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摘 要：液晶显示是当前应用最广泛的人机交互接口，它具有体积小、功耗低内部储存丰富等诸多优点，而使用单片机控制的液晶显示器更融合了单片机体积小、可靠性高、可重复编程的优点。在当下的应用中，使用单片机控制的液晶显示器被广泛地应用在军事、工业和生活消费等多个方面，探讨该技术更加广泛的应用在整个社会发展生产中具有广泛的应用前景。
关键词：单片机；液晶显示器；接口开发
一、单片机和图形液晶显示器接口的应用方向探讨
单片机和图形液晶显示器接口技术最早出现在上世纪70年代，整个技术的发展历史较为悠久，在整个发展历程中，随着单片机和图形液晶显示器接口技术的升级，其应用方向不断向高端化，科技化的方向靠拢。
在第一发展阶段，主要是该技术出现的头五年，此时该技术主要被应用在家电和计算机上，在高级玩具上也有较广泛的应用，此时的单片机为四位单片机，在应用上还存在很大的局限性。
第二阶段的单片机主要是中低档的八位机，此时在应用上开始向控制核心和智能仪器仪表方向发展，这段时间的探索为单片机的发展很好地奠定了方向。
在第三阶段，出现了高级8位机，这时最具有代表性的为MCS-51系列的单片机，它串行I/O接口和多个16位定时器的设计，可实现多级终端控制，此时单片机开始向智能化终端方向开始转型。
在第四阶段，就是1983年之后到现阶段的16位单片机，这其中最具代表性的为MCS-96系列，此时该单片机不仅在数据转化效率上大大提升，在成本上控制上也迅速下降，此时，单片机被更广地应用到电机核心控制和现代网络通信中，并且应用结果显示，单片机能很好地胜任其工作。
如今随着时代的快速发展，通过显示器进行直观的视觉信息传播成为了信息建设的主要方向，由此提出了将单片机和图形液晶显示器进行融合发展建设的思路，在单片机发展较为成熟的前提下，液晶显示器的技术也走向了成熟的阶段，尤其是在个人PC的应用上，液晶显示器几乎全面取代了传统的CRT显示器成为了PC的标准配置，除了能耗低、重量轻、寿命长、成本低和环保无辐射的优点外，液晶显示器的接口控制的便利性大大推动了其和单片机接口的融合，这使得单片机加液晶显示器的组合模式得到了迅速的推广使用。
二、单片机和图形液晶显示器接口的硬件应用探讨
1、硬件应用的特点概述
从实际的单片机和图形液晶显示器接口的工作状态来看，单片机主要以系统板的方式作为液晶显示器的控制板块的一部分进行设计，在电压要求上，该部分的电压仅为5V，因此具有很高的安全性，可实现机械的便携式设计，在单片机和液晶显示器接口的通讯方式选择上为间接访问方式，液晶显示器模块与计算机控制系统中某个I/O接口并行连接，在计算机对该I/O接口的控制上，采用一个8位的并行接口与模块之间的数据线连接即可，另外还需要一个3位并行的时序控制信号线连接。
在整个单片机和液晶显示器的硬件连接上，其相关的连接部件包括单片机、电源电路、EPROM、RS232接口电路和液晶显示本身组成，在构成原理上较为简单，参考下图1。
2、单片机的应用要点分析
单片机作为该系统的核心部件，在硬件性能上要达到最基本的设计标准，比如内部需要有自带的程序存储器，可实现小规模的在线编程，还有就是在内部结构上需要有复位电路和时钟电路，这是对结构上的最基本的应用需求。
为了提升单片机的功能性，单片机系统内部的存储器的大小是重要的功能限制指标，因此为了提升单片机的功能性，拓展其应用能力，可适当对点偏激的存储器进行内存拓展，除了满足基本的数据锁存和缓冲功能，最好还有状态和命令记录的寄存功能，这可大大提升其在复杂的I/O系统中的操作要求。在拓展建设上可从程序存储器拓展和数据存储器拓展两方面入手。
在程序存储器的拓展过程中，当程序本身大于内部默认的程序存储器的容量时，则有必要进行拓展，比如最常用的AT89S51单片机的内部程序存储器的大小仅为4KB，对其进行程序存储器拓展较为常见，在硬件要求上，首先需要确保芯片采用的并行接口的方式，然后还要保证在系统掉电后，内部的程序信息不会消失，拓展的方法最常用的就是使用紫外线擦除EPROM芯片的方式进行，根据EPROM芯片的不同，其拓展后的大小会提升到8KB，16KB，32KB和64KB不等，在完成拓展后，要注意使用不透明胶带对擦除窗口进行密封，防止外界紫外线对内部信号的再度干扰。
数据存储器的拓展可根据数据存储器的类型分为两类，一类是并行接口的拓展，一类是串行接口的拓展。进行并行接口的拓展时，其方法基本和程序存储器的拓展方式一致，拓展结果也分8KB，16KB，32KB和64KB四种，而串行接口拓展的主要应用就是针对大于64KB的程序进行，其主要的拓展方法是通过存储器的分析技术或者采用拓展外部串行接口RAM来实现，该方式可将数据存储器大小拓展到64KB以上，不过由于实际应用中很少存在大于64KB的需求，所以在拓展方式上主要以并行接口的拓展方式为主。
三、单片机和图形液晶显示器接口的软件应用探讨
在软件功能的实现上，主要使用显示器和图形液晶显示器接口实现文字显示和绘图两方面的任务。从任务实现方式来看，完成文字显示有文本显示、图形显示和文本属性显示三个不同的显示方法，而完成绘图只需要使用图形显示即可，所以从软件程序的设计上来看，在文字显示上具有更高的难度。
从文字显示和绘图都需要的图形显示方法上进行分析，其软件的建设手段主要是通过绘点子程序完成，然后其绘图功能的实现则通过反复调用绘点子程序实现，在调用的过程中再加上对初始化子程序和清屏子程序的使用，从而完成对图像的连续显示。为了提升程序的操作效率，考虑将使用频率最高的状态字检测程序作为通用程序进行调用。总的来说，在最终的功能上要完成四项基本功能，包括阿拉伯数字、英文和常见符号的显示；中文或者西文的显示；全屏显示和按键翻页。
根据软件设计的流程来看，主要需要完成驱动程序设计、键盘程序设计和字模程序三部分的基本设计，其设计的细节问题从主框架设计开始，先对需要显示的字模进行状态判断，然后开始执行指令写入和数据写入，在指令和数据写入的前后，都需要判断数据状态，当还需要继续写入时，再重复写入步骤指导最终完成写入操作。在完成操作后结束开始执行后续程序。在键盘设计上，主要是通过对键盘电位的持续监测，判断是否出现了按键事件，出现了则参考键编码表向处理中心发送键码数据，从而完成键盘写入操作。
在单片机针对液晶显示器的模块编程上，是编程的重要部分，在该部分的编程中，主要的编程逻辑和普通的编程一致，在细节上要注意熟悉使用针对液晶显示器编程使用的专门指令，比如使用IR来寄存使用指令码，因此IR又被称为指令寄存器，还有数据寄存器DR，忙标志BF，显示控制触发器DFF，显示数据RAM和XY地址计数器，在应用针对液晶显示器的编程软件设计语言时，需要对其中的关键字及相关的函数使用进行详细的了解。
四、结束语
开发单片机结合液晶显示器的接口技术是未来机电显示的重要技术，在进行开发时，可针对文字显示进行全面的开发，在完成开发后可轻松地胜任对于图片的显示，在未来随着科技的发展，在硬件和软件上的全面升级将有效推动单片机结合液晶显示器的显示质量和响应速度控制，其应用的领域必然会越来越广。
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论文作者:牛慧颖
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：单片机论文; 液晶显示器论文; 接口论文; 存储器论文; 程序论文; 图形论文; 数据论文; 《中国电业》2019年第08期论文;