單片機C8051F020在液晶顯示控制系統中的應用

　　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，采用液晶顯示模塊YXD—12864A2LCM，研究并實現了以單片機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。

　　圖1電解質分析儀結構方框圖

　　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128x64全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示4x8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 LCM接口電路圖

　　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.

　　圖3接口電路原理圖

　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128x64位的液晶顯示屏，每個字符所占用的點陣是8x8.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”，則程序段如下：

　　;entrancd：C(left，right)，R4(X)，R5(Y)，DPTR，R6(length)

　　data_to_lcd：

　　SETB CS1_LCD

　　CLR CS2_LCD

　　JNC data_to_lcd2

　　CLR CS1_LCD

　　SETB CS2_LCD

　　data_to_lcd2：

　　MOV A，R4

　　LCALL display_X_line

　　MOV A，R5

　　LCALL display_Y_line

　　MOV A，R6

　　MOV R7，A

　　LCALL write_LCD_bytes

　　MOV A，R4

　　INC A

　　LCALL display_X_line

　　MOV A，R5

　　LCALL display_Y_line

　　MOV A，R6

　　MOV R7，A

　　INC DPTR

　　LCALL write_LCD_bytes

　　CLR CS2_LCD

　　CLR CS1_LCD

　　RET

　　SETB C;片選的設定

　　MOV R4，#04H;位置行號

　　MOV R5，#08H;位置列號

　　MOV DPTR，#K;字符內容

　　MOV R6，#08;定義字符的長度

　　LCALL data_to_lcd;調用輸出字符的子程序

　　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。