C8051F020在LED顯示控制系統中的應用

0 引言

在單片機系統設計中，LCM(液晶顯示模塊)人機交互界面的設計往往是很重要的一個環節。LCM可以用于智能儀器上的顯示設定參數、狀態提示符、檢測結果和待輸入參數等功能。本文結合電解質分析儀的設計要求，采用深圳市燁新達實業有限公司生產的YXD-12864A2LCM,研究并實現了以C8051F020 為基礎的液晶顯示的接口電路和程序設計，添加了按鍵系統，從而達到方便用戶使用的目的。

1 電解質分析儀簡介

本系統所設計的電解質分析儀(Electrolyte Analyzer)是一種具有高分辨率和高精度的儀器，可以與多種離子選擇電極配套使用，可用自動方法測定樣品中鉀、鈉、氯、鈣離子的濃度和pH 值。其結構方框圖如圖1 所示。儀器采用單片機C8051F020為核心芯片進行設計，在測量室內由化學傳感器采集電解質的電位信號傳送給信號調理電路，經過信號調節后送給主電路板進行A/D轉換，然后輸出顯示到LCM上，LCM參數、測量結果的顯示等都可由鍵盤操作。與上位機的通信上，采用RS 232通信方式傳輸數據。本儀器的特點是可以單機使用、也可以與上位機連接使用，與上位機連接后通過界面操作可以幫助用戶完成病人信息的查詢、存儲、儀器工作情況的實時檢測等功能。

系統顯示部分采用圖形液晶顯示模塊YXD -12864A2LCM,安裝在儀器的表面，用來顯示參數設置、測量結果、定標、質控等的情況。界面顯示與參數設定及翻頁等功能通過按鍵的控制來實現。

2 YXD-12864A2LCM

2.1 模塊介紹

YXD-12864A2LCM是由深圳市燁新達實業有限公司生產的，是一種圖形點陣液晶顯示模塊，它主要由行驅動器、列驅動器及128×64 全點陣液晶顯示器組成。

可完成圖形顯示，也可以顯示4×8 個(16×16 點陣)漢字。YXD-12864A2 模塊共有20 個引腳。其中，第1 腳VSS接系統地;第2腳VDD接電源電壓;第3腳V0接液晶顯示器驅動電源;第4 腳D/I 接數據指令選擇信號;第5腳R/W接讀寫選擇信號;第6腳接讀寫使能信號，E為高時，數據被讀出，而在E的下降沿到來時，數據被鎖存到DB0~DB7;第7~14腳接三態數據總線;第15、16腳接片選信號;第17 腳R-S-T- 接復位信號;第18 腳Vout接內部負壓發生器輸出電壓端;第19腳接LED 背光電源正極;第20腳接LED背光電源負極。

2.2 接口電路

接口電路圖和原理圖如圖2,圖3所示，C8051F020的P3口作為數據口與液晶模塊DB口相連;P2.0為復位引腳R-S-T- 控制端;P2.1、P2.4、P2.5 作為普通的I/O 口使用，分別接液晶模塊的使能端E、寄存器選擇引腳D/I、讀寫引腳R/W;P2.2、P2.3分別接片選信號左或者右，對顯示進行定位。

圖2的電路圖中，R28 和R41 為上拉電阻，因為它每個端口是與單片機相連的，對于顯示器而言工作電壓是5 V,而C8051F020 工作電壓是3.3 V,要使C8051F020輸出能更好地驅動5 V輸入的LCM,就要將每個端口通過一個上拉電阻接到5 V 電源，這樣就可以保證C8051F020的邏輯“1”輸出能被提升到5 V.

2.3 軟件設計

顯示字符：從屏幕指定的位置開始顯示指定的字符串。此LCM 是128×64位的液晶顯示屏，每個字符所占用的點陣是8×8.顯示位置由兩個坐標參數據決定，橫坐標x 表示“行”,取值范圍為0~7;第0行對應屏幕最上邊的一行，第7 行對應最下面一行。縱坐標y 表示“列”,取值范圍為0~15,第0列對應屏幕最左邊的一列，第15列對應屏幕最右邊的一列。

假設要從第4 行第8 列的位置顯示字符“K”,則漢字的顯示與字符類似，只是漢字所占的點陣為16×16的形式，因此在本LCM 中，漢字只可以顯示4 行8列。第一行漢字的坐標為00H~07H,第二、三、四行坐標依次為10H~17H、20H~27H、30H~37H.漢字的顯示要先將漢字的坐標起始位置作為命令寫入，把漢字的字模作為數據寫入，連續寫入多個漢字可用查表法。

3 按鍵系統

按鍵系統的硬件設計可以采用獨立方式和矩陣方式兩種。

(1)獨立式中每一個鍵單獨占用一根I/O口線，每一根I/O 口線上的按鍵工作狀態不會影響其他I/O 口線上的狀態，一般應用于按鍵數量較少的場合;(2)矩陣式的按鍵排列為行列式矩陣結構，4行4列共16 個鍵，只占用8 根I/O 口線，因此當按鍵數目較多時，可以使用這種方式節省I/O口線。

本儀器共定義了8個按鍵，考慮到C8051F020上的I/O 接口非常豐富，因此采用了獨立式。在儀器上共設計了“Yes”、“No”、“↑(上)”、“↓(下)”、“←(左)”、“→(右)”、“復位”和“打印”8個按鍵，除“復位”鍵(其按下后直接復位)不通過鍵盤信息處理程序處理外，其余的7 個鍵的按下處理均由鍵