摘要：在日常生活中，我们对液晶显示（LCD）并不陌生，LCD智能显示模块不但可以显示字符，汉字和图形，同时具有可编程功能，且与单片机接口比较方便，如液晶显示模块已作为很多电子产品的通用器件，如在计算器，万用表，电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字，专用符号和图形。在单片机系统中应用中用液晶显示作为输出器件有很多优点，如显示质量高，不闪烁；数字接口式，使得和单片机的接口更加简单可靠，操作方便；体积小，重量轻；而且相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动TC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
关键词：单片机；液晶显示器（LCD1602）；KeilProteus
一、硬件模块设计
硬件系统是指构成微机系统的实体和装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。单片机实质上是一个硬件的芯片，在实际应用中，通常很难直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。本设计选用以AT89C51单片机为主控单元。显示部分：需要使用LCD液晶显示屏。
1.AT89C51主控单片机
80C51是一种高性能CMOS的8位微处理器，俗称单片机，它带有4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于多功能将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单芯片中，AT89C51是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性且价廉的方案。
2.LCD显示模块
本设计采用LCD液晶显示器来显示输出数据。LCD的特性有：+5V电压，对比可调度；内含复位电路；提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能；有80字节显示数据存储器DDRAM；内建有160个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM；8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM。
本设计通过D0-D7引脚向LCD写指令字或写数据以使LCD实现不同的功能或显示相应的数据。图1所示是基于LCD1602液晶显示器的硬件原理框图，它主要由主控单片机AT89C51单片机、1602LCD和其他外围电路组成。
二、软件设计
单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，硬件电路设计完成后，还必须编写液晶显示器显示字符的程序，单片机程序通常使用汇编语言或C语言编写，无论采用哪一种语言，都需将源程序转换为目标代码。随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。
图1
采用KEIL 开发的89c51单片机应用程序一般需要以下步骤：
（1）在uVision 集成开发环境中创建新项目（Project），扩展文件名为.UV2，并为该项目选定合适的单片机CPU器件（本设计采用ATMEL 公司下的AT89C51）。
（2）用uVision 的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（.ASM），也可以使C语言文件（扩展名.C），并将该文件添加到项目中去。一个项目文件可以包含多个文件，除了源程序文件外，还可以是库文件、头文件或文本说明文件。
（3）通过uVision 2 的相关选择项，配置编译环境、连接定位器以及Debug调试器的功能。
（4）对项目中的源文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的HEX文件，如果出现编译连接错误则返回到第2步，修改源文件中的错误后重构整个项目。
（5）对没有语法错误的程序进行仿真调试，调试成功后将HEX文件写入到单片机应用系统的ROM中.
根据上述操作，本设计的软件设计如下图2所示。
（6）在Proteus 软件了调用hex文件及烧入单片机。
图2
三、仿真调试
Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。用Proteus 对本设计进行仿真的操作步骤如下：
（1）进入proteus ISIS 集成环境。
（2）通过工具栏中的命令，在pick devices窗口中选择电路所需的元件，放置元件到编辑区并调整其相对位置，进行元件参数设置，元器件间连线。
（3）连线并加上需要的说明，并完成仿真原理图，如图3所示。
图 3仿真原理
（4）加载程序。将编译调试完成的简易计算器机器码程序（hex文件）加载到AT89C51单片机中。
（5）单击仿真工具栏中的仿真键，观察仿真结果，可以看到“Have a nice day”字样。可以按暂停、继续、单步、等按钮，查看效果。
四、结论
本次设计结合硬件设计、软件设计和仿真调试三个方面来阐述利用单片机设计和LCD液晶显示器进行显示的任务。单片机技术在日常生活中的使用，使得生活更加的多姿多彩、智能化、操作便利化，并在日常生活中得到了广泛的应用，随着科学技术的创新与计算机技术的不断发展，单片机将朝着更高的应用水平、更多的集成部件、更强大的功能方向发展，更好地造福于人类。
参考文献：
[1]李玺梅.基于单片机的液晶显示器设计分析[J].山东工业技术.2017
[2]许思达.基于51单片机的TFT液晶显示设计[J].电子元器件应用.2010
[3] 李光飞.单片机C程序设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社.2005
论文作者:张力凡
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
标签：单片机论文; 文件论文; 液晶显示器论文; 电路论文; 硬件论文; 软件论文; 存储器论文; 《电力设备》2018年第15期论文;