便攜式儀表液晶顯示及按鍵電路的設計

1．引言
LCD液晶顯示器(Liquid Crystal Display)具備低耗電量、價格低廉等特點，目前已經漸漸取代了傳統的顯示裝置，在各種儀表上被廣泛使用。為了方便和計算機聯機使用，通常將LCD驅動電路組合成模塊，因此又稱為LCM或LCDM(LCD module)。由于上述特點，使得液晶顯示器的使用范圍廣泛。本論文著重闡述如何用單片機來識別常用的4*4行列式非編碼鍵盤及驅動LCM的顯示。
2．系統硬件設計
液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結構件等裝配在一起的組件。英文名稱叫“LCD Module”，簡稱“LCM”，中文稱為“液晶顯示模塊”。常見的液晶顯示模塊有數顯模塊、點陣字符液晶模塊和點陣圖形液晶模塊三種。本設計采用點陣字符液晶模塊，目前常用的有16*1、16*2、20*2、40*2等字符模組，但是都具有相同的輸入輸出界面。本設計選用16*1的字符模組。字符LCD模塊的控制器主要為日立公司的HD44780及其替代集成電路，驅動器為HD44100及其替代的兼容集成電路。
16*1 LCM的內部結構可分為：LCD控制器、LCD驅動器、LCD顯示裝置三個部分，如圖1所示。

其特性如下：
(1)+5V電壓，反視度(明暗對比度)可調整。
(2)內含振蕩電路，系統內含重置電路。
(3)提供各種控制命令，如清除顯示器、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。
(4)數據顯示用DDRAM共有80個字節。
(5)字符發生器CGROM有160個5*7點陣字型。
(6)字符發生器CGRAM可由使用者自行定義8個5*7的點陣字型。
鍵盤是一組鍵的組合，它是各種儀表中最常用的輸入設備。操作人員可通過鍵盤輸入數據或命令，實現簡單的人機對話。.在單片機應用系統中，有的是單個按鍵，有的是矩陣式的按鍵，即行列式按鍵。按鍵是一種常開型按鈕開關，常態時按鍵的兩個觸點處于斷開狀態，按下鍵時它們才閉合。鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專門的硬件譯碼器實現，并產生鍵編號或鍵值的稱編碼鍵盤，如BCD碼鍵盤和ASCII碼鍵盤等；靠軟件識別按鍵狀態的稱為非編碼鍵盤。在一般的單片機系統中，大多采用非編碼鍵盤。
非編碼鍵盤又分為獨立式非編碼鍵盤和行列式非編碼鍵盤兩種。獨立式非編碼鍵盤又分為中斷方式和查詢方式兩種；行列式非編碼鍵盤分為程序掃描工作方式、定時掃描工作方式和中斷掃描工作方式。掃描方式又分為掃描法和線反轉法。本設計采用的是行列式非編碼鍵盤，采用掃描工作方式。
目前電子業所使用的單片機有MCS-51系列、PIC系列、AVR系列等系列，較早出現的就是51系列的了，考慮到選材的方便、成本及與液晶顯示器的配合，所以本設計選用的是使用非常普及的MCS-51系列中的ATMEL89C51。
依據系統分析及實現功能，硬件小系統方框圖如圖2所示：

依據系統分析及實現功能，硬件小系統電路圖如圖3所示：