基于單片機(jī)的LCD顯示終端設(shè)計(jì)

王連君

摘 要 我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷推進(jìn)，促進(jìn)了我國(guó)的工業(yè)發(fā)展。在新的工業(yè)環(huán)境中，工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用的LCD顯示技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)新的生產(chǎn)需求。為了適應(yīng)現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)需要，通過漢字和ASCII碼實(shí)現(xiàn)對(duì)本地遠(yuǎn)程命令的要求，提出了采用基于單片機(jī)的LCD顯示終端?；趩纹瑱C(jī)的LCD顯示終端的硬件系統(tǒng)，主要包括微處理機(jī)、臨時(shí)緩沖區(qū)、通信電路、譯碼電路、LCD模塊接口、字庫(kù)、復(fù)位和蜂鳴器發(fā)聲等元素。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)；LCD顯示；終端設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0026-01

在新的工業(yè)環(huán)境變化過程中，為了適應(yīng)新的工業(yè)生產(chǎn)需求，逐漸開始應(yīng)用基于單片機(jī)的LCD顯示終端。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，應(yīng)用基于單片機(jī)的LCD顯示終端，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程指令的編碼轉(zhuǎn)換，用ASCII碼或者漢字進(jìn)行本地遠(yuǎn)程命令的顯示?；趩纹瑱C(jī)的LCD顯示終端系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)和相關(guān)連接芯片或者器件的綜合利用完成。

1 基于單片機(jī)LCD顯示終端的功能設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)LCD的顯示終端設(shè)計(jì)，主要是為了是因新的工業(yè)環(huán)境中，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的新的需要。所以，在設(shè)計(jì)基于單片機(jī)LCD的顯示終端的時(shí)候，一定要具備以下功能。

1）基于單片機(jī)的LCD顯示終端在結(jié)合了控制部分之后，可以組成一個(gè)比較完整的系統(tǒng)，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的主要控制。LCD終端和控制系統(tǒng)可以接收和發(fā)送遠(yuǎn)程控制主機(jī)的通信和指令，實(shí)現(xiàn)的途徑主要是RS-485芯片。為了保證適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的使用需求，LCD終端的顯示模塊設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用單色可顯示漢字屏。

2）基于單片機(jī)的LCD顯示終端應(yīng)該具備一定的顯示功能，可以顯示1級(jí)、2級(jí)漢字庫(kù)和任意的ASCII碼。實(shí)現(xiàn)這一項(xiàng)功能設(shè)計(jì)要求，基于單片機(jī)的LCD顯示終端應(yīng)該具有外接圖形點(diǎn)陣的信息存儲(chǔ)芯片。在實(shí)現(xiàn)對(duì)基于單片機(jī)LCD顯示終端的設(shè)計(jì)的時(shí)候，技術(shù)人員應(yīng)該重視這項(xiàng)功能，是提供服務(wù)的主要載體。

3）在設(shè)計(jì)基于單片機(jī)LCD顯示終端的時(shí)候，技術(shù)人員應(yīng)該保證LCD具有一定的緩沖區(qū)，從而可以及時(shí)的實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程控制指令的有效執(zhí)行和更新。在LCD終端的運(yùn)行過程中，遠(yuǎn)程指令具有一定的不確定性，實(shí)現(xiàn)對(duì)緩沖區(qū)的設(shè)置，可以有效的預(yù)防同時(shí)涌入終端中大量信息所造成的不良影響。

4）基于單片機(jī)LCD顯示終端的設(shè)計(jì)，可以引入多任務(wù)處理機(jī)制，從而保證LCD顯示終端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同時(shí)執(zhí)行多項(xiàng)需求或者同時(shí)對(duì)多個(gè)模塊進(jìn)行控制的功能。LCD終端具備這項(xiàng)功能，還可以對(duì)系統(tǒng)中多個(gè)模塊的獨(dú)立開發(fā)和調(diào)試問題進(jìn)行很好的處理，具有良好的效果。

2 基于單片機(jī)LCD顯示終端的硬件設(shè)計(jì)

2.1 譯碼電路和LCD顯示模塊的設(shè)計(jì)

在LCD顯示終端系統(tǒng)中，包括的硬件主要有：譯碼電路、LCD顯示模塊、字庫(kù)、單片機(jī)、緩沖區(qū)、蜂鳴器、復(fù)位和看門狗、通信電路。其中，硬件部位的核心是單片機(jī)。某基于單片機(jī)LCD顯示終端的系統(tǒng)中，硬件的核心部位是AT89C52單片機(jī)，這種型號(hào)的單片機(jī)只能給包括了256B的RAM空間和8KB的ROM空間，基本上可以滿足LCD顯示終端的功能需求。該系統(tǒng)中譯碼器部分的硬件，主要選擇的是GAL16V8D。應(yīng)用這種邏輯編程器件，可以在RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中獲得較好的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)地址的譯碼。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，應(yīng)用基于單片機(jī)LCD顯示終端顯示的信息相對(duì)比較簡(jiǎn)單，基本上應(yīng)用一塊單色的320×240分辨率的LCD模塊，就可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求。這種模塊和單片機(jī)可以應(yīng)用SED1335芯片實(shí)現(xiàn)二者之間數(shù)據(jù)和指令的傳輸。

2.2 LCD字庫(kù)和緩沖區(qū)的設(shè)計(jì)

在AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)的字庫(kù)應(yīng)該應(yīng)用具有27C020 OTP存儲(chǔ)芯片，這種芯片可以達(dá)到256kB的存儲(chǔ)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中使用的點(diǎn)陣漢字庫(kù)的存儲(chǔ)。但是，在實(shí)際的LCD顯示終端設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)用這種芯片，其存儲(chǔ)容量超出了單片機(jī)的直接尋址范圍。為了保證LCD終端系統(tǒng)中全部的字庫(kù)都可以進(jìn)行正常訪問，在設(shè)計(jì)硬件部分的時(shí)候，還需要從單片機(jī)進(jìn)行芯片地質(zhì)線模擬擴(kuò)展。具體的實(shí)現(xiàn)方法，可以應(yīng)用地址轉(zhuǎn)換，使用單片機(jī)的一個(gè)I/O端口的低4位實(shí)現(xiàn)對(duì)4-16位轉(zhuǎn)換器的控制進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)緩沖區(qū)的時(shí)候，技術(shù)人員應(yīng)該選用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)RAM，應(yīng)用HD62256實(shí)現(xiàn)。

2.3 通信電路和復(fù)位部分的控制

基于LCD顯示終端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)通信電路的設(shè)計(jì)，主要的作用是實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)程控制端的通信，對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行發(fā)送，接收遠(yuǎn)程控制指令。但是，在系統(tǒng)中單片機(jī)不能實(shí)現(xiàn)和計(jì)算機(jī)的直接連接，需要應(yīng)用一定的設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中應(yīng)用的轉(zhuǎn)換設(shè)備是一片RS-485芯片，實(shí)現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)換。對(duì)蜂鳴器的設(shè)置，主要是在特定情況下實(shí)現(xiàn)蜂鳴。復(fù)位部分的設(shè)計(jì)，主要是在系統(tǒng)出現(xiàn)一定的故障或者出現(xiàn)死機(jī)情況的時(shí)候，可以發(fā)揮有效的作用。

3 基于單片機(jī)LCD顯示終端的軟件設(shè)計(jì)

本文以RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為例，分析基于單片機(jī)LCD顯示終端的軟件設(shè)計(jì)。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，應(yīng)用RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MCS0851標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)單片機(jī)的有效控制。而且，該系統(tǒng)屬于實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，按照實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)軟件進(jìn)行分解，主要包括內(nèi)核初始化、系統(tǒng)初始化、操作系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)度和遠(yuǎn)程控制指令。

3.1 系統(tǒng)初始化的設(shè)計(jì)

在RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，按照一定的使用規(guī)則，軟件執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候需要從0號(hào)任務(wù)開始執(zhí)行。所以，系統(tǒng)中的0號(hào)任務(wù)被設(shè)定為系統(tǒng)的初始化任務(wù)。在LCD終端系統(tǒng)中，當(dāng)多項(xiàng)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)有較高的RAM需求。而系統(tǒng)在完成對(duì)0號(hào)任務(wù)的執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)處于空閑狀態(tài)。所以，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程中，可以將操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度的看門狗功能的電路控制功能添加到0號(hào)任務(wù)中。從宏義的角度來看，0號(hào)任務(wù)的定義是：#define TASK_ID_INIT 0。任務(wù)的主要內(nèi)容是對(duì)LCD終端系統(tǒng)硬件的初始化，對(duì)62256存儲(chǔ)芯片的連接狀態(tài)進(jìn)行檢查，設(shè)置SED1335的工作模式。

3.2 LCD顯示任務(wù)的設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)LCD顯示終端系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，執(zhí)行完0號(hào)任務(wù)之后，會(huì)開始執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)，也就是LCD顯示任務(wù)。這項(xiàng)任務(wù)是終端系統(tǒng)運(yùn)行的核心任務(wù)，因此被設(shè)定為任務(wù)1。系統(tǒng)在執(zhí)行1號(hào)任務(wù)的時(shí)候，顯示的內(nèi)容和時(shí)間都需要遠(yuǎn)程控制端決定。所以，在實(shí)際執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)的時(shí)候，存在很大的不確定性。對(duì)該項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程控制顯示命令的有效解釋和及時(shí)執(zhí)行，具備一定的LCD屏幕繪制功能。從宏義的角度來看，1號(hào)任務(wù)的定義是：#define TASK_DISPLAY 1。

3.3 蜂鳴報(bào)警功能的設(shè)計(jì)

在LCD顯示終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，蜂鳴報(bào)警功能是一項(xiàng)默認(rèn)的功能。在系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)單項(xiàng)任務(wù)的設(shè)置，順序執(zhí)行正常的任務(wù)操作模式，可以隨時(shí)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的蜂鳴報(bào)警作用。從宏義的角度來看，蜂鳴報(bào)警功能的任務(wù)被定義為：#define TASK_ID_INIT 2。

4 總結(jié)

在工業(yè)的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用基于單機(jī)LCD顯示終端系統(tǒng)，可以及時(shí)、有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程控制端通信和指令的編譯和顯示，全面掌握當(dāng)前生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)的成功執(zhí)行。這種終端系統(tǒng)的應(yīng)用成本比較低，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，適應(yīng)了新的工業(yè)生產(chǎn)要求，發(fā)揮了重要的作用。

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