水位测量仪的液晶显示器电路的设计.doc

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1、.【摘要】触摸液晶屏不但可以显示所要显示的内容，而且可以在屏幕上进行直接操作，使仪器的操作更加方便，在目前新型的仪器中得到了广泛的应用。在对压力容器液位的显示电路中，采用触摸液晶屏作为它的显示器。本设计首先介绍了Philips公司生产的单片机P89V51RD2、触摸屏接口芯片ADS7843和液晶显示控制器SED1335的内部结构和工作原理，并对单片机和液晶显示器之间的接口电路进行了设计。对于液晶显示器的控制，采用汇编语言对液晶显示程序进行了设计和编制，实现对其的控制。由试验可知，该液晶显示器通过单片机的控制能够进行可靠的工作，同时具有操作简单、显示内容丰富等特点。关键词：LCD；单片机；ADS

2、7843；SED1335；接口电路.【Abstract】Touch screen LCD not only can show the contents in details, but also can be operated on screen directly, which makes the equipments can be used conveniently. Therefore, the touch screen LCD is widely used in many equipments at present. The paper introduce that the touch s

3、creen LCD is used in water level measurement system to show the measurement results. The paper describe the principles of MCU(P89V51RD2), ADS7843 and SED1335 at first, then introduce the interface circuit between MCU(P89V51RD2) and LCD. Besides the circuit design, the program is compiled to control

4、the LCD. From the results of test, it can be shown that the MCU can control the touch screen LCD reliably. The whole system has many good characters, such as operating conveniently and showing more measurement information. KeyWords:touch screen LCD; MCU; ADS7843;SED1335; Interface circuit目录【摘要】I【ABS

5、TRACT】21引言12概述22.1触摸屏工作原理22.2液晶显示器工作原理32.2.1液晶显示器概述32.2.2液晶显示器控制原理43单片机P89V51RD2与液晶显示器的接口电路设计63.1单片机P89V51RD2概述63.1.1 P89V51RD2的特性63.1.2 P89V51RD2的管脚描述73.2 液晶显示控制器SED1335的工作原理113.3SED1335的显示技术133.4接口电路的设计163.4.1液晶显示器的结构和工作原理163.4.2LCD液晶模块与单片机的接口电路设计163.5IMP813看门狗电路设计174单片机和触摸控制器的接口电路设计204.1触摸控制器ADS7

6、843的概述204.1.1 ADS7843结构与工作原理224.1.2 ADS7843的PEN中断引脚的使用234.1.3 ADS7843的模式设置244.2单片机和ADS7843之间的接口电路设计及工作过程255液晶程序设计275.1单片机功能寄存器的概述275.2液晶显示器的功能寄存器介绍及指令说明315.3程序编写325.3.1显示数据输入子程序设计及代码编写325.3.2液晶显示主程序设计34结论51致谢52参考文献53附录54.1引言随着科学技术的不断进步，人机交互界面向着更方便使用、更直观的方向发展。触摸屏是一种附着在显示器的表面，与显示器配合使用，通过触摸产生模拟电信号，经过转换

7、为数字信号由微处理器计算得出触摸点的坐标，从而得到操作者的意图并执行的新型器件。它的应用使得数据的显示和数据的输入结合为一体，使得人机交互界面更简单，更友好。触摸屏作为一种新型的人机界面，显示直观，操作简单，可靠性高，不但在工业控制中得到广泛应用，而且在日常生活中的很多领域也得以应用。触摸屏应用于压力容器控制中，在测量人员和控制设备之间架起了双向沟通的桥梁，通过在触摸屏内设置按钮、指示灯、对话框，组合文字、图表、测量数据等，来监控测量设备的运行状态，改变了过去测量人员根据控制设备面板上的一些信号指示灯和数字显示屏上所显示的字母数字，操作按钮来控制设备运行的做法，不但显示直观，故障率低，而且可大

8、大提高工作效率，避免误操作。设计时让屏幕能明确指示并告知测量人员机器设备目前的运行状况，即便是新手也可根据屏幕显示及提示很轻松地操作整个测量控制设备。使用触摸屏，还可以使整个机器设备的配线标准化、简单化，减少了与之相连的可编程控制器等设备的I0接口数量，不仅降低了生产成本，更主要的是可大大减少故障率，同时由于整个设备控制面板的小型化及高性能，也相对提高了整套设备的附加价值。随着生活中类似于PDA的手持设备的越来越多，LCD触摸屏也变得越来越普及，并逐渐成为当今的主流配置。触摸屏作为一种全新的输入设备，具有坚固耐用，反映速度快，节省空间，易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地

9、碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机的操作，从而使人机交互更为直截了当，所以触模式液晶显示器被广泛地应用在嵌入式系统中。综上所述，本文在了解Philips公司生产的单片机P89V51RD2、触摸屏接口芯片ADS7843和液晶显示控制器SED1335的内部结构和工作原理基础之上，对单片机和液晶显示器之间的接口电路进行了设计。对于液晶显示器的控制，采用汇编语言对液晶显示程序进行了设计和编制，实现对其的控制。由试验可知，该液晶显示器通过单片机的控制能够进行可靠的工作，同时具有操作简单、显示内容丰富等特点。2概述2.1触摸屏工作原理（1）电阻式触摸屏电阻式触摸屏是一种对外界完全隔离的工作环境，不

10、怕灰尘和水汽，它可以用任何物体来触摸，可以用来写字画画，比较适合工业控制领域使用。电阻式触摸屏的工作部分一般由三部分组成，两层透明的阻性导体层，两层导体之间的隔离层、电极。阻性导体层选用阻性材料，如铟锡氧化物(ITO)涂在衬底上构成，上层衬底用塑料，下层衬底用玻璃。隔离层为粘性绝缘液体材料，如聚脂薄膜。电极选用导电性能极好的材料(如银粉墨)构成，其导电性能大约为ITO的1000倍。触摸屏工作时，上下导体层相当于电阻网络，当某一层电极加上电压时，会在该网络上形成电压梯度。如有外力使得上下两层在某一点接触，则在电极未加电压的另一层可以测得接触点处的电压，从而知道接触点处的坐标。比如，在顶层的电极(

11、X+，X-)上加上电压，则在顶层导体层上形成电压梯度，当有外力使得上下两层在某一点接触，在底层就可以测得接触点处的电压，再根据该电压与电极(X+)之间的距离关系，知道该处的X坐标。然后，将电压切换到底层电极(Y+，Y-)上，并在顶层测量接触点处的电压，从而知道Y坐标。（2）红外线触摸屏红外线触摸屏安装简单，只需在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，电脑便可即时算出触摸点的位置。（3）电容式触摸屏电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透

12、明的薄膜体层，再在导体层外上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。此外，在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，由于人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而其强弱与手指及电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。（4）表面声波触摸屏的特点非常抗暴力使用，适合公共场所；反应速度快，是所有触摸屏中反应速度最快的；性能稳定，精度非常高；控制卡能自动识别尘土或水滴等干扰物；具有第三轴z轴。也就是压力轴响应。目前在所有触摸屏中只有声波触摸屏具有能感知触摸压力这个性能

13、，有了这个功能，每个触摸点就不仅仅是有触摸和无触摸的两个简单状态，而是成为能感知力的一个模拟量值的开关了。这个功能非常有用，譬如在多媒体信息查询软件中，一个按钮就能控制动画或者影像的播放速度。（5）近场成像触摸屏近场成像(NFI，Near Field Imaging)触摸屏的传感机构是中间有一层透明金属氧化物导电涂层的两块层压玻璃。在导电涂层上施加一个交流信号，从而在屏幕表面形成一个静电场。当有手指(带不带手套均可)或其他导体接触到传感器的时候，静电场就会受到干扰。而与之配套的影像处理控制器可以探测到这个干扰信号及其位置并把相应的坐标参数传给操作系统。2.2液晶显示器工作原理2.2.1液晶显示

14、器概述在单片机应用系统中1，广泛采用七段LED显示，但它无法显示更多更复杂的字符，采用点阵式液晶显示器使可解决这个问题。点阵式液晶显示器体积小、功耗低、显示信息最大、特别是能够显示汉字，在智能化仪器仪表中得到较广泛地应用。由于特定的仪表中所要显示的汉字数不多，可直接将需要的汉字点阵数据放到程序中，通过编程来实现。液晶显示器的原理2是在上下玻璃电极之间封入向列型液晶材料，液晶分子平行排列，上，下扭曲90度。外部入射光线通过上偏振片后形成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶材料后被旋转90度，再通过与上偏振片垂直的下偏振片。被反射板反射回来，呈透明状态；当上、下电极加上一定的电压后， 电极里部分液晶

15、分子转成垂直排列， 失去旋光性，从上偏振片人射的偏振光不被旋转， 光无法通过下偏振片返回，因而呈黑色。因此根据需要可将电极刻成文字数字图形等，从而显示出来。本文选用点阵数为l9264液晶显示器，可显示各种字符248=192个，如汉字为1616点阵，则可显示124=48个汉字。点阵式液晶显示3是近年来发展很快的一项显示技术，它具有与CPU接口容易，使用灵活方便，体积小，重量轻，低电压，低功耗等优点。在工业测控系统及智能仪表行业，由于其显示信息量大，显示方式丰富，为用户提供了良好的人机交互方式，其中图形式液晶显示模块不仅能显示简单的字符、数字及汉字，还能显示生动的图形，因而在高性能仪器仪表和测控系

16、统中被广泛应用。（1）点阵式液晶显示器主要硬件指令寄存器(IR)，IR是用来寄存指令码,与数据寄存器寄存数据相对应。当D/I为高电平时,在E信号下降沿的作用下,指令码写入IR。数据寄存器(DR)，DR是用来寄存数据的,与指令寄存器寄存指令相对应。当D/I为高电平时,在E信号的下降沿作用下,图形显示数据写入DR,或在E信号高电平作用下由DR读DB7DB0数据总线。DR和DDRAM 之间的数据传输是模块内部自动执行的。忙标志（BF），BF标志提供内部工作情况。BF=1表示模块在进行内部操作,此时模块不接受外部指令和据.BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据。利用STATUS READ

17、指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态。显示控制触发器（DFF），此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1为开显示（DISPLAY ON),DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAY OFF）。DFF的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。XY 地址计数器，XY地址计数器是一个9位计数器。高三位是X 地址计数器，低6位为Y地址计数器，XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。X地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。Y地址计数器具有循环记数功能

18、，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。显示数据RAM(DDRAM)，DDRAM是存贮图形显示数据的。数据为1表示显示选择，数据为0表示显示非选择。Z 地址计数器，Z地址计数器是一个6位计数器，此计数器具备循环记数功能，它是用于显示行扫描同步。当一行扫描完成，此地址计数器自动加1，指向下一行扫描数据，RST复位后Z地址计数器为0。Z地址计数器可以用指令DISPLAY START LINE预置。因此，显示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM共64行，屏幕可以循环滚动显示64 行。2.2.2液晶显示器控制原理液晶显示器4

19、由八位数据线DB7DB0，RET复位控制信号接口，E使能信号接口，R/W读写信号接口，片选CS1，CS2，CS3分别控制IC1,IC2,IC3列驱动器，将液晶屏分为三块，每块64列；IC4为行驱动器，液晶显示器结构框图如图2-1所示。其工作过程：当R/W读写信号管脚为高电平时，E使能信号管脚也为高电平时，数据被读到DB7DB0；当R/W读写信号管脚为低电平时，E使能信号管脚由高电平到低电平时， DB7DB0的数据被写到指令寄存器IR或数据寄存器DR。同时，通过控制CS1，CS2，CS3片选信号分别控制IC1，IC2，IC3列驱动器，将需要显示的内容分别显示在液晶屏不同的位置上。图2-1液晶显示

20、器结构框图3单片机P89V51RD2与液晶显示器的接口电路设计3.1单片机P89V51RD2概述P89V51RD2是Philips公司于2001年发布的一款非常优秀的单片机，该单片机是基于8位80C51单片机的派生产品，他在完全保留80C51指令系统和硬件结构的大框架外，进行了多方面的加强扩展和创新P89V51RD2将原有的对外数据和程序存储器的16位寻址机制加以利用，把片上的RAM 扩展到1 kb，片上的FLASH EPROM 扩展到64kb，具有ISP (在系统可编程)和IAP (在应用中编程)，具有6时钟和12时钟模式，6时钟模式下的外部晶振O2OMHz，12时钟模式下的外部晶振可达O3

21、3MHz。P89V51RD2的典型特性是它的X2方式选项。利用该特性，设计者可使应用程序以传统的80C51时钟频率（每个机器周期包含12个时钟）或X2方式（每个机器周期包含6个时钟）的时钟频率运行，选择X2方式可在相同时钟频率下获得2倍的吞吐量。从该特性获益的另一种方法是将时钟频率减半来保持特性不变，这样可以极大地降低EMI。 Flash程序存储器支持并行和串行在系统编程（ISP）。并行编程方式提供了高速的分组编程（页编程）方式，可节省编程花费和推向市场的时间。ISP允许在软件控制下对成品中的器件进行重复编程。应用固件的产生/更新能力实现了ISP的大范围应用。 P89V51RD2也可采用在应用

22、中编程（IAP），允许随时对Flash程序存储器重新配置，即使应用程序正在运行时也不例外。3.1.1 P89V51RD2的特性P89V51RD2单片机的功能框图如图3-1所示，整个单片机相对于其它单片机具有如下特性：80C51核心处理单元； 5V的工作电压，操作频率为040MHz； 64kB的片内Flash程序存储器，具有ISP（在系统编程）和IAP（在应用中编程）功能； 通过软件或ISP选择支持12时钟（默认）或6时钟模式； SPI（串行外围接口）和增强型UART； PCA（可编程计数器阵列），具有PWM和捕获/比较功能； 4个8位I/O口，含有3个高电流P1口（每个I/O口的电流为16mA

23、）； 3个16位定时器/计数器； 可编程看门狗定时器（WDT）； 8个中断源，4个中断优先级； 2个DPTR寄存器； 图3-1P89C51RD2功能框图3.1.2 P89V51RD2的管脚描述P89V51RD2的管脚图如图3-2所示P0.0P0.7：P0口是一个开漏双向I/O口。写入1时P0口悬浮，可用作高阻态输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口复用为低位地址和数据总线。应用中P0口利用强内部上拉来发送1电平。P0口可在外部主机模式编程过程中接收代码字节和在外部主机模式校验过程中发送代码字节。P0口用作程序校验或通用I/O口时均需连接一个外部上拉电阻。P1.0P1.7：P1口是一个带内部

24、上拉的8位双向口。写入1时P1口被内部上拉拉高，可用作输入。用作输入时，由于内部上拉的存在，P1口被外部器件拉低时将吸收电流（IIL）。此外，P1.5,P1.6,P1.7还有16mA的高电流驱动能力。在外部主机模式编程和校验中，P1口也可接收低位地址字节。P1.0/T2：定时器/计数器2的外部计数输入或时钟输出。P1.1/T2EX：定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制。P1.2/ECI：外部时钟输入。PCA的外部时钟输入。P1.3/CEX0： PCA模块0的捕获/比较外部I/O口。每个捕获/比较模块连接一个P1口用作外部I/O口。该口线不被PCA占用时仍可用作标准I/O口。P1.4/SS：

25、SPI从机选择输入。P1.4/CEX1：PCA模块1的捕获/比较外部I/O口。P1.5/MOSI：SPI主机输出从机输入端。P1.5/CEX2：PCA模块2的捕获/比较外部I/O口。P1.6/MISO：SPI主机输入从机输出端。P1.6/CEX3：PCA模块3的捕获/比较外部I/O口。P1.7/SCK：SPI主机输出从机输入端。P1.7/CEX4：PCA模块4的捕获/比较外部I/O口。P2.0P2.7：P2口是一个带内部上拉的8位双向口。写入1时P2口被内部上拉拉高，可用作输入。用作输入时，由于内部上拉的存在，P2口被外部器件拉低时将吸收电流（IIL）。在取址外部程序存储器或访问16位地址（M

26、OVX DPTR）的外部数据存储器时，P2口发送高位地址。应用中P2口利用强内部上拉来发送1。在外部主机模式编程和校验中，P2口可接收一些控制信号和部分高地址位。P3.0P3.7：P3口是一个带内部上拉的8位双向口。写入1时P3口被内部上拉拉高，可用作输入。用作输入时，由于内部上拉的存在，P3口被外部器件拉低时将吸收电流（IIL）。在外部主机模式编程和校验中，P3口可接收一些控制信号和部分高地址位。P3.0/RxD：串口输入。P3.1/TxD：串口输出。P3.2/INT0：外部中断0输入。P3.3/INT1：外部中断1输入。P3.4/T0：定时器/计数器0的外部计数输入。P3.5/T1：定时器

27、/计数器1的外部计数输入。P3.6/WR：外部数据存储器写选通信号。P3.7/RD：外部数据存储器读选通信号。PSEN程序选通使能：PSEN是外部程序存储器的读选通信号。PSEN在执行内部程序存储器的程序时无效（高电平），执行外部程序存储器时每个机器周期内两次有效，但当访问外部数据存储器时两个有效PSEN脉冲将被跳过。当RST输入引脚的高电平时间大于10个机器周期时，向PSEN脚强制输入一个高电平到低电平的跳变将使器件进入外部主机模式编程。RST复位：振荡器工作时，该引脚上2个机器周期的高电平逻辑状态将使器件复位。当RST输入引脚为高电平时，如果PSEN脚输入一个高电平到低电平的跳变，器件将进

28、入外部主机模式。否则进入正常工作模式。EA外部访问使能：若器件要对外部程序存储器取指，EA就必须与VSS相连。器件执行内部程序存储器的程序时EA必须与VDD相连。然而，4个安全锁定电平可将EA禁能，使器件只能执行内部程序存储器的程序。EA脚可承受12V的高压。ALE/PROG地址锁存使能：ALE是一个输出信号，在访问外部存储器时将地址低字节锁存。该引脚也用作Flash的编程脉冲输入（PROG）。通常，ALE1在1/6的振荡频率2时输出，可用作外部定时或外部时钟。每次访问外部数据存储器时都有一个ALE脉冲被跳过。但是，只要AO被置1，ALE就被禁能。XTAL1晶振1：反相振荡放大器的输入和内部时

29、钟发生电路的输入。XTAL2晶振2：反相振荡放大器的输出。图3-2P89V51RD2的管脚图3.2 液晶显示控制器SED1335的工作原理（1）液晶显示控制器SED1335的概述SED133512的硬件结构分为3部分：MPU接口部分、内部控制部分、驱动部分(驱动LCM)。硬件结构如图3-3所示。图3-3SED1335硬件结构图（2）液晶显示控制器SED1335的接口SED1335的接口部分具有功能较强的IO缓冲器。MPU访问SED1335不需判其“忙”，SEDI335随时准备接受MPU的访问并及时地把MPU发来的指令、数据传输就位。SED1335接口部由指令输入缓冲器、数据输入缓冲器、数据输出

30、缓冲器和标志寄存器组成，这些缓冲器通道的选择是由引脚A0和读、写操作信号联合控制。“忙”标志位寄存器BF是一位只读寄存器，当BF=1时，表示SED1335正在向液晶显示模块传送有效显示数据，在传送完一行有效显示数据到下一行传送开始之间的间隔时间内BF=0，当大屏幕上大量显示数据修改时，在BF=0传送不会影响屏的显示效果或结果。（3）液晶显示控制器SED1335的控制SED1335控制部分是SED1335的核心。SED1335能在很高的工作频率下迅速地解释MPU发来的指令代码，将参数置人相应的寄存器内，并触发相应的逻辑功能电路运行。控制部可以管理64K显示RAM，SED1335将64K显示RAM

31、分成3种显示特区：文本显示特性RAM区、图形显示特性RAM 区和字符发生器RAM 区。文本显示特性：具有文本显示特性的显示RAM 区用于文本显示，在该显示RAM区中，每个字节的数据都是字符代码。在SED1335中固化有地址从20H一7FH和0AOH 0DFH共160种字符。根据字符代码确定字符库中字符首地址，然后将相应的字模数据传送到液晶显示模块上，即可在液晶屏上出现该字符的88点阵块，即文本显示RAM区的一个字节对应显示屏上的88点阵。因此在液晶显示屏上可以文本方式显示内置的各种英文字符和特殊符号。图形显示特性：具有图形显示特性的显示RAM区用于图形显示。在该显示RAM区中，每一个字节的数据

32、都直接送到液晶显示模块上，每一位的电平决定上一个点的显示状态。“1”为显示，“0”为不显示。所以，图形显示RAM的一个字节对应显示屏上的81点阵。混合显示特性：有时在320240点阵的显示屏上，既需要显示文本，又需要显示图形，无法将其从空间上分成两部分，而两种显示方式下对数据的识别规则是不同的。图形方式下，认为一个数据代表81点阵，而文本方式下则认为一个数据代表88点阵，因此只有将两个显示区的地址范围设置为不重叠的，才可从数据传送的地址上将两者区分开。在进行显示之前，首先要对液晶屏进行初始化，包括设置显示方式、显示区域的首地址及宽度、光标形状设置。SED1335中专有一组寄存器管理这两种特性的

33、显示区，先设置两个显示区的地址范围，再将画面重叠显示的合成方式设置为“或”逻辑，即可使同一液晶显示屏上同时显示文本与图形。除地址范围设置不同以外，文本与图形显示的软件编程无任何区别。字符发生器CGROM：SED1335管理内藏字符发生器CGROM，在字符发生器内固化了160种57点阵字符的字模。SED1335还有外扩字符发生器，需要外扩字符发生器时，既可以用RA M 区开辟的CGRA M，也可以用EPROM 固化字库来实现。由SED1335仅能处理8位的字符代码，所以，一次最多只能显示及建立156种字符。在SED1335的字符表中给出了内部字符发生器的全部内容。同时也给出了外扩字符发生器的字符

34、代码范围：80H9FH和E0HFFH共64种。（4）液晶显示控制器SED1335的指令系统SED1335共有13条指令如表3-1所示，多数指令带有参数，参数值由用户根据所控制的液晶显示模块的特征和显示的需要来设置。MPU把指令代码写入指令输入缓冲区内(A0=1)，指令的参数则随后通过数据输入缓冲器写入(A0=0)。带有参数的指令代码的作用之一就是选通相应参数的寄存器，任一条有参数的指令的执行都发生在附属参数的输入完成之后。当写入一条新的指令时，SED1335将在旧的指令参数组运行完成后等待新的参数的到来。MPU可用写入新的指令代码来结束上一条指令参数的写入。此时已写入的新参数与余下的旧参数有效

35、地组合成新的参数组，需要注意的是虽然参数可以不必全部写入，但所写的参数顺序不能改变，也不能省略。表3-1SED1335指令表功能指令操作码说明参数量系统控制SYSTEM SET40H初始化，显示窗口设置8SLEEP IN53H空闲操作DISP ON/OFF59H/58H显示开/关设置显示方式1SCROLL44H设置显示区域，卷动10CSRFORM5DH设置光标形状2显示操作CGRAM ADR50H设置CGRAM起始地址2CSRDIR4CH-4FH设置光标移动方向HDOT SCR5AH设置点单元卷动位置1OVLAY5BH设置合成显示方式1绘制操作CSRW46H设置光标地址2CSRR47H读出光标

36、地址2续表3-1存贮操作MWRITE42H数据写入显示缓冲区若干MREAD43H从显示缓冲区读数据若干3.3SED1335的显示技术汉字及静态图片显示技术：在液晶屏上显示各种大小、各种字体的汉字是在图形显示区以图形的方式来显示的。首先提取汉字字模，可采用字模转换程序将汉字转换为一组有序的二进制数。对于1616点阵的汉字即转换为32个八位二进制数。将这一系列有序的八位二进制数依次写到液晶屏上，即显示出所需的任何汉字。由于汉字是以图形方式显示的，因此仍可采用程序来完成操作。静态图片的显示类似于汉字显示，同样通过图片提取软件提取图像的十六进制数据，按约定的顺序构成数据表格，程序中通过指针从数表中逐个

37、提取数据送人液晶显示模块的显示RAM进行显示。实时参数值的显示技术：在工业测控系统中，需要观察各点实时检测值，跟随采样过程，定时刷新采样数据。数据的显示有两种方式，其一可按文本方式显示，SED1335内置有字符形式的09的数字，这种显示方式显示的数据比较小，当系统同一屏上需要显示的参数较多时，适于采用这种方式。其二为了便于观察，可将数字按汉字的方式进行显示，此时显示数字的大小可根据用户要求选择不同字体和字号即可。（1）SED1335在点阵式液晶器上实现汉字显示为了在点阵式液晶显示器上显示一个字符需向显示内存传送8个字节才能显示。在操作中还应包含许多其他的操作指令(如光标移动等)。在图形字符显示

38、控制SED1335中，为了减少操作，把一些常用字符的显示点阵固化在片内ROM 中。这样，在显示字符时，只需向显示内存送人一个相对应字符的8位数字码，SED1335自动把该码对应的字符点阵送到显示器上进行显示，从而大大简化了操作。汉字的显示也可以采用前述的方法，一种是用作图的方式显示汉字，另一种是用字符发生器的方式显示汉字。要清晰地显示一个汉字所需的点阵数至少为1616，利用第一种方式显示一个汉字，则需向显示内存传送32个字节。所以，对于少量汉字的显示这种方法是可行的，但如果显示汉字数目较多或较频繁的情况下，这种方式就显得非常不便。在这种情况下就需要使用第2种方法。控制器SED1335可以使用片

39、内的字符发生器，也可以使用片外的字符发生器，同时它还可以以816点阵的工作方式工作这给汉字的显示提供了有利条件。为了用第2种方法实现汉字的显示，在设计电路时必须给SED1335设计一个外部的字符发生器，这个字符发生器包含一些常用汉字的1616显示点阵，工作时利用SED1335的816点阵显示方式，每2个字符显示一个汉字。由于SED1335的外接字符发生器最多可有256个字符，故其能支持I28个汉字的显示，通过对字符发生存储器CORAM 的设定，还可以显示其他n32个汉字(n取决于显示内存的大小)，不过在一幅屏幕上最多只能显示128个不同的汉字，这对于一般的智能仪器而言已够用了。由于SED133

40、5具有灵活的设置工作方式，它还可方便地进行中、英文显示方式的切换。（2）单片机控制与SED1335控制器控制液晶显示屏的比较采用单片机直接控制液晶显示屏6的显示速度较慢，液晶屏上的波形显示一般采用刷新方式。在这种显示方式下，先对一列象素点全部清零，然后再根据显示与否，将该列中所需显示的点置1，这样就完成了该列的显示操作，具体方法为：设置一个列计数器，使之从0到319循环来对应液晶屏上的320列。由显示列计数器可以确定当前被显示列在屏幕上第一行所处的字节和在该字节中所处的位。根据被显示的采样值，可以计算出相对应行在显示RAM 的地址(所在行)，根据这两个地址， 就可以得到被显示点在液晶屏上的显示

41、地址。计算出当前显示点所在列对应屏幕上一行中的字节位置和在字节中对应的位时，从波形显示的第一行开始，将该列所在的字节顺序取出，将对应位清零，但保留其它位，再送回原字节对应的显示RAM地址中去。将显示区中所有的行全部清零，再调用连线程序。连线程序通过分别计算当前被显示点和前一个被显示点的显示地址，比较欲连线的两点的幅值，以采样值较小点对应的行为连线的起始行、采样值较大点所对应的行为终止行，将起始行和终止行之间所有行中，当前列的当前位置“1”，来完成连线操作。采用上述方法完成一列的显示操作(包括清零和连线操作)，按最坏的情况来估计，如果要完成一列200个点的显示操作，则需要完成200次清零和200

42、次置“1”。而第一次的清零和置“1”都必须将光标处的原字节取出，根据所作的操作，用特定的数去 “与”或“或”该字节，再把操作后的字节送回原光标处。同时，每次清零或置“1”后都必须改变显示地址，以便使光标地址指针能够指向下一行的对应字节。完成一个点的清零或置“1”至少需要16us(设单片机的时钟为12MHz)，完成一列的显示操作至少需要16us2002=6.4ms。由此可见，上述方法在实际应用中，往往难以满足要求。SED1335的控制能力非常灵活、迅速。首先，在向SED1335写入控制字或显示数据时，不像单片机液晶控制芯片那样，需要查“忙”状态。其次，SED1335有一个设置光标自动增加的方向命

43、令CSDIR，可以控制光标上、下、左、右四个方向变化，在设置了光标自动增加的方向之后当要向显示内存进行读写操作时，光标就会按设定的增量方向自动增加，这样，不用更新光标寄存器的地址就可以读写一连串的数据。利用这个特点，可以使显示屏上一列显示数据的操作变得简单、快速。为了在液晶显示屏上更快显示波形，在外部数据RAM中开辟一个显示缓冲区。在对某一列进行操作时，先将液晶显示屏RAM中欲处理的该列数据读到外部RAM缓冲区中，在缓冲区内对数据进行清零和置“1”后，再送回显示RAM中。由于读出和写回的数据在显示RAM和外部RAM缓冲区中是顺序排列的，利用SED1335的CSDIR指令，就可以避免每次读写操作

44、都要改变光标地址，从而大大地加快了显示操作的速度。3.4接口电路的设计3.4.1液晶显示器的结构和工作原理液晶显示器的管脚工作原理如下，当D/I管脚为高电平，表示DB7DB0为显示数据；当D/I管脚为低电平时，表示DB7DB0为显示指令数据。当R/W读写信号管脚为高电平时，E使能信号管脚也为高电平时，数据被读到DB7DB0；当R/W读写信号管脚为低电平时，E使能信号管脚由高电平到低电平时， DB7DB0的数据被写到指令寄存器IR或数据寄存器DR，因为当R/W读写信号管脚为低电平时，E使能信号管脚下降沿锁存DB7DB0。CS1，CS2，CS3片选信号管脚分别选择IC1，IC2，IC3列驱动器，每

45、个管脚分别控制64列，一共192列。RESET复位控制信号，当RST=0 有效。3.4.2LCD液晶模块与单片机的接口电路设计通过对上述单片机和液晶显示器接口的研究，对其接口电路进行了设计，整体接口电路设计如附录所示。具体的接线方式如下：由于P0口当访问外部程序和数据存储器时，可复用为低位地址和数据总线，并可在外部主机模式编程过程中接收代码字节和在外部主机模式校验过程中发送代码字节，所以LCD的8位数据线DBODB7直接接到P89V51RD2的外部数据总线P0.0P0.7上。LCD的片选CS1，CS2，CS3是以低电平有效，因此信号经P2.1，P2.2，P2.3管脚到CS1，CS2，CS3管脚

46、时，分别接一个非门，从而使输入到CS1，CS2，CS3管脚的信号有效，并且P2口可接受一些控制信号和部分高地址位。LCD模块的R/W读写信号管脚是高电平和低电平都有效，并且当R/W读写信号管脚为高电平时，E使能信号管脚也为高电平时，数据被读到DB7DB0；当R/W读写信号管脚为低电平时，E使能信号管脚由高电平到低电平时， DB7DB0的数据被写到指令寄存器IR或数据寄存器DR，所以经单片机的写信号管脚WR和读信号管脚RD时，接一个或非门，使其有效工作。液晶模块的D/I管脚与单片机的P2.0管脚连接，当D/I管脚为高电平，表示DB7DB0为显示数据；当D/I管脚为低电平时，表示DB7DB0为显示

47、指令数据。液晶模块的使能信号管脚E与单片机的P2.4管脚连接，当R/W读写信号管脚为低电平时，E使能信号管脚下降沿锁存DB7DB0。V0为LCD的对比度调节端，接一个1OK电位器的中间抽头以调节显示的对比度，当向接地方向调时，LCD对比度增大，向VDD方向调时，LCD对比度减小，在实际试验中可以看到非常清晰的图像显示，如果看不到或者看不到深色，调节对比度就可以看到图案。LCD液晶模块RESET复位控制信号管脚与单片机的RST复位信号管脚分别外接IMP813看门狗电路，设置一个看门狗电路，可用于系统故障安全保护，防止软件死锁和自动恢复。同时在单片机XTAL1和XTAL2晶振管脚处设置一个晶振电路，内部反相放大器的输入和输出（XTAL1,XTAL2），通过配置，它们可用作片内振荡器，当器件使用外部时钟源时，XTAL2脚悬空，XTAL1脚被驱动。晶振开始起振时，由于放大器和放大器本身的反馈电容之间的相互作用，外部振荡器的XTAL1脚会出现一个较高的容性负载，在本设计中选择的振荡器的电容为33P。3.5IMP813看门狗电路设计 看门狗计时器电路英文名为Watch Dog Timer简称WDT，其作用是监测单片机的运行， 一旦发现“