单片机LCD显示系统专业课程设计.doc

目录

一、概述 2
二、系统总体方案及硬件设计 2
2.1系统框图 3
2.2 单片机最小系统 4
2.3 显示电路 6
2.4 按键控制电路 6
三、系统软件设计 9
3.1软件设计概述 9
3.2汉字显示 10
3.3上下移屏 10
3.4 左右移屏 11
四、 课程设计体会 13
五、参考文件 13
六、附录 14
6.1 总电路图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 总程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

一、概述
伴随社会发展，趣来趣多地方需要应用显示功效，多种数字显示仪器中显示、广告牌、数码产品等，传统数码管显示已经远远不能满足各行各业需求。基于单片机LCD显示是一个用单片机来控制一个显示系统，它不仅能显示种各数字、字母、还能显示多种字体汉字和部分简单图象，使用起来极为方便，只要经过对单片机写入一定程序来控制LCD显示即可完成，依据程序不一样而产生不一样不效果以满足多种不一样需求。
本文围绕设计以单片机作为LCD液晶显示系统控制器为根本，基于单片机AT89S51，采取液晶显示控制器芯片是SED1520，关键实现由按键控制汉字显示、图片显示、滚屏和左右移动功效。同时也对部分芯片和外围电路进行了介绍和设计，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统应用各硬件接口技术和各个接口模块功效及工作过程，并具体叙述了程序各个模块。本系统是以单片机C语言来进行软件设计，指令实施速度快，可读性强。为了便于扩展和更改，软件设计采取模块化结构，使程序设计逻辑关系愈加简练明了。使硬件在软件控制下协调运作。其次叙述了部分程序步骤图和实现过程。本文撰写主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功效模块编写。最终对我所开发用单片机实现LCD液晶显示器控制原理设计思想和软、硬件调试作了具体叙述。
二、 系统总体方案及硬件设计
2.1系统框图

本系统由电源部分、单片机最小系统部分、LCD12864显示电路部分、按键控制部分组成。其中，单片机最小系统部分包含晶振电路、复位电路。
2.2单片机最小系统
2.2.1、AT89S52单片机
89S51各引脚功效介绍：
1. VCC：
2. 89S51 电源正端输入，接+5V。
3. VSS：
4. 电源地端。
5. XTAL1：
6. 单芯片系统时钟反相放大器输入端。
7. XTAL2：
8. 系统时钟反相放大器输出端，通常在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就能够动作了，另外能够在两引脚和地之间加入一 20PF 小电容，能够使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。
9. RESET：
10. 89S51重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上时间，AT89S51便能完成系统重置各项动作，使得内部特殊功效寄存器之内容均被设成已知状态，而且至地址0000H处开始读入程序代码而实施程序。
11. EA/Vpp：
12. "EA"为英文"External Access"缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部程序代码（存于外部EPROM中）来实施程序。所以在8031及8032中，EA引脚必需接低电平，因为其内部无程序存放器空间。假如是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。另外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，能够利用此引脚来输入21V烧录高压（Vpp）。
13. ALE/PROG：
14. 端口3管脚设置：
15. P3.0：RXD，串行通信输入。
16. P3.1：TXD，串行通信输出。
17. P3.2：INT0，外部中止0输入。
18. P3.3：INT1，外部中止1输入。
19. P3.4：T0，计时计数器0输入。
20. P3.5：T1，计时计数器1输入。
21. P3.6：WR：外部数据存放器写入信号。
22. P3.7：RD，外部数据存放器读取信号。
2.2.2复位电路
电路图以下：
上电自动复位是经过外部复位电路电容充电来实现。只要Vcc上升时间不超出1ms，就能够实现自动上电复位。

图2.1单片机复位电路

2.2.3、时钟电路
时钟是单片机心脏，单片机各功效部件运行全部是以时钟频率为基准，有条不紊一拍一拍地工作。所以，时钟频率直接影响单片机速度，时钟电路质量也直接影响单片机系统稳定性。常见时钟电路有两种方法：一个是内部时钟方法，另一个为外部时钟方法。本文用是内部时钟方法。
电路图以下：

图2.2晶振电路
2.2.4LCD12864显示电路
管脚名称及功效：
管脚号
管脚名称
电平
管脚功效描述
1
VSS
0V
电源地
2
VCC
3.0~+5V
电源正
3
V0
-
对比度（亮度）调整
4
RS(CS）
H/L
RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据
RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据
5
R/W(SID)
H/L
R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0
R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0数据被写到IR或DR
6
E(SCLK)
H/L
使能信号
7
DB0
H/L
三态数据线
8
DB1
H/L
三态数据线
9
DB2
H/L
三态数据线
10
DB3
H/L
三态数据线
11
DB4
H/L
三态数据线
12
DB5
H/L
三态数据线
13
DB6
H/L
三态数据线
14
DB7
H/L
三态数据线
15
PSB
H/L
H：8位或4位并口方法，L：串口方法（见注释1）
16
NC
-
空脚
17
/RESET
H/L
复位端，低电平有效（见注释2）
18
VOUT
-
LCD驱动电压输出端
19
A
VDD
背光源正端（+5V）（见注释3）
20
K
VSS
背光源负端（见注释3）
电气参数：
项目
符号
最小
经典
最大
单位
电源电压
VDD-VSS
4.75
5.0
5.25
V
液晶驱动电压
VDD-VADJ
Ta=0
-11.0
-11.5
-12.0
Ta=25
-10.5
-11.0
-11.5
Ta=50
-10.0
-10.5
-11.0
输入信号电压
VIH
0.8 VDD
-
VDD+0.3
VIL
0
-
0.2 VDD
LCM工作电流
IDD
-
3
8
mA
背光驱动电流
ILED
-
60
80
液晶驱动电流
IEE

基础指令系统：
模块控制芯片提供两套控制命令，基础指令和扩充指令以下：
指
指令码
功 能
令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0

清除显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
将DDRAM填满"20H",而且设定DDRAM地址计数器(AC)到"00H"
地址归位
0
0
0
0
0
0
0
0
1
X
设定DDRAM地址计数器(AC)到"00H",而且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变DDRAM 内容
显示状态开/关
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
D=1: 整体显示 ONC=1: 游标ON B=1:游标位置反白许可
进入点设定
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
指定在数据读取和写入时,设定游标移动方向及指定显示移位
游标或显示移位控制
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
X
X
设定游标移动和显示移位控制位;这个指令不改变DDRAM 内容
功效设定
0
0
0
0
1
DL
X
RE
X
X
DL=0/1：4/8位数据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基础指令操作
设定CGRAM地址
0
0
0
1
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
设定CGRAM 地址
设定DDRAM地址
0
0
1
0
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
设定DDRAM 地址（显示位址）第一行：80H－87H第二行：90H－97H
读取忙标志和地址
0
1
BF
AC6
AC5
AC4
AC3
AC2
AC1
AC0
读取忙标志(BF)能够确定内部动作是否完成,同时能够读出地址计数器(AC)值
写数据到RAM
1
0
数据
将数据D7——D0写入到内部RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)
读出RAM值
1
1
数据
从内部RAM读取数据D7——D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)

2.2.5、按键控制电路
电路由三个独立按键开关组成，分别和单片机I/O相连，控制调整电路加、减和确定。按键开关状态经过一定电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在对应I/O端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程全部要经过一定过程才能达成稳定，这一过程是处于高、低电平之间一个不稳定状态，称为抖动。抖动连续时间常长短和开关机械特征相关，通常在5-10ms之间。为了避免CPU数次处理按键一次闭合，应采取方法消除抖动。本文采取是独立式按键，直接用I/O口线组成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键工作状态不会产生相互影响。
P3.0口表示下移功效键，当开关闭合时，控制显示器内容整体向下滚动。
P3.1口表示上移功效键，当开关闭合时，控制显示器内容整体向上滚动。
P3.2口表示右移功效键，当开关闭合时，控制显示器内容整体向右移动。
P3.3口表示左移功效键，当开关闭合时，控制显示器内容整体向左移动。

按键控制电路
三、 软件部分
3.1、软件系统概论
此设计是由单片机控制LCD显示系统，外设四个按钮来控制显示方法。对于按钮工作方法能够是中止也能够是查询，在此设计中所选择次序结构。用单片机 P3口低4来作为LCD显示控制端，即控制LCD使能端、读写控制揣、数据指 令选择端及两个选屏端。 对于此设计课题，因为要求是用128×64显示器来显示汉字，而汉字及字符（如空格等）是需要显示代码。所以，首先是经过一定软件如ZIMO等来获取你想要显示汉字编码代码。有了这款软件，就方便多了，只在要软件中打入你想要显示汉字或是字符，它就会自动生成代码，使用起来很方便，而不需要人工去编写对应代码。
开始——显示图形——检测按键——显示对应内容。
3.2、汉字显示
对于此设计课题，因为要求是用128×64显示器来显示汉字，而汉字及字符（如空格等）是需要显示代码。所以，首先是经过一定软件如ZIMO等来获取你想要显示汉字编码代码。有了这款软件，就方便多了，只在要软件中打入你想要显示汉字或是字符，它就会自动生成代码，使用起来很方便，而不需要人工去编写对应代码。
因为此LCD显示器是被分为了两部分，即左半屏和右半屏，分别由CS1和 CS2来控制，两个半屏内存全部分别由X和Y两个地址来确定，X地址共64位，而Y地址两边各64位，一共128位，所以有时候就称其为12864显示器。X地址共有8个值，从0到7，即每个值有8位，每显示一个字符要2个X值，而Y共128个值，分为两块即左右两块，分别从0到63，即每个值一位。每显示一个汉字要16个Y值，每显示一个字符要8个Y值。所以应该 对两半屏分别编程取显示地址。同时还得用一个显示子程序来显示显示地址中保留显示代码（汉字代码）。由此LCD显示时序图可知，在显示过程中还需要一定延时（不一样型号，延时时间是不一样）而且在显示前需将部分特定控制端置对应电平，比如说还全部输入之关需先把LCD总使能端打开，即置E端为高电平，然后应再 输入指令代码，对其进行相关设置。所以还需要一个合适延时子程序和输 入数据前准备程序。除了这些外，还应写一个初始化程序，用来对中止等部分程序所需要端口进行初始。对于开中止，应打开总中止EA和对应低级中止EX0和 EX1。再者就是两个中止程序，对于这两个中止程序比较简单，只需对要实施相关控制 （即常规显示和滚动显示）所需要每件进行满足即可。最终就是主函数，它关键功效就是判定中止是否来临，来临了，然后判定是外部中止0还是外部中止1，然后依据是0还是1来实施对应程序，选择对应显示方法。当四行全显示完了后，中止失效，即不管你是否还按键，全部不再见对显示造成影响。显示出来内容将一直保持。
3.3、图片显示
显示图片和显示汉字类似，全部是先经过字模软件先取模，然后再显示。
3.4、上下移动

由此可见12864显示起始行为0xc0,有规律改变起始行位置，就能够改实现上下移效果。代码以下
3.5左右移动
在本设计中，经过循环改变汉字字符在单片机上显示左右半屏和在左右半屏上显示列位，行位不变，达成了左右移屏效果。
for(i=0;i<64;i++) //下滚屏
{
SelectScreen(0);
display(0,i);
delay(5000);

}

void display(int unm,int num)
{
Set_line(unm);
ClearScreen(0); //显示开始行

Display_HZ(((num+0)/4)%2+1,0,(num+0)%4,yier); //uchar screen,uchar page,uchar column,uchar *p)
Display_HZ(((num+1)/4)%2+1,0,(num+1)%4,dian);
Display_HZ(((num+2)/4)%2+1,0,(num+2)%4,hua);
Display_HZ(((num+3)/4)%2+1,0,(num+3)%4,erban);
Display_HZ(((num+4)/4)%2+1,0,(num+0)%4,ban);
//ClearScreen(0);
Display_HZ(((num+2)/4)%2+1,2,(num+2)%4,deng);
Display_HZ(((num+3)/4)%2+1,2,(num+3)%4,xiao);
Display_HZ(((num+4)/4)%2+1,2,(num+0)%4,mao);

Display_HZ(((num+3)/4)%2+1,4,(num+3)%4,dan);
//uchar screen,uchar page,uchar column,uchar *p)
Display_HZ(((num+4)/4)%2+1,4,(num+0)%4,pian);
Display_HZ(((num+5)/4)%2+1,4,(num+1)%4,ji);
Display_HZ(((num+6)/4)%2+1,4,(num+2)%4,ke);
Display_HZ(((num+7)/4)%2+1,4,(num+3)%4,se);

Display_HZ(((num+6)/4)%2+1,6,(num+2)%4,erling);
Display_HZ(((num+7)/4)%2+1,6,(num+3)%4,yiwu);
}
四、 课程设计总结
经过差不多一个礼拜单片机课设，让我逐步喜爱上这门课程，从一头雾水到做出Proteus仿真，期间学到不少。在做此次课程设计过程中，我感慨最深当属查阅大量设计资料了，把大一所学C语言重新捡起来看了一遍，又翻了几次刚学单片机汇编语言，感觉学习不在那么枯燥、乏味。
其次，在这次课程设计中，我们利用到了以前所学专业课知识，如：C语言、汇编语言、模拟和数字电路知识等。即使过去从未独立应用过它们，但在学习过程中带着问题去学我发觉效率很高，这是我做这次课程设计又一收获。后，要做好一个课程设计，就必需做到：在设计程序之前，对所用单片机内部结构有一个系统了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清楚思绪和一个完整软件步骤图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不停改善是程序设计必经之路；在设计课程过程中碰到问题是很正常，但我们应该将每次碰到问题统计下来，并分析清楚，以免下次再碰到一样问题课程设计结束了，不过从中学到知识会让我受益终生。发觉、提出、分析、处理问题和实践能力提升全部会受益于我在以后学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长历程，常有部分不如意，但毕竟这是第一次做，难免会碰到多种多样问题。除了学到了学习方面知识还知道了小组合作关键性，每当自己不知怎样继续下去时候和同组伙伴一起探讨，便会有柳暗花明又一村感觉，其中乐趣无比。对于我们这个专业，我认为学好汇编和C语言极其关键，毕竟部分东西不是你想做就能做出来，不过仿真还是能做。而且部分课设方法能够利用到实际问题处理当中，让我们处理事情愈加有条理，思绪愈加清楚明了，发觉、提出、分析、处理问题和实践能力提升全部将受益和我在以后学习、工作、和生活中。
经过此次学习，我将愈加努力学好专业知识，并将所学东西利用到实际生活当中，让自己有更深层次认识和见解。在生活中要和同学愈加友好相处，让知识相互碰撞产生新火花。
五、 参考文件
[1] 李广弟，单片机基础［Ｍ］，北京：北京航空航天大学出版社，1994
[2] 余发山，王福忠.单片机原理及应用技术，徐州：中国矿业大学出版社，
[3] 郭天祥，51单片机C语言教程，电子工业出版社，
[4] 徐春辉，单片微机原理及应用，电子工业出版社，

六、附录
6.1、附总电路图

6.2、附总程序
取模头文件：
unsigned char code BMP[][64]={/*-- 调入了一幅图像：G:\Users\Administrator\Desktop\hj.bmp --*/
/*-- 宽度x高度=128x64 --*/
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,
0x00,0x30,0xC0,0x00,0xD8,0x30,0x20,0x48,0x18,0x22,0x04,0x1C,0x00,0x0E,0x2A,0x00,
0x14,0x24,0x02,0x1C,0x20,0x0C,0x38,0x60,0x08,0xE0,0x10,0x90,0xA0,0x00,0xC0,0x80,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0xB0,0x20,0x68,0x90,0x22,0x1F,0x02,0x84,0x82,
0x63,0x30,0x90,0xD0,0x48,0x2C,0x2C,0x34,0x12,0x16,0x0A,0x1B,0x09,0x0B,0x0A,0x0B,
0x09,0x0B,0x0A,0x1B,0x12,0x16,0x34,0x24,0x2C,0x48,0xD9,0xB0,0x20,0xC7,0x80,0x94,
0x01,0x0D,0x3C,0xC0,0x28,0x60,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0xC0,0x28,0x89,0x0A,0xD6,0x0C,0x03,0x00,0xE0,0x38,0x1C,0x42,0x73,0x85,
0x66,0xA1,0x41,0xA0,0x40,0x00,0x20,0x20,0xC0,0x20,0xA0,0x60,0x80,0x60,0x80,0x20,
0x20,0x60,0xE0,0xC0,0x40,0xC0,0xC0,0x80,0x80,0x00,0x00,0x01,0x01,0x02,0x04,0x1B,
0x26,0xCC,0x38,0xE0,0x00,0x06,0x71,0x94,0x32,0x28,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0xCC,0x84,0x6D,0x41,0x4C,0x00,0x00,0x50,0xFF,0x01,0xD8,0x00,0x05,0x8A,0x35,
0x56,0x99,0x26,0x99,0x23,0x8C,0x10,0x02,0xAD,0x02,0xBD,0x02,0xAD,0x1A,0x35,0x4A,
0xD0,0x00,0x01,0x07,0x2F,0x7D,0xDF,0xFE,0xEB,0xBF,0xFD,0xBE,0xF8,0xB0,0xE0,0x00,
0x00,0x01,0xDE,0x21,0x5E,0xD0,0x00,0x15,0x63,0xA5,0x1B,0xB0,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
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0xD5,0xB5,0xA4,0x00,0x00,0x2B,0xFB,0xDE,0xF7,0x2D,0xFF,0xFE,0xDB,0xF7,0xBD,0xEF,
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unsigned char code yier[]={/*-- 文字: 1 --*/
/*-- 楷体_GB231212; 此字体下对应点阵为：宽x高=16x16 --*/
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unsigned char code erban[]={/*-- 文字: 2 --*/
/*-- 楷体_GB231212; 此字体下对应点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x84,0x84,0xFC,0x84,0x84,0x00,0xF8,0x00,
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unsigned char code dian[]={/*-- 文字: 电 --*/
/*-- 楷体_GB231212; 此字体下对应点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x00,0x00,0xF8,0x88,0x88,0x88,0x88,0xFF,0x88,0x88,0x88,0x88,0xF8,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x1F,0x08,0x08,0x08,0x08,0x7F,0x88,0x88,0x88,0x88,0x9F,0x80,0xF0,0x00};

unsigned char code hua[]={/*-- 文字: 化 --*/
/*-- 楷体_GB231212; 此字体下对应点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x00,0x80,0x60,0xF8,0x07,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x00,0x00,
0x01,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x04,0x02,0x01,0x3F,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x78,0x00};

unsigned char code ban[]={/*-- 文字: 班 --*/
/*-- 楷体_GB231212; 此字体下对应点阵为：宽x高=16x16 --*/
0xFF,0x00,0x84,0x84,0xFC,0x84,0x84,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
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unsigned char code deng[]={/*-- 文字: 邓 --*/
/*-- 楷体_GB231212; 此字体下对应点阵为：宽x高=16x16 --*/
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unsigned char code xiao[]={/*-- 文字: 邱 --*/
/*-- 楷体_GB231212; 此字体下对应点阵为：宽x高=16x16 --*/
0x00,0x00,0xFC,0x44,0x44,0x44,0xC2,0x42,0x40,0x00,0xFE,0x02,0x22,0xDA,0x06,0x00,
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