西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)开题报告题目：基于ARM的LCD显示设计与实现系 别 电子信息系 专 业 通信工程 班 级 B090310 姓 名 杨海竹 学 号 B09031044 导 师 任安虎 2012年12月26 日1. 毕业设计题目背景、研究意义及过内外相关研究情况 1.1 课题研究背景在当前的数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，嵌入式系统技术已经广泛地渗透到人们生活的各个方面。由于嵌入式系统的交互性比较强，液晶屏做为输出设备对汉字显示又尤为重要，但很多关于嵌入式系统开发、应用的教材中，对于液晶屏的程序设计也只是初始化和测试的编程，没有进一步的应用开发。所以选择了该毕业设计题目，以完善液晶屏的汉字显示功能。在选定了毕业设计题目之后，随着开发研究的不断深入，主要完成了以下工作：首先，对三种常用的嵌入式操作系统进行了分析比较，对项目开发是否选用操作系统提出了自己的见解，结合本次毕业设计的实际应用，选择了不使用操作系统的方法。其次，选定硬件开发系统后，把单片机的传统调试方法与ARM的边界扫描技术进行了分析比较，并在实际应用开发中采用了边界扫描技术。再次，由于在C语言程序运行前需要加入一些必要的初始化代码，于是又完成了对LCD初始化程序的分析与设计。最后，在编写汉字显示程序时，采用了读取字库法显示汉字方案和读取字模数据输出汉字方案分别实现了液晶屏的汉字显示，并取得了良好的效果。本文不但说明了如何利用ARM处理器实现液晶屏的汉字显示，还讲述了开发ARM处理器应用程序的一个完整的过程。随着嵌入式技术的不断普及，对ARM处理器的学习、应用、开发都有一定的帮助作用。1.2研究意义踏着改革的开放，社会的进步的步伐，各种显示类技术也发生了翻天覆地的变化，其发展经历了起步阶段、数量型发展阶段、规模化发展阶段以及品牌建设阶段，至此已取得了令人瞩目的成绩，初步形成了投资主体多元化、经营业态多元化、经营方式连锁化、品牌建设特色化、市场需求大众化、从传统产业向现代产业转型的发展新格局。最大限度的满足广大消费者的不同需求。随着经济的复苏和市场的进一步改革开放，人民的生活水平在不断的奔向小康，促进着电子显示的快速发展，同时许多电子类产品商家也敏锐地嗅到了这一产业的商机，注定着这个行业的竞争越来越激烈。因此，要在这个竞争激烈的市场中获胜并且稳步前进就要降低的成本，提高效益。虽然不同的电子类产品所要显示的内容和格式的标准不同，但是每个显示方向都可以使用管理信息工具来提高本企业的核心竞争力。综上所述，LCD显示运用嵌入式系统设计的思想，采用目前最先进的嵌入式技术，从而实现实时显示的要求。1.3内外相关研究情况 虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的，但是这个概念并非新近才出现。从20世纪70年代单片机的出现到今天各种各样的嵌入式处理器、微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了30多年的发展历史。综观嵌入式技术的发展，大致经历了以下4个阶段： 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能，应用于一些专业性强的工业控制系统中。这种系统一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制。这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。 第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：CPU种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；操作系统达到了一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业化，用户界面不够友好；主要用于控制系统负载的运行以及监控应用程序的运行。 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、多任务、设备支持、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口(API)，开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。 第四阶段是以基于Intemet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随着Intemet的发展以及Intemet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet 的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。2本课题研究的主要内容和采用的研究方案、研究方法2.1 本课题研究的主要内容 采用模块化分析，以ARM7为控制核心，设计了系统对温度传感器DS18B20实测数据读取的温度传感器模块，建立了在12864液晶上显示时间、日期和实时温度值的显示模块。系统采用独立式键盘模块设定初始时间、日期。2.2 本课题硬件系统设计1) 硬件系统方框图系统直接控制设备运行，硬件部分包括微处理器，存储部分，LCD显示屏模块，以及其他基本的外围电路部分（复位模块，电源模块，晶振模块等）。根据下位机要实现的功能，系统方框图如图2.1所示。时钟模块电源模块 ARM处理器温度采集模块LCD显示模块按键模块复位模块 图2.1 硬件框图本系统主要是通过ARM处理器发送数据，通过LCD显示模块显示数据。a. 液晶显示模块：控制器通过SPI协议，发送数据给显示屏，显示相应的字符 或者汉字信息。随着科学技术的发展，LCD屏显示系统越来越重要。实现LCD屏显示的一般流程为：首先根据需求确定LCD时序，设置ARM LCD接口控制寄存器；然后定义对应的帧缓冲设备驱动程序；最后编写相应的用户程序，对帧缓冲设备进行操作，便能实现字符显示。b. 温度传感模块：温度传感器作为系统前端采集，将数据传递给控制器，控制器对数据进行处理。c. 时钟模块：实时时钟，产生一套计数器在系统上电和关闭操作时对时间进行测量。计时器，提供当前时间。d. 复位模块：复位就是让电路到开始状态。2) LCD显示模块LCD显示屏采用12864液晶显示屏。此屏满足带中文字库的LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864，内置8192个1616点汉字，和128个168点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字。也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。3) 温度采集模块传统的测温系统一般都是由温度传感器、A/D转换、单片机处理、显示驱动芯片和LED显示组成，而本测温系统则是用一线测温器件DS18B20与ARM单片机共同组成了最小的测温系统。DS18B20是美国DALLAS公司生产的一线数字温度传感器。它的测温范围从-55到+125，分辨力为0.0625，在-10到+85范围内其测温准确度为0.5。它体积小、功耗低、抗干扰能力强、易与微处理器连结，它无需任何外围硬件即可方便地进行温度测量，与单片机交换信息仅需要一根I/O口线，其读写及温度转换的功率也可来源于数据总线，而无需额外电源。单总线数字温度传感器DS18B20简介： DS18B20的性能特点：采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其他I/O口线与微机接口，无须经过其他的变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）。测温范围为-55到+125，测量分辨率为0.0625。内含64位经过激光修正的只读寄存器ROM。适配各种单片机或系统机。用户可分别设定各路温度的上、下限。内含寄生电源。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM，温度传感器，非挥发的温度报警触发器TH和TL，高速暂存器。64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看做是该DS18B20的地址序列号。4) 时钟模块 采用ARM7控制器上的RTC实时时钟，进行时间的计算。实时时钟RTC提供一套计数器在系统上电和关闭操作时对时间进行测量。RTC消耗的功率非常低。2.3软件设计 软件设计新产品开发中，技术应用研究，产品原理及其零件图纸设计、工艺方案的设计等等，都是技术性工作，属于硬件设计，而市场供需预测、设计过程的计划和组织，有关质量、零件以及工艺各方面的技术分析等等，都是经营管理性的工作，属于软件设计，硬件设计在软件设计成果的指导下进行，而软件设计又贯穿在硬件设计的始终。1) 流程图 程序开始，进入初始化各模块，设定时间初始值。接下来采集温度，读取当前的时间。然后到时钟温度显示程序，接着判断是否按键，如果没有按下，返回采集温度，读取当前时间，如果按下，则通过按键S3、S4、S5对时间进行设置，在设置时间的过程中，判断按键2是否被按下，如果按下，则说明时间设置完毕，可返回采集温度读取当前时间，如果没有按下按键2，则说明时间设置没有完成，则继续设置时间程序流程图如图2.2所示。 开 始初始化各模块，设定时间初始值 采集温度、读取当前时间 时钟温度显示程序否 是否按键？是设置时间（S3，S4，S5）否 键2是图2.2系统流程图2) 具体设计语言软件设计采用嵌入式C语言。3.前期已开展工作1) 搜集ARM7的GPIO，SPI等基本功能，了解其基本框架；2) 搜集有关LCD液晶显示器的实验教程，试着编写程序代码；3) 搜集有关温度传感器相关资料；4) 学会嵌入式C语言的简单编程。4. 本课题研究的重点及难点1) 硬件平台的搭建；2) 温度采集模块的驱动设计及测试；3) LCD液晶显示驱动程序设计及测试。5. 本课题的工作方案及进度计划 第16周第17周 学习相关参考文献，对课题做初步了解； 第18周第19周 整理思路，构思开题报告，准备开题答辩； 第1周第3周 查阅相关资料，完成硬件模块框图；第4周第8周 搭建硬件环境；第9周第11周 完成LCD液晶屏驱动程序设计及调试； 第12周第13周 系统调试，实现所有编程，达到设计功能要求； 第14周第15周 撰写论文，定稿、打印、准备毕业答辩。6.指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）。指导教师： 年 月 日7.所在系审查意见：系主管领导： 年 月 日