多级菜单显示开题报告

毕业设计（论文）开题报告

题 目： 基于单片机的多级菜单液晶屏显示

学 科 部： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 填表日期： 年 月 日

一、选题的背景及意义：

（一）选题背景

液晶显示器（LCD）由于其体积和功耗等因素，非常适合嵌入式环境的使用。近年来，随着微处理器性能的提高，嵌入式系统实现的功能越来越强大，产生的数据量也越来越大。相对应地，需要显示的数据量也随之增大。液晶显示器件在我国已有几十年的发展历史，多年以来，从最初的实验室走向工业生产应用，我们的生活也处处可以看到液晶显示屏的应用，液晶电视机、触屏手机、街上大屏广告屏等。它广泛应用于我们生活中的每个领域，当然在现代工业中也有广泛的应用，列如液晶监控系统。随着信息技术的不断发展，LCD显示屏也作为一种新的高新技术载体，广泛应用于商业、金融、体育、车站、证券、交通运输等诸多行业。科技的进步使得LCD显示屏带来了广泛的经济效益和社会效益，具有良好的发展前景。

嵌入式环境下使用LCD显示器，由于条件限制，体积较小，且显示的内容有限。而且，传统的LCD显示模式总是加选择地显示所有监控的信息，在监控的信息量非常庞大时会导致不能及时显示用户所需求的信息。多级菜单显示则是将信息分类显示的一种显示方式，该方式据用户的选择，对显示信息加以筛选并分级显示，这样既保证用户获取其所需的信息，又能保障信息显示的实时性。

（二）选题意义

在科技高速发展的今天，单片机已经渗透到我们生活的各个领域，由于其集成度高、系统结构简单，、使用方便、实现模块化、可靠性高、处理功能强、速度快、低功耗、控制功能强等特点，已经普遍成为各个产品、器件、模块等的核心元件。液晶显示器(LCD)是现在非常普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。单片机与液晶的组合，可以使产品内容更加丰富和多元化。

该课题使我们能够掌握菜单选择系统的基本原理和设计方法，并对液晶显示屏这个行业有了较为深刻的了解和认识，同时对大学期间所学习的一些理论知识进行了实践，使我们对所学过的理论知识有了新的认识。通过对该课题的设计研究可以熟练掌握51单片机软硬件开发工具的使用方法，为以后从事相关行业的工作积累了不少有用知识。目前我国的信息行业发展迅速，使得将来应用更加广泛的智能菜单系统以及作为主要平面显示媒介的LCD显示屏的作用也越来越广泛，相关的从业人员也会越来越紧缺。但同时应该清楚的认识到我国在这两个领域的技术虽然发展迅速但和世界先进水平还有一定的差距。因此本课题不论是对自己的就业还是对我国单片机技术的发展都有着非常现实与积极的意义。

二、国内外研究现状及发展动态（含文献综述）

（一）研究现状

在单片机系统中,常用的小型显示器有LED和LCD两种,LED显示器只能显示数字和少量字符,用户须根据系统设计时所约定的格式来了解系统的运行状况或进行操作,而点阵图形式LCD不仅体积小、超薄、功耗低,而且能显示汉字、图形、表格及曲线等,其界面友好,因

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此,要采用使用LCD模块作为智能仪表的人机接口已成为主流趋势,而软件实现菜单驱动的事件处理的人机交互方式,是目前实现人机交互的首选方式。如何在LCD上实现多级菜单的操作也就成为了必须要解决的问题。解决这一问题有两种编程语言实现——汇编和高级语言。

采用汇编语言单片机应用系统中

【1】

，用制表的方法可以较好地编写菜单程序。清华大

【2】

学与北京自动化设计院联合研制的全数字大电流可控整流电源中正是采用80C196KC单片

机控制HD61202进行液晶显示作为人机接口设备。单片机与液晶显示和键盘结合,组成现场控制系统,与上位机联合对生产设备进行监控进行相应的参数设置，并设定相应外部中断。

由于汇编语言本身可读性和移植性较差。单片机高级语言C51

【3】

不仅能够克服汇编语言

的这些缺点，在编写菜单程序时，还可以使用C语言的各种指针和数据结构灵活地实现菜单管理

【4】

。黄声野,陈秀红,王东生介绍的菜单管理方案灵活应用C51中的指针和结构体数据类

型，使得菜单程序和主程序之间、各级菜单之间相对独立，实现了方便地修改菜单的同时不会对主程序有任何影响。 （二）发展动态

目前，常用的C51语言菜单组成方法有状态转移法

【5】

、树状节点设计

【6】

等，这些方法

结构紧凑,构成菜单容易,但是在编程过程中,需要对菜单进行完整分析,列出节点号以及状态转移分布图,在程序编写过程中如果对程序进行功能性的修改,或者扩充,就需要重新分析节点或者状态图,对于简单的菜单系统,还不显复杂,但是对于键盘数较多,菜单级数多或菜单功能复杂的程序,就会给编程带来一定的难度,而且使用了节点或者状态序号,阅读程序时不能很清晰地了解程序运作,也给程序的管理带来了一定的难度.对菜单进行模块化设计

【7】

,

将各菜单以独立的形式,通过打包,并考虑到资源共享和代码重用,可解决上述问题。使得开发者在软件编写过程中,只将注意力集中到局部菜单,而无需考虑状态转移和节点的全局设计。菜单的加载、卸载以及即时修改实现容易,程序结构简单,对按键的一键多意也能很好地解决。

近期贾志成，程敏，宋涛，王彦，康志龙，郭艳菊发表了基于状态机的LCD多级菜单设计

【8】

系统的总结了多级菜单的程序设计方式：

(1)循环方式，设计思路：预先定义一个包含6个结构元素的结构体、5个字符型和１个指针型。第1个字符变量存放当前界面的索引号；第2个字符变量存放按下“down（向下）”键时需要跳转到的索引号；第3个字符变量存放按下“up（向上）”键时需要跳转到的索引号；第4个字符变量存放按下“enter（进入）”键时需要跳转的索引号；第5个字符变量存放按下“esc（退出）”键时需要跳转的索引号；第6个变量为函数指针变量，存放当前索引号下需要执行的函数的入口地址。将所有需要显示的界面其所对应的执行函数和按键索引号以结构体的形式列表存储。

(2)查询方式,设计思路：通过结构体对自身的递归调用实现菜单的多级嵌套。结构体通过对自身的两次调用构建双向列表。一个菜单界面即为一个节点，节点的前驱和后继分别存

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放其父节点和子节点的入口地址。

（3）状态机方式，设计思路：状态机是由事件驱动，在各个状态之间跳转。采用状态机方式时，只需要提供驱动事件（在此设计中驱动事件为有效的按键按下），然后根据按键扫描返回的键值，决定所要跳转的下一状态。

三、本课题研究内容

本课题是基于单片机的多级菜单的液晶显示设计，包括硬件模块和软件模块两个大类，主要偏向于软件的编程实现。总共分为以下几个部分:

本文第一章介绍了多菜单液晶显示的技术发展、研究背景与意义，阐述了该技术的国内外研究现状与发展动态。

本文第二章为本次设计整体方案原理做了阐述。 本文第三章为实现多菜单功能的硬件电路的设计。 本文第四章为实现多菜单功能的软件设计。 最后一章为系统安装与调试。

四、本课题研究方案

本系统以单片机AT89C51为控制核心，由单片机数据存储模块、键盘按键选模块和12864液晶模块显示模块组成，每个模块各自完成相应的功能。其中单片机核心模块和按键选择模块是输入部分，数据存储模块是转换部分，LCD显示模块是输出部分。它们共同完成菜单由一级选择进入下一级并显示出内容的任务。

多级的框图中包括主菜单，主要显示主界面、主菜单和关闭，三项信息。当通过按键选择之后进入一级菜单并显示一级菜单内的主界面和四项选择菜单，同样可以通过按键选择选择进入下一级菜单或者返回主菜单，同理可以选择显示第三级菜单内的内容或者是退出，回到上一级然后进行下一步菜单选择操作，如下图1所示：

选中主菜单返回菜单一菜单二菜单三返回选中返回子菜单一二三确定返回三级菜单显示内容

图1 多级菜单款图

五、研究目标、主要特色及工作进度：

（一）研究目标：基于单片机AT89C51的硬件，通过串口电路嵌入式编程实现LCD的多菜单的显示，设计出人机交换系统，多级菜单显示则是将信息分类显示的一种显示方式，该方式根据用户的选择，对显示信息分级显示。

（二）主要特色：人们可根据自己的需求选择显示出想要显示的内容。通过显示屏，使得具有单层或多层菜单选择功的操作系统更加简洁、优化、便于操作。本设计通过液晶显示器来显示出一个具有三级菜单选择功能的小系统。该方式根据用户的选择，对显示信息加以

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筛选并分级显示，这样既保证用户获取其所需的信息，又能保障信息显示的实时性。

（三）工作进度：

1、毕业设计任务书下达 2012.11.21

2、阅读任务书、收集资料、阅读文献、课题调研 2012.11.21～2012.11.29 3、撰写开题报告、外文资料翻译 2012.11.39～2012.12.2

4、需求分析和结构设计(画出系统总体结构图) 2012.12.15～2012.12.20 5、硬件电路设计 2012.12.24～2012.12.28 6、软件设计 2012.1.2～2013.1.10

7、系统完善、优化处理 2013.1.10～2013.1.11 8、基本完成毕业设计论文初稿 2013.1.11～2013.1.12 9、继续完善毕业设计 2013.3.1～2013.5.7 10、准备有关文档资料 2013.5.8～2013.5.30 11、毕业答辩（具体日期由学院统一安排）

六、参考文献：

[1] Karak M J, Molenaar M, etc． Advances in GIS Research. Taylor&Francis,，1998． [2] 张洪润，张亚凡等．单片机应用设200例．北京：北京航空航天大学出版社，2006． [3] 张云勇. 移动Agent及应用．北京: 清华大学出版社， 2002．

[4] 黄声野,陈秀红,王东生．一种用51实现的单片机系统菜单管理方案[ J]．计算机工程， 2004, 30 (3)．

[5] 王必胜,张其善．基于状态转移法的键盘程序设计[J]．电子测量技术，2008(3):51-54． [6] 李敏通,张战国．一种建立单片机应用系统菜单的新方法[J].计算机工程，2006(8):259-260,273．

[7] 朱维庆,李松平,高超．面向功能模块的通用菜单程序[J]．实用程序．1993(8)． [8] 贾志成，程敏，宋涛，王彦，康志龙，郭艳菊．基于状态机的;LCD多级菜单设计[J]．单片机嵌入式应用．2012(1)．

[9] 李学礼．基于proteus的8051单片机实例教程[J]．电子工业出版社，2008． [10] 王连英,吴静进．单片机原理及应用[J]．化学工业大学出版社，2011． [11] 谭浩强主编.C语言程序设计,第二版[J]． 清华大学出版社，2003．

[13] 张毅刚,彭喜元.新编MCS—51单片机应用设计[M]．哈尔滨工业大学出版社，2003． [14] 胡汉才．单片机原理及其接口技术（第二版）．北京：清华大学出版社，2004.． [15] 戴佳，戴卫恒．51单片机C语言应用程序设计实例精讲．北京：电子工业社，2006． [16] 汪清明．LED点阵显示牌的设计与动态显示控制．微计算机信息，2001．

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