0 引言

在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，LCM(液晶顯示模塊)人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)往往是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。LCM可以用于智能儀器上的顯示設(shè)定參數(shù)、狀態(tài)提示符、檢測(cè)結(jié)果和待輸入?yún)?shù)等功能。本文結(jié)合電解質(zhì)分析儀的設(shè)計(jì)要求，采用深圳市燁新達(dá)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的YXD-12864A2LCM,研究并實(shí)現(xiàn)了以C8051F020 為基礎(chǔ)的液晶顯示的接口電路和程序設(shè)計(jì)，添加了按鍵系統(tǒng)，從而達(dá)到方便用戶使用的目的。

1 電解質(zhì)分析儀簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的電解質(zhì)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(dòng)方法測(cè)定樣品中鉀、鈉、氯、鈣離子的濃度和pH 值。其結(jié)構(gòu)方框圖如圖1 所示。儀器采用單片機(jī)C8051F020為核心芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，在測(cè)量室內(nèi)由化學(xué)傳感器采集電解質(zhì)的電位信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理電路，經(jīng)過信號(hào)調(diào)節(jié)后送給主電路板進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后輸出顯示到LCM上，LCM參數(shù)、測(cè)量結(jié)果的顯示等都可由鍵盤操作。與上位機(jī)的通信上，采用RS 232通信方式傳輸數(shù)據(jù)。本儀器的特點(diǎn)是可以單機(jī)使用、也可以與上位機(jī)連接使用，與上位機(jī)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(chǔ)、儀器工作情況的實(shí)時(shí)檢測(cè)等功能。

系統(tǒng)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(lái)顯示參數(shù)設(shè)置、測(cè)量結(jié)果、定標(biāo)、質(zhì)控等的情況。界面顯示與參數(shù)設(shè)定及翻頁(yè)等功能通過按鍵的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 YXD-12864A2LCM

2.1 模塊介紹

YXD-12864A2LCM是由深圳市燁新達(dá)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的，是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，它主要由行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器及128×64 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。

可完成圖形顯示，也可以顯示4×8 個(gè)(16×16 點(diǎn)陣)漢字。YXD-12864A2 模塊共有20 個(gè)引腳。其中，第1 腳VSS接系統(tǒng)地;第2腳VDD接電源電壓;第3腳V0接液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電源;第4 腳D/I 接數(shù)據(jù)指令選擇信號(hào);第5腳R/W接讀寫選擇信號(hào);第6腳接讀寫使能信號(hào)，E為高時(shí)，數(shù)據(jù)被讀出，而在E的下降沿到來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存到DB0~DB7;第7~14腳接三態(tài)數(shù)據(jù)總線;第15、16腳接片選信號(hào);第17 腳R-S-T- 接復(fù)位信號(hào);第18 腳Vout接內(nèi)部負(fù)壓發(fā)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(fù)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(shù)據(jù)口與液晶模塊DB口相連;P2.0為復(fù)位引腳R-S-T- 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(hào)左或者右，對(duì)顯示進(jìn)行定位。

圖2的電路圖中，R28 和R41 為上拉電阻，因?yàn)樗總€(gè)端口是與單片機(jī)相連的，對(duì)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(qū)動(dòng)5 V輸入的LCM,就要將每個(gè)端口通過一個(gè)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.

2.3 軟件設(shè)計(jì)

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128×64位的液晶顯示屏，每個(gè)字符所占用的點(diǎn)陣是8×8.顯示位置由兩個(gè)坐標(biāo)參數(shù)據(jù)決定，橫坐標(biāo)x 表示“行”,取值范圍為0~7;第0行對(duì)應(yīng)屏幕最上邊的一行，第7 行對(duì)應(yīng)最下面一行?？v坐標(biāo)y 表示“列”,取值范圍為0~15,第0列對(duì)應(yīng)屏幕最左邊的一列，第15列對(duì)應(yīng)屏幕最右邊的一列。

假設(shè)要從第4 行第8 列的位置顯示字符“K”,則漢字的顯示與字符類似，只是漢字所占的點(diǎn)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(biāo)為00H~07H,第二、三、四行坐標(biāo)依次為10H~17H、20H~27H、30H~37H.漢字的顯示要先將漢字的坐標(biāo)起始位置作為命令寫入，把漢字的字模作為數(shù)據(jù)寫入，連續(xù)寫入多個(gè)漢字可用查表法。

3 按鍵系統(tǒng)

按鍵系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)可以采用獨(dú)立方式和矩陣方式兩種。

(1)獨(dú)立式中每一個(gè)鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每一根I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O 口線上的狀態(tài)，一般應(yīng)用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合;(2)矩陣式的按鍵排列為行列式矩陣結(jié)構(gòu)，4行4列共16 個(gè)鍵，只占用8 根I/O 口線，因此當(dāng)按鍵數(shù)目較多時(shí)，可以使用這種方式節(jié)省I/O口線。

本儀器共定義了8個(gè)按鍵，考慮到C8051F020上的I/O 接口非常豐富，因此采用了獨(dú)立式。在儀器上共設(shè)計(jì)了“Yes”、“No”、“↑(上)”、“↓(下)”、“←(左)”、“→(右)”、“復(fù)位”和“打印”8個(gè)按鍵，除“復(fù)位”鍵(其按下后直接復(fù)位)不通過鍵盤信息處理程序處理外，其余的7 個(gè)鍵的按下處理均由鍵