基于MSP430F149單片機的人機界面設計
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近年來，隨著電子技術和集成電路制造工藝的飛速發展，越來越多的領域應用到以單片機為控制核心的現代智能儀器設備，如果在這些以單片機為核心的控制系統中配上人機交互界面，通過液晶顯示器和按鍵配合操作可更方便有效地完成各種功能選擇、參數設置和分析結果顯示，采用漢字顯示菜單，界面友好且直觀。隨著液晶顯示技術的進步，高質量的點陣液晶顯示模塊由于具有顯示信息豐富、功耗低、體積小、質量小、無輻射以及使用壽命長等優點被日趨廣泛地應用于各種嵌入式系統中，同時低功耗特性也貫穿于中文人機界面的設計始終。現以電力系統配電變壓器監測終端(TTU)的人機交互部分為例，介紹一種使用OCM12864-3型圖形點陣液晶顯示模塊實現中文窗口菜單界面的方法。 1 系統的硬件結構
1．1 MSP430F14X微控制器簡介
MSP430F14X微控制器是德州儀器公司新開發的一類具16位總線的單片機，它基于真正的正交16位RISCCPU內核，具有16個可單周期全尋址的16位寄存器，僅27條的精簡指令以及7種均采用雙重取數據技術(DDFT)的一致性尋址方式。DDFT技術利用每個時鐘脈沖對存儲器進行兩次數據存取操作，從而不再需要復雜的時鐘乘法和指令流水線方案。MSP430F14X系列MCU具有豐富的片上外圍模塊，片內包括有精密硬件乘法器、多達60KB的FLASH，2KB的RAM、1個看門狗、6個P口(P1和P2還具有中斷功能)、12位A／D轉換器、2個16位定時器、高精度比較器、高速的USART通信端口，1個DCO內部振蕩器和2個外部時鐘等常用資源，可實現對液晶顯示器的檢測、解調和顯示。與現代程序設計技術以及高級語言(如C語言)結合使用，使得MSP430的體系結構更加高效，從而在工程技術，特別是PDA產品開發中得以廣泛應用 [1]。
1．2 OCM12864-3型液晶顯示模塊簡介
OCM12864是一種128×64點陣(EL背光)的液晶顯示器。它由兩片帶控制器的列驅動電路KS0108和一片行驅動電路KS0107組成主要硬件電路，KS0108將控制顯示屏分為左右半屏，通過CS1，CS2選擇。整個屏從上到下64行分為8頁，每列8行頁地址范圍為B8H-BFH，列地址范圍為40H-7FH，數據為縱向讀寫，即每頁的第一行對應D0，第八行對應D7。每個驅動芯片帶有64×64位(512 B)的RAM緩沖區，其中存儲的數據即為被顯示內容的點陣信息。通過選擇對應的RAM 頁地址和列地址，微控制器可以訪問全部RAM 字節。顯示RAM 的每一位對應顯示屏上的一個點。顯示的實現，就是顯示RAM 內容中相應位為1，該點陣亮，相應位為0，該點陣無顯示。對存儲器的讀取是從頭至尾的，但在屏幕上顯示的位置是可以設置的，通過對顯示起始行的設定來設定顯示位置[2]。
1．3 硬件接口電路
由于該款液晶顯示屏將接口電路直接引出，因此對于用戶而言，整體設計大大簡化，只需考慮單片機與接口電路間的連接即可。MSP430F149與OCM12864 的線路連接如圖1所示。該款液晶顯示模塊有13條信號線：(1)DB0一DB7：數據總線。(2)CS：片選信號，低電平有效。當單片機訪問OCM-12864時，將其置低。(3)RS：數據／指令選擇信號，高電平：數據 D0-D7將送入顯示RAM；低電平：數據 D0-D7將送入指令寄存器執行。(4)R/W：讀 寫選擇信號，高電平：讀數據；低電平：寫數據。 （5）E：讀寫使能信號，高電平有效，下降沿鎖定數據。(6)RET：復位信號，低電平有效[3]。
由于MSP430的I/O口都是復用端口，因此必須將用到的引腳設為輸入/輸出口。此外，MSP430是3.3供電,而LCD是5V驅動的,我們可以在MSP430的輸出口對地接3.6V的嵌位二極管,在保證MSP的端口電壓不超過極限值的前提下,實現MSP430到LCD的電平轉換. 2 系統的軟件設計
2．1基本驅動函數編寫首先使用C語言在頭文件中對OCM12864控制線進行定義，然后編寫LCD驅動函數，這些函數包括模塊初始化、寫指令代碼、寫顯示數據、讀顯示數據、寫菜單項、清屏、清頁等函數。
2．2 LCD顯示菜單設計
2．2．1菜單界面設計 本系統應用于無功補償控制器，要求顯示電網三相電壓、電流值，無功功率、有功功率、無功因數，20次的電壓諧波含量，無功補償控制方式自動／手動選擇，參數設置等。針對顯示要求把整個系統設計成多級屏幕(窗口)，又設計成多級主菜單，類似的功能放在一個主菜單菜單項下構成子菜單目錄。如果菜單目錄項過多，多屏顯示此菜單目錄。通過分級，使操作人員能很直觀快速找到自己當前需要的菜單項，液晶屏菜單界面設置如圖2所示。
2．2．2建表
字符或數字在點陣液晶中的顯示是通過寫相應的內碼(1點亮，0滅)實現的，結合整個菜單設計，需要顯示的文字并不多，可以先做好碼表，把用到的漢字對應的內碼保存在一個名為HZ_TAB的表中，每個16xl6點陣的字符需要32個byte表示；把要用到的數字0～9和字母對應的16x8點陣內碼保存在一個名NUM_JAB的表中，每個需要16個byte表示；把圖片保存在PIC_TAB表中，需要byte數根據大小而定。16x16點陣漢字和16x8點陣數字、字母和任意大小黑白圖片字模數據庫可由專門的字模提取軟件提取字模建立。
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