便攜式儀表液晶顯示及按鍵電路的設(shè)計(jì)
1．引言
LCD液晶顯示器(Liquid Crystal Display)具備低耗電量、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，目前已經(jīng)漸漸取代了傳統(tǒng)的顯示裝置，在各種儀表上被廣泛使用。為了方便和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用，通常將LCD驅(qū)動(dòng)電路組合成模塊，因此又稱為L(zhǎng)CM或LCDM(LCD module)。由于上述特點(diǎn)，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(jī)來(lái)識(shí)別常用的4*4行列式非編碼鍵盤(pán)及驅(qū)動(dòng)LCM的顯示。
2．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
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(jié)構(gòu)件等裝配在一起的組件。英文名稱叫“LCD Module”，簡(jiǎn)稱“LCM”，中文稱為“液晶顯示模塊”。常見(jiàn)的液晶顯示模塊有數(shù)顯模塊、點(diǎn)陣字符液晶模塊和點(diǎn)陣圖形液晶模塊三種。本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)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(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)器為HD44100及其替代的兼容集成電路。
16*1 LCM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為：LCD控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示裝置三個(gè)部分，如圖1所示。
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其特性如下：
(1)+5V電壓，反視度(明暗對(duì)比度)可調(diào)整。
(2)內(nèi)含振蕩電路，系統(tǒng)內(nèi)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(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。
(4)數(shù)據(jù)顯示用DDRAM共有80個(gè)字節(jié)。
(5)字符發(fā)生器CGROM有160個(gè)5*7點(diǎn)陣字型。
(6)字符發(fā)生器CGRAM可由使用者自行定義8個(gè)5*7的點(diǎn)陣字型。
鍵盤(pán)是一組鍵的組合，它是各種儀表中最常用的輸入設(shè)備。操作人員可通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。.在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，有的是單個(gè)按鍵，有的是矩陣式的按鍵，即行列式按鍵。按鍵是一種常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)，常態(tài)時(shí)按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合。鍵盤(pán)分編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別由專門(mén)的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編號(hào)或鍵值的稱編碼鍵盤(pán)，如BCD碼鍵盤(pán)和ASCII碼鍵盤(pán)等；靠軟件識(shí)別按鍵狀態(tài)的稱為非編碼鍵盤(pán)。在一般的單片機(jī)系統(tǒng)中，大多采用非編碼鍵盤(pán)。
非編碼鍵盤(pán)又分為獨(dú)立式非編碼鍵盤(pán)和行列式非編碼鍵盤(pán)兩種。獨(dú)立式非編碼鍵盤(pán)又分為中斷方式和查詢方式兩種；行列式非編碼鍵盤(pán)分為程序掃描工作方式、定時(shí)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(zhuǎn)法。本設(shè)計(jì)采用的是行列式非編碼鍵盤(pán)，采用掃描工作方式。
目前電子業(yè)所使用的單片機(jī)有MCS-51系列、PIC系列、AVR系列等系列，較早出現(xiàn)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(shè)計(jì)選用的是使用非常普及的MCS-51系列中的ATMEL89C51。
依據(jù)系統(tǒng)分析及實(shí)現(xiàn)功能，硬件小系統(tǒng)方框圖如圖2所示：
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依據(jù)系統(tǒng)分析及實(shí)現(xiàn)功能，硬件小系統(tǒng)電路圖如圖3所示：
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3．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
依據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)主要包括：
單片機(jī)控制程序模塊：作為系統(tǒng)的主控制程序模塊，用偉福E6000或KeilC編程控制其他程序模塊的協(xié)調(diào)工作。
鍵盤(pán)程序模塊：用來(lái)輸入用戶的功能，使單片機(jī)完成相應(yīng)的控制功能。
液晶顯示模塊：使用字符型液晶顯示器顯示用戶的選擇。
單片機(jī)控制主程序流程圖如圖4所示：
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為了節(jié)約成本，本設(shè)計(jì)中液晶顯示模塊與單片機(jī)之間采用模擬口線的方式控制，鍵盤(pán)
與單片機(jī)之間采用掃描的工作方式。
鍵盤(pán)程序流程圖如圖5所示：
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LCM程序流程圖如圖6所示：
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本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)分別用偉福E6000和KeilC編寫(xiě)及編譯。實(shí)現(xiàn)直接從P2口掃描得到鍵盤(pán)碼，并采用查詢方式得到與之對(duì)應(yīng)的LCD字型碼，在LCD上顯示出來(lái)。
4.結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)以AT89C51和LCM1601為核心部件，輔以必要的模擬電路并利用偉福E6000語(yǔ)言和KEIL C編寫(xiě)軟件，實(shí)現(xiàn)便攜式儀表按鍵鍵值的采集以及驅(qū)動(dòng)LCM1601的顯示功能。實(shí)踐證明該系統(tǒng)電路穩(wěn)定、直觀并且成本較低，有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
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