KS0108
配备了
一套显示存储器的管理电路与计算机接口电路 ，
允许
计算机直接访问显示存储器，
KS0108
可以直接与
即
计算机的总线连接
。
½
KS0108
不½独立工½，
因为
其本身不½生成显示时序，
所以
KS0108
需要与相应
收稿日期：
2012-05-04
½者简介：
段新燕 （
1974—）
， 女， 讲师
。
研究方向： 机电一
½化
。
www. dianzikeji. org
电子
·
电路
段新燕： 单片机液晶显示系统的设计
该 指 令 用 来 查 询
KS0108
的 状 态， 参 量 含 义
各
如下
。
BUSY： 1 －
内部在工½；
0 －
正常状态
。
ON / OFF： 1 －
显示关闭；
0 －
显示打开
。
REST： 1 －
复½状态；
0 －
正常状态
。
在
BUSY
和
REST
状态时，
除读状态指令外，
其½
指令均未对
KS0108
产生½用
。
在对
KS0108
操½之
前要查询
BUSY
状态，
以确定是否可对
KS0108
进行
操½
。
图
1
KS0108
的操½时序
1. 3
液晶显示模块的½件特性
了解
KS0108
图½液晶显示模块的电路特性后，
2
液晶显示模块
12864
的应用
要½用内½
KS0108
图½液晶显示模块还需要了解其
½件特性，
KS0108
的指令功½，
即
才½较½地应用内
½
KS0108
图½液晶 显 示 模 块
。KS0108
共 有
7
条 指
以表
1
所示读
令
。KS0108
的指令系统相对较为简单，
状态指令的详细解释其功½如下
。
表
1
R /W
1
RS
0
DB
7
BUSY
DB
6
0
读状态指令
DB
4
DB
3
0
DB
2
0
DB
1
0
DB
0
0
DB
5
内½
KS0108
点阵型液晶显示模块与单片机的连
接方式有两种，
一种为直接访问方式，
另一种为间接控
制方式
。
下面以间接控制为例，
描述其硬件电路和驱
动程序
。
2. 1
硬件电路
间接控制方式是单片机通过自身的并行接口与液
晶显示模块连接
。
通过对接口的操½，
以达到对液晶
显示 模 块 的 控 制
。
实 现
KS0108
液 晶 显 示 模 块 与
C8051F020
的接口电路图，
如图
2
所示
。
ON / OFF REST
图
2
液晶显示模块接口电路图
2. 2
程序设计
（
1）
图½编码
。
一般常用点阵液晶显示模块的字
显示缓冲区单
元的数据
。
在½用
KS0108
图½方式时，
元与显示屏的对应关系如图
3
所示
。
图
4
所示的显示格式与本身的习惯正½相反，
如
则
想在 显 示 屏 上 显 示
10010110，
须 向
RAM
中 写 入
01101001。
这适应人的习惯，
在字模½件取模时设½
字节倒序
。
在取模时，
须设½取模参数，
纵向取模
、
字
模是直接从系统字库中提取的，
然后经过格式上的调
可得到欲显示的字模
。
在设计中，
所用的显
整和½换，
示部分不是从字库中提取字模，
而是采用一个字模½
件来取模，
将图½点阵½换为计算机内部显示缓冲单
14
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段新燕： 单片机液晶显示系统的设计
电子
·
电路
图
3
显示缓冲区单元与显示屏的关系
节倒序
。
例如图
4
是
128 × 64
个像素的图½
。
图
6
图
4
图½
128 × 64
个像素
LCD
测试流程图
程序下½½到
C8051F020
中
。
打开
RAM
观察窗口，
运行
可单步执行或在送数指令后加断点
程序
。
程序运行时，
观察
RAM
存储单元的变化，
观察结果是否正确
。
C8051F020
单片机仿真实验系统上的液晶显示屏
的点阵是
128 × 64
点
。
在
C8051F020
系统实验箱上的
液晶显示屏上，
其实现了这些图½动态显示，
特设计了
几个显示场景，
这里以从左向右移动为例； 图
7
是用数
码相机抓拍的图½动态显示效果画面
。
在这个场景
中，
图½是从左向右推出的，
一直移动到显示屏最右
端
。
仿真实验的结果完全达到了预期的设计
。
（
2）
图½动态显示
。
在图½动态显示程序设计中，
以图½从左向右移
动为例
。
图½从左向右移动实现，
图½从左向右移出
的思想是左右两片
KS0108
分开驱动，
根据左边的起
始列地址，
推算出右边的第一列对应图½字模中数据
地址
。
先 驱 动 左 边 的
KS0108
列 起 始 地 址
0xB8 +
i（
0
≤
i
＜ 64）
，
再驱动右边的
KS0108。
½
i
≥
64
时，
不
只需驱动右边的
KS0108，
右边
需要驱动左边
KS0108，
的
KS0108
列起始地址为
0xB8 +
i
－ 64。
（
3）
程序流程
。
主程序和图½显示测试程序流程
图分别如图
5
和图
6
所示
。
图
7
图
5
主程序流程图
图½动态显示效果
4
结束语
3
系统实验仿真
系统实验是在
C8051F020
单片机仿真实验系统上
进行的仿真
。
在确认连线已连接时，
接通仿真实验系
统电源，
将拨码开关
S
1
和
S
2
½于
ON
½½
。
在
IDE
（
Integrated Development Environment）
中建立一个新的
将程序加到这个项目文件中，
编译连接后，
将
项目文件，
就
C8051F
单片机和液晶显示控制器
KS0108
为
核心，
设计了单片机控制的液晶显示系统
。
重点研究
了图½的动态显示技术，
介绍了液晶显示模块的硬件
和½件特性
。
所设计的电路在
C8051F020
单片机仿真
实验系统上进行了仿真，
实验结果达到了预期目标
。
（ 下½第
19
页）
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（ 上接第
12
页）
将待测½数信号发生器的输出接至
TDS2012，
观
测波½及其频度
、
幅度
。
可以测得½数信号发生器性
½，
频率范围为
1 Hz ½ 10 MHz，
幅度范围
0. 1 ½ 9
V
pp
，
可以产生正弦波
、
方波
、
锯½波和三角波
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5
结束语
经过测试结果表明，
设计中示波器和½数信号发
生器均可较½完成测试工½，
充分发挥了
FPGA
并行
执行的特点，
实现数字示波器和½数信号发生器的功
½，
充分显示了
FPGA
在仪表控制方面的优势
。
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
（ 上接第
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