OLED在煙葉烘烤自控系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

O 引言
    近年來，智能控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煙葉烘烤系統(tǒng)中。由于烘烤自控系統(tǒng)通常在高溫、甚至夏日強(qiáng)光環(huán)境下運(yùn)行，并且煙葉烘烤工藝復(fù)雜，烘烤過程數(shù)據(jù)需要在信息提示下進(jìn)行人工設(shè)定，所以系統(tǒng)需要一種具備高亮度，含有文字顯示功能的顯示終端。目前，煙葉烘烤自控系統(tǒng)一般采用的數(shù)碼管或LCD顯示方式，均不能完全滿足系統(tǒng)需求。針對這般現(xiàn)狀，本文提出了一種新方案，即將有機(jī)發(fā)光顯示OLED (Organic Light Emitting Display)顯示器嵌入煙葉烘烤自控系統(tǒng)，從而很好地解決了當(dāng)前煙葉烘烤自控系統(tǒng)存在的迫切問題。OLED是最具發(fā)展前景的新一代顯示技術(shù)，與LCD顯示技術(shù)相比，OLED具有超輕薄、高亮度、廣視角、自發(fā)光、響應(yīng)速度快、適應(yīng)溫度范圍寬、抗震強(qiáng)、功耗低以及可實(shí)現(xiàn)柔軟顯示等優(yōu)越性能。為此，本文闡述了煙葉烘烤自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理和OLED顯示模塊VGG12864G—S002的功能，詳細(xì)介紹了該模塊基于單片機(jī)W78E54B控制的電路設(shè)計(jì)及編程方法。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    煙葉烘烤自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。按照傳統(tǒng)的烘烤工藝，自控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括干濕球兩個傳感器參數(shù)，整個煙葉烘烤過程控制都圍繞烘烤房內(nèi)的溫度和濕度展開。天窗和地窗是烤房內(nèi)的濕度控制設(shè)備，每個巡檢周期動作一次，由于電機(jī)驅(qū)動電路對系統(tǒng)具有較強(qiáng)的干擾，為了提高系統(tǒng)抗干擾能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了光電耦合隔離電路。由于烤房內(nèi)的溫度存在垂直梯度差，故烤房必須設(shè)有熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動用以形成空氣對流，使溫度達(dá)到相對均衡?？痉繜嵩磥碜杂跓?，煤爐風(fēng)機(jī)輸送的進(jìn)風(fēng)量決定了煤的燃燒程度，而系統(tǒng)通過對煤爐風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)控來實(shí)現(xiàn)對烤房內(nèi)溫度的控制。此外，系統(tǒng)還配備了報(bào)警裝置，當(dāng)烘烤過程出現(xiàn)異常時，它可提示工作人員采取相應(yīng)措施。實(shí)時時鐘可不僅記錄系統(tǒng)烘烤時間，而且可為控制外設(shè)提供分鐘中斷信號。通常一次完整的煙葉烘烤過程將持續(xù)近120個小時。為了避免斷電導(dǎo)致系統(tǒng)停止運(yùn)作，系統(tǒng)配有備用干電池及數(shù)據(jù)保護(hù)電路，以確保連續(xù)性烘烤。為提高溫度控制的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)還采用單總線數(shù)字式溫度傳感器?？撮T狗電路可以在意外死機(jī)時，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。顯示器及鍵盤是人機(jī)交互的必要設(shè)備，錄入烘烤過程中的數(shù)據(jù)和讀取烘烤信息都需通過顯示器，因此顯示設(shè)備的性能對本系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。

2 OLED模塊
    VGGl2864G—S002是維信諾公司最新推出的一個OLED單色128x64點(diǎn)陣且具有高亮度、高對比度的顯示器模塊。模塊內(nèi)部集成的控制器芯片SSDl303包括行列驅(qū)動模塊、電源控制模塊、GDDRAM(Graphic Display Data RAM)、NPU接口、命令控制模塊、振蕩器和時序發(fā)生器。VGGl2864G—S002完整的模塊結(jié)構(gòu)和豐富的指令集決定了其外部接口與軟件設(shè)計(jì)非常方便而靈活。該模塊發(fā)綠光，工作溫度范圍是：一40℃～+80℃。其外部接口及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，引腳說明見表l所列。

[!--empirenews.page--]3 硬件設(shè)計(jì)
3．1 接口設(shè)計(jì)
    OLED顯示模塊VGGl2864G的外部接口采用8位并行數(shù)據(jù)傳輸方式。CPU對模塊的讀寫無須考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因而控制非常方便，VGGl2864G與單片機(jī)W78E54lB的接口電路如圖3所示。為確保數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動能力，數(shù)據(jù)總線(DO~D7)可接約10 kΩ的上拉電阻。
3．2 電源設(shè)計(jì)
    該模塊內(nèi)部集成有高效率的電源，但外部需提供邏輯電壓VDD(+3V)，而華邦單片機(jī)W78E54B和外圍芯片所需要提供的電壓均為VCC(+5 V)，因此必須專門設(shè)計(jì)由+5到+3 V的直流電壓轉(zhuǎn)換電路，其電源設(shè)計(jì)電路如圖4所示。其中穩(wěn)壓芯片SPXlll7T一3．0性能穩(wěn)定，可輸出最大值為800 mA的電流，而OLED模塊的最大驅(qū)動電流為450 mA，可見足以驅(qū)動顯示模塊。

4 軟件設(shè)計(jì)
    OLED顯示模塊VGGl2864G—S002的讀寫時序可兼容Motorola 6800與Intel 8080兩種總線模式，本系統(tǒng)采用Intel 8080總線控制方式。
4．1 控制方法
    對VGGl2864G—S002的控制分為數(shù)據(jù)和命令兩種，可通過控制D／C的電平來實(shí)現(xiàn)：高電平時傳送顯示數(shù)據(jù)，低電平時傳送操作命令。圖5為VGGl2864G—S002的寫時序圖及時間參數(shù)表。對OLED模塊的寫命令子程序如下(寫數(shù)據(jù)(WriteData())只要將DC設(shè)置為l即可)：

[!--empirenews.page--]4．2 0LED設(shè)置
    在顯示信息之前，系統(tǒng)須對OLED做好顯示的準(zhǔn)備工作，應(yīng)當(dāng)寫入0LED的設(shè)置命令如下：
    0x81：設(shè)置亮度對比度，0xC0：O～255級對比度，0xA6：設(shè)置正常顯示
    0xA8：設(shè)置使用行數(shù)，0x40：顯示64行，0xAE：顯示面板開啟
    0xD3：設(shè)置滾屏，Ox00：關(guān)閉滾屏
    VGGl2864G—S002顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)采用分頁(B0～B7共8頁)管理方式，每頁128x8點(diǎn)陣。每字節(jié)數(shù)據(jù)顯示對應(yīng)8×1點(diǎn)陣，在寫入顯示的內(nèi)容前，先送入頁地址，然后送入16位行偏移地址，低位在前，高位在后，即行偏移地址=16×H0-3+L0-3，其中L4-7=0000，H4-7=000l。例如，要從第3頁第四列開始寫入命令代碼(0xB2，0x03，0x00)，接著寫入顯示數(shù)據(jù)(OxFF)，那么，顯示緩沖區(qū)RAM的指針位置及顯示如圖6所示。

4．3 程序流程
    煙葉烘烤自控系統(tǒng)管理外設(shè)較多，要求系統(tǒng)必須具有較強(qiáng)的實(shí)時操作性能，為了提高響應(yīng)速度，系統(tǒng)采用中斷管理方式。在本自控系統(tǒng)中，CPU對OLED顯示模塊及外設(shè)的軟件管理流程如圖7所示。流程圖中的巡檢周期、循環(huán)周期以及累計(jì)報(bào)警時間N(小時)都可由用戶自己設(shè)定。

4.4 漢字顯示
    VGGl2864G—S002模塊的漢字或圖像顯示碼，可通過字模提取軟件Zimo2l獲得。軟件選項(xiàng)設(shè)置為縱向取模、字節(jié)倒序方式。根據(jù)煙葉烘烤自控系統(tǒng)的實(shí)際需求，應(yīng)該設(shè)置字體及大小為宋體12，即一個漢字對應(yīng)16×16點(diǎn)陣(32字節(jié)顯示碼)，西文字符為8×16點(diǎn)陣(16字節(jié)顯示碼)。由于每個漢字或字符跨越上下相鄰兩頁，因此每個字的顯示代碼可分兩批寫入。其顯示程序如下：

    128x64點(diǎn)陣每行可以顯示8個漢字，而煙葉烘烤自控系統(tǒng)每行需顯示漢字4～5個，顯示需要西文字符l~4位(干濕球目標(biāo)、實(shí)際溫度、階段時間及升溫速度)，另附幾位空格字符，因此，128x64點(diǎn)陣的顯示面板恰好能滿足系統(tǒng)需求。

5 結(jié)束語
    煙葉烘烤自控系統(tǒng)嵌入OLED顯示器，同時配合鍵盤，便可建立良好的人機(jī)交互界面，其操作及顯示性能顯著提高。相對P13501、VGGl2864Z和VGGl2864K等顯示器，該模塊的軟硬件設(shè)計(jì)更加靈活、方便，可廣泛應(yīng)用于其它移動儀器裝置。