1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 基于 AVR 单片机液晶模块界面设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 基于 AVR 单片机液晶模块界面设计 摘要 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源不仅能满足很多应用场合的需要，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点。纵观单片机的发展过程，可以看出，单片机正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大容 量及加强 I/O功能等方向发展。其中， ATmega128是 AVR单片机应用开发力非常好，功能非常强的一个 8
2、位系列单片机。在性能、结构、工艺上也是很强的。 ATmega128主要是控制 SED1335的最重要的两个底层驱动函数。 同时， 彩色液晶显示器作为当代高新技术的结晶产品 ,不但具高速度、高亮度、高对比度显示信息特点 ,而且还具有体积小、耗电省、寿命长、无辐射、抗震、防爆等其他类型显示器无可比拟的优点 ,因此基于单片机系统的彩色液晶显示模块的使用也越来越广泛。其中，SED1335是液晶显示这块比较好的控制器，它能显示 图形、文本和字符。 SED1335液晶显示控制器的发展趋势就是 向大信息量、平板化、低压、微功耗，实时显示化是平面显示技术与应用方面。 应用 AVR 单片机 Atmega128
3、作为控制核心，响应键盘中断输入，并且对基于 SED1335 液晶显示控制器的液晶显示模块进行控制，设计界面并能 PWM 波输出。 这次的设计主要还是把所学的专业知识应用于具体实例中，并且达到一种巩固基础知识和软件的效果。在设计的同时锻炼了对设计的独立分析和解决问题的能力。唯一的缺陷，就是还有很多触屏的功能没实现。 关键词 ： AVR 单片机； Atmega128；液晶显示； SED1335； PWM 波 毕业论文 - Abstract The atmegals performance has improved and perfected since it borned. Its resourc
4、es to meet not only the applications needed, but also has high level of integration and powerful function, fast speed, small volume, low power consumption, use conveniently, reliable performance, low prices, etc. Throughout the development of atmegal, we can see it is moving toward multi-function, m
5、ore choose, high speed, low power consumption, low price, high capacity, and to strengthen the I/O functions development direction.Among them,the ATmega128 AVR microcontroller application development power is good ,very strong an 8-bit series of microcontrollers. Performance,structure,process is als
6、o very strong.ATmega128 is the main control of SED1335 the two most important low-level driver functions. The same time,Color liquid crystal display as the crystallization of the contemporary high-tech products,not only with high-speed,high brightness,high contrast display information on the charact
7、eristics,but also has a small size, power consumption province, long life, no radiation, earthquake, explosions and other types of displays unparalleled advantages.So single-chip microcomputer system based on the color liquid crystal display module is also more and more widespread use.Which,SED1335
8、LCD piece of relatively good controller,it can display graphics,text and character.SED1335 LCD controller development trend is to a large amount of information,flat panel,low voltage,micropower,real-time display of flat panel display technology and application. Use Atmega128 of AVR atmegal as contro
9、l core, response the keyboard interrupt input, and control the LCD module which based on SED1335 to design interface and output PWM. The main dask of this design is applying the professional knowledge to the practical examples, then can consolidate the basic knowledge and the software.Exercise in de
10、sign,while the design of independent analysis and problem-solving ability.The only flaw is that a lot of touch-screen function are not realized. Key word ： AVR Atmegal;Atmega128 ;LCD module ;SED1335 ;PWM 毕业论文 - 目录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题研究的内容及意义 . 1 1.2 研究的依据 . 1 第 2 章 硬件系统设计 . 3 2.1 AVR 单片机 ATmega128 硬
11、件资源 . 3 2.2 SED1335 的硬件组成 . 11 2.3 基于 SED1335 的液晶显示模块 . 15 2.4 锁存器 74HC373 . 16 2.5 硬件电路构成及工作原理 . 17 第 3 章 系统软件设计 . 22 3.1 软件设计思想 . 22 3.2 软件程序设计流程图 . 22 3.3 ICCAVR 软件编译环境简介 . 26 3.4 变量、地址说明及基本语句 . 28 第 4 章 系统调试 . 33 4.1 AVR Studio 介绍 . 33 4.2 系统调试方法 . 34 4.3 硬件电路调试 . 35 4.4 软件调试 . 36 4.5 功能模块调试结果 .
12、 37 结 论 . 42 致 谢 . 43 参考文献 . 44 附录 程序 . 45 毕业论文 - 第 1 章 绪论 1.1 课题研究的内容及意义 本次设计的是 AVR 单片机液晶模块界面，主要的任务就是应用 AVR 单片机 Atmega128 作为控制核心，响应键盘中断输入， 并且对基于 SED1335 液晶显示控制器的液晶显示模块进行控制，设计其界面并能进行 PWM 波的输出。 首先，硬件设计部分， SED1335 硬件结构可分为 MPU 接口、控制部分和驱动 LCM 部分。SED1335 的开发板有四种，本设计用的是 A 版。 SED1335 接口部分由指令输入寄存器、数据输入缓冲器、数
13、据输出缓冲器和标志寄存器组成通道的选择由引脚 A0和读写操作信号联合控制。很高的工作频率下， SED1335 可以用非常快的速度编译 MPU 发来的指令代码，将参数置入相应寄存器内，并触发相应逻辑功能电路：驱动部分具有各显示区合成显 示能力，传输数据的组织功能及产生液晶显示模块所需时序。在制作 Atmega128 与 SED1335 的接线图。 其次，软件部分设计用 ICCAVR 进行软件编程，具有汇编语言编程所不可比拟的优势，实现中断响应等功能。用示波器观察 PWM 波形。根据 SED1335 时序图并结合 ICCAVR 编译器的特点，可得到 ATmega128 控制 SED1335 的最重
14、要的两个底层驱动函数：写命令函数command_wr(BYTE data)和写数据函数 data_wr(BYTE data)。有了这两个函数，就可以轻松地控制 SED1335 了。 SED1335 可显示文本、图形和字符。 最后，就是系统的调试工作，在此要用到调试软件 AVR STUDIO4。要去了解调试涉及相关知识、流程、调试的方法等。 毕业设计是对于大学四年即将毕业的我们一次比较重要的考核，更重要的是最后一次锻炼的我们在学术专业上的能力。把我们所学的专业知识及理论知识更好的系统化的经历了一次。在设计过程中可能会碰到各种困难的问题，那就需要自己有着独立解决问题的各种能力，对于分析，框架构思，
15、作图等各种能力也是一次重要意义的锻炼。 1.2 研究的 依据 1.2.1 AVR 单片机的发展趋势 纵观单片机的发展过程，可以看出，单片机正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大容量及加强 I/O 功能等方向发展。其发展趋势主要有： 全盘 CMOS 化。 CMOS 电路具有许多优点，如很宽的工作电压范围、以及出色的低功耗和电源管理功能。 CMOS 技术已成为一种流行的单片机及其外围设备，半导体制程。 采用 RISC 体系结构。采用 RISC 体系结构和精简指令后，单片机的指令绝大部分成为单周期指令。在这用体系结构中，很容易实现并行流水操作，大大提高了指令运行 速度。目前一些 RISC
16、结构的单片机与 MCS 51 相比，在相同的 12MHz 外部时钟下，一个周期指令运行速度可以达到 12MIPS。这一方面可获得很高的指令运行速度，另一方面，在相同的运行速度下，毕业论文 - 可以很大程度上降低时钟频率，对于获得良好的电磁兼容效果是非常有利的。 多功能集体化。单片机已经集成了很多很多的部件在内部，这些部件不仅包含一般的通常电路，如定时器 /计数器、模化比较器、数字模拟转换器、模拟数字转换器、串行通信接口、 WDT 电路等，还有些单片机就是为了组成控制网络或者构成局部网络，内部含有局部网络控制 模块 CAN 总线，以方便地组成一个控制网络。要是想方便地使用单片机在变频控制中，形成
17、最具经济效益的嵌入式控制系统，有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路 PWM。 片内存储器的改进与发展。目前新型的单片机一般在片内集成两种类型的存储器：随机读 /写存储器 SRAM，作为临时数据存储器，存放工作数据用；只读存储器 ROM，作为程序存储器，存放系统控制程序和固定不变的数据。片内存储器的改进与发展的方向是扩大容量、ROM 数据的易写和保密等 ISP、 IAP 及基于 ISP、 IAP 技术的开发和应用。 ISP（ In System Programmable）技术称为在线系统可编程技术。微控制器在片内集成 EEPROM 以及 FlashROM 的发展，导致了 ISP
18、技术在单片机中的应用。 以串行总线方式为主的外围扩展。目前，单片机与外围器件接口的一个重要方面是由并行外围总线接口向串行外围总线接口的发展。采用串行总线方式为主的外围扩展技术具有方便、灵活、电路系统简单和占用 I/O 资源少等特点。 单片机向片上系统 SOC 的发展。 SOC（ System On Chip）是一种高度集成化、固件化的芯片及集成技术，其核心思想 是把除了无法集成的某些外部电路和机械部分之外的所有电子系统电路全部集成在一片芯片中。其优点是不仅减小了系统的体积和降低了成本，而且也提高了系统硬件的可靠性和稳定性。 1.2.2 液晶显示发展现状 国际相关产品与技术发展水平、现状 根据
19、2003 年 10 月日本全球信息终端市场预测提供的资料：在日本的电子器件产业中， LCD 已成为仅次于集成电路的第二大电子器件产业。国际上面对 LCD 市场如此诱人的形势，日本、韩国和中国台湾纷纷投入巨资进行 LCD 的生产线建设。显示器件向大信息量、平板化、低压、微功耗，实 时显示化是平面显示技术与应用方面的发展趋势。 国内相关产品与技术发展水平、现状 我国于 20 世纪 80 年代开始才从国外整套引进液晶显示器生产线。 90 年代末，我国已成为扭曲向列液晶显示器方面世界最大的生产和销售国。虽然国内 LCD 产业出现了前所未有的良好发展局面，但是同先进国家相比 (除台湾外 )，整体水平依然
20、落后 10 15 年，面临主要问题是： 第一、产品技术档次总体偏低。 第二、国内液晶显示器基础材料行业急待发展。第三、研发力量薄弱。 毕业论文 - 第 2 章 硬件系统设计 2.1 AVR 单片机 ATmega128 硬件 资源 2.1.1 AVR 单片机 ATmega128 概述 ATmega128 在应用开发上是非常好的，要是能掌握的话，对于其他单片机的开发也是有好处的。同时， ATmega128 也是 AVR 单片机里面功能比较强的一个 8 位系列单片机，它的性能在不断的完善，也在不断的提升，它的资源也满足很多场合的需求。在工工艺方面有其比较强的特点，功耗相当低，适用温度范围大，抗干扰能
21、力也相当强。而且在结构方面也有其比较突出的特点。 单片机 ATmega128 芯片如图 2.1 所示： 2.1.2 ATmega128单片机特点 如表 2.1 说明 图 2.1 ATmega128 芯片图 毕业论文 - 表 2.1 ATmega128 特点说明 特点 说明 采用先进的 R/SC 精简指令集结构 有 133 条功能指令，绝大部分的指令都是可以在一个时钟周期内执行的；通用工作寄存器有 32 8 个存在片内还有硬件乘法器的执行时间是两个时钟周期的。 内含非易失性程序和数据存储器 具有 128kb 可以重复的编程 Flash，而且是在线的； 4k 字节 EEPROM 以及 4k 字节的
22、内部 SRAM。它在其 BOOT 区具有独立的加密位，并可以实现程序的系统编 程通过片内的引导，而且写操作时真正可读。 具有 JTAG 接口 通过 JTAG 接口可以进行编程，对象就是FLASH、 EEPROM 熔丝位和加密位。 增强的硬件功能 具有两个带预分频器和一种比较模式的 8位定时计数器、独立振荡器的实时计数器、两个扩充的带预分频器比较和模式捕获模式的 16 位定时计数器、二通道 8 位 PWM、 6 通道 2 16 位精度 PWM、 8 通道 10 位模拟数字转换器、输出比较调节器、 8 个单通道、 7 个微分通道、 2 个增益为 1 10x 2O0b 的微分通道、两线 (i2c)串
23、行接口、二路可编程串行 UART接口等。 独有特点 Atmega128 的独有特点有内部可校准的RC振荡器和可编程的低电压检测、上电复位、五种睡眠模式 (省电模式、空闲模式、 ADC 噪声抑制模式、掉电模式、扩展待命和待命模式 )、可用软件选择时钟频率、可通过一个熔丝选定 Atmegal03 的兼容模式以及全局上拉禁止等。 毕业论文 - 2.1.3 引脚功能 图 2.2 所示为 ATmega128 单片机的引脚排列，各引脚功能说明如下： 图 2.2 ATmega128 单片机的引脚排列 (1) VCC：电源。 (2) GND：地。 (3) 端口 A(PA7-PA0)：端口 A 是一个 8 位的
24、双向的 I/O 端口，每一个引脚都有一个内部可选的上拉电阻。输出缓冲具有对称的驱动特性，包括吸收和输出电流。在作为输入时，如果外部被拉低，由于上拉电阻的存在，该引脚将输出电流。在复位时， 端口 A 为三态，即使此时时钟还未起振，端口 A 还可用于多种用途。如表 2.2 所示 毕业论文 - 表 2.2 端口 A 的第二功能 端口引脚 第二功能 PA7 AD7 ( 外部存储器接口地址及数据位 7) PA6 AD6 ( 外部存储器接口地址及数据位 6） PA5 AD5 ( 外部存储器接口地址及数据位 5) PA4 AD4 ( 外部存储器接口地址及数据位 4) PA3 AD3 ( 外部存储器接口地址及
25、数据位 3) PA2 AD2 ( 外部存储器接口地址及数据位 2) PA1 AD1 ( 外部存储器接口地址及数据位 1) PA0 AD0 ( 外部存储器接口地址及数据位 0) (4) 端口 B(PB7-PB0)、 C(PC7-PC0)、 D(PD7-PD0)、 E(PE7-PE0)：与端口 A 具有相同的 I/O 性能，但在 ATmega103 单片机兼容模式下，端口 C 只能作为输出，而且在复位发生时不是三态。 其中， 端口 D 为 8 位双向 I/O 口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉
26、低时将输出 电流。复位发生时端口 D 为三态。 如表 2.3 所示为端口 D 的第二功能 表 2.3 端口 D 的第二功能 端口引脚 第二功能 PD7 T2 (T/C2 的时钟输入 ) PD6 T1 (T/C1 的时钟输入 ) PD5 XCK1(1) (USART1 的外部时钟输入 / 输出 ) PD4 ICP1 (T/C1 输入捕捉的触发引脚 ) PD3 INT3/TXD1(1) ( 外部中断 3 的输入引脚，或是 UART1 发送引脚 ) PD2 INT2/RXD1(1) ( 外 部中断 2 的输入引脚，或是 UART1 接收引脚 ) PD1 INT1/SDA(1) ( 外部中断 1 的输入引脚，或是 TWI 的串行数据 ) PD0 INT0/SCL(1) ( 外部中断 0 的输入引脚，或是 TWI 的串行时钟 ) (5) 端口 G(PG4-PG0)：端口 G 是一个 5 位的双向的 I/O 端口，每一个引脚都有一个内部可选的上拉电阻。输出缓冲具有对称的驱动特性，包括吸收和输出电流。在输入时，如果外部被拉低，由于上拉电阻的存在，该引脚将输出电流。在复位时，端口 G 为三态。表 2.4 为端
