项目3
液晶显示器驱动电路系统设计

设计任务

设计一个简单的液晶显示器驱动电路，使液晶显示器第一行滚动显示“OK”，第二行滚动显示“www.IMUZDH.net”。

基本要求

本设计采用单片机的I/O接口来驱动液晶显示器，而液晶显示器采用LCD1602芯片。LCD1602芯片的显示原理是利用液晶的物理特性，通过电压对显示区域进行控制。LCD1602芯片带有HD44780控制器。对于内带字符发生器的HD44780控制器来说，显示字符比较简单。可以让HD44780控制器工作在文本方式，根据在液晶显示器开始显示的行、列号及每行的列数找出RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可使其第一行滚动显示“OK”，第二行滚动显示“www.IMUZDH.net”。由于单片机的P0接口驱动能力较差，所以必须满足以下条件。

☺ 通过对单片机编程来控制LCD1602芯片显示字符。

☺ 使用5V供电电压。

☺ 单片机的P0接口必须接上拉电阻。

☺ 如果要使单片机正常工作，必须为其设计最小系统。

总体思路

为单片机设计一个最小系统，并设计一个串口下载模块，能从PCB上的单片机内下载程序。由于单片机需要5V供电电压，所以设计一个5V供电电路。利用单片机的I/O接口驱动LCD1602芯片。

系统组成

整个液晶显示器驱动电路系统主要分为以下4个模块。

☺ 电源模块。

☺ 串口下载模块：将在计算机上编写好的程序下载到单片机中。

☺ 单片机模块：利用单片机I/O接口驱动LCD1602芯片。

☺ 液晶显示模块。

液晶显示器驱动电路系统框图如图3-1所示。

图3-1　液晶显示器驱动电路系统框图

电路原理图（见图3-2）

图3-2　电路原理图

模块详解

1. 电源模块

由于要给整个系统供电，所以必须设计一个直流稳压电源。这里为了设计方便，直接通过用一个两引脚排针，外接5V电源对整个系统进行供电，并通过LED指示电源是否供电正常，如图3-3所示。

在图3-3中，J2外接5V电源和地，B2是开关，D1是LED。当外接5V电源后，闭合开关B2，如果D1亮了，就说明外接5V电源供电正常。

2. 串口下载模块

由于程序都是在计算机上编写的，要把写好的程序下载到PCB上的单片机内，就必须设计串口下载模块。串口下载模块如图3-4所示。

图3-3　电源模块

图3-4　串口下载模块

在图3-4中，串口采用的是D9串口母座，与MAX232芯片共同构成串口下载模块。其中，MAX232芯片的12引脚和11引脚接AT89C52单片机的P3.0引脚和P3.1引脚，以便把程序下载到AT89C52单片机内。

AT89C52单片机的引脚电平与RS-232标准的不一样，必须对AT89C52单片机的引脚电平进行电平转换后才能使AT89C52单片机与计算机进行通信。本设计采用MAX232芯片进行这个电平转换。

MAX232芯片是具有RS-232标准串口的单电源电平转换芯片，使用正5V单电源供电。MAX232芯片的主要特点如下。

☺ 符合RS-232标准。

☺ 只需正5V单电源供电。

☺ 片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生正、负10V电压。

☺ 功耗低，典型供电电流为5mA。

☺ 内部集成2个RS-232C驱动器。

☺ 高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。

☺ 内部集成2个RS-232C接收器。

3. 单片机模块

单片机模块采用AT89C52单片机，如图3-5所示。

图3-5　单片机模块

在图3-5中，电容C7、电阻R1及开关B1构成复位电路；X1、C5、C6构成时钟电路；AT89C52单片机的P2.4~P2.6引脚及P0.0~P0.7引脚控制液晶显示器。

4. 液晶显示器模块

液晶显示器采用一个较为简单的LCD1602芯片来显示文字，并且能手动调节其亮度。由于AT89C52单片机的P0.0~P0.7引脚是漏极输出的，必须接上拉电阻才能输出高电平，以具有基本I/O接口正常驱动能力。本设计给P0.0~P0.7引脚接10kΩ的上拉电阻。液晶显示器模块如图3-6所示。

在图3-6中，LCD1602芯片的7~14引脚接AT89C52单片机的P0.0~P0.7引脚；LCD1602芯片的4~6引脚与AT89C52单片机P2.4~P2.6引脚相连接，以控制LCD1602芯片的显示；LCD1602芯片的3引脚接滑动变阻器，以控制LCD1602芯片的亮度。首先使滑动变阻器的滑片处于0%位置，对液晶显示器模块进行仿真，如图3-7（a）所示；再使滑动变阻器的滑片处于100%位置，对液晶显示器模块进行仿真，如图3-7（b）所示。从图3-7（a）和（b）可以看出，LCD1602芯片的亮度有所变化。