C8051F020在LED显示控制系统中的应用

0 引言

在单片机系统设计中，LCM(液晶显示模块)人机交互界面的设计往往是很重要的一个环节。LCM可以用于智能仪器上的显示设定参数、状态提示符、检测结果和待输入参数等功能。本文结合电解质分析仪的设计要求，采用深圳市烨新达实业有限公司生产的YXD-12864A2LCM,研究并实现了以C8051F020 为基础的液晶显示的接口电路和程序设计，添加了按键系统，从而达到方便用户使用的目的。

1 电解质分析仪简介

本系统所设计的电解质分析仪(Electrolyte Analyzer)是一种具有高分辨率和高精度的仪器，可以与多种离子选择电极配套使用，可用自动方法测定样品中钾、钠、氯、钙离子的浓度和pH 值。其结构方框图如图1 所示。仪器采用单片机C8051F020为核心芯片进行设计，在测量室内由化学传感器采集电解质的电位信号传送给信号调理电路，经过信号调节后送给主电路板进行A/D转换，然后输出显示到LCM上，LCM参数、测量结果的显示等都可由键盘操作。与上位机的通信上，采用RS 232通信方式传输数据。本仪器的特点是可以单机使用、也可以与上位机连接使用，与上位机连接后通过界面操作可以帮助用户完成病人信息的查询、存储、仪器工作情况的实时检测等功能。

系统显示部分采用图形液晶显示模块YXD -12864A2LCM,安装在仪器的表面，用来显示参数设置、测量结果、定标、质控等的情况。界面显示与参数设定及翻页等功能通过按键的控制来实现。

2 YXD-12864A2LCM

2.1 模块介绍

YXD-12864A2LCM是由深圳市烨新达实业有限公司生产的，是一种图形点阵液晶显示模块，它主要由行驱动器、列驱动器及128×64 全点阵液晶显示器组成。

可完成图形显示，也可以显示4×8 个(16×16 点阵)汉字。YXD-12864A2 模块共有20 个引脚。其中，第1 脚VSS接系统地;第2脚VDD接电源电压;第3脚V0接液晶显示器驱动电源;第4 脚D/I 接数据指令选择信号;第5脚R/W接读写选择信号;第6脚接读写使能信号，E为高时，数据被读出，而在E的下降沿到来时，数据被锁存到DB0~DB7;第7~14脚接三态数据总线;第15、16脚接片选信号;第17 脚R-S-T- 接复位信号;第18 脚Vout接内部负压发生器输出电压端;第19脚接LED 背光电源正极;第20脚接LED背光电源负极。

2.2 接口电路

接口电路图和原理图如图2,图3所示，C8051F020的P3口作为数据口与液晶模块DB口相连;P2.0为复位引脚R-S-T- 控制端;P2.1、P2.4、P2.5 作为普通的I/O 口使用，分别接液晶模块的使能端E、寄存器选择引脚D/I、读写引脚R/W;P2.2、P2.3分别接片选信号左或者右，对显示进行定位。

图2的电路图中，R28 和R41 为上拉电阻，因为它每个端口是与单片机相连的，对于显示器而言工作电压是5 V,而C8051F020 工作电压是3.3 V,要使C8051F020输出能更好地驱动5 V输入的LCM,就要将每个端口通过一个上拉电阻接到5 V 电源，这样就可以保证C8051F020的逻辑“1”输出能被提升到5 V.

2.3 软件设计

显示字符：从屏幕指定的位置开始显示指定的字符串。此LCM 是128×64位的液晶显示屏，每个字符所占用的点阵是8×8.显示位置由两个坐标参数据决定，横坐标x 表示“行”,取值范围为0~7;第0行对应屏幕最上边的一行，第7 行对应最下面一行。纵坐标y 表示“列”,取值范围为0~15,第0列对应屏幕最左边的一列，第15列对应屏幕最右边的一列。

假设要从第4 行第8 列的位置显示字符“K”,则汉字的显示与字符类似，只是汉字所占的点阵为16×16的形式，因此在本LCM 中，汉字只可以显示4 行8列。第一行汉字的坐标为00H~07H,第二、三、四行坐标依次为10H~17H、20H~27H、30H~37H.汉字的显示要先将汉字的坐标起始位置作为命令写入，把汉字的字模作为数据写入，连续写入多个汉字可用查表法。

3 按键系统

按键系统的硬件设计可以采用独立方式和矩阵方式两种。

(1)独立式中每一个键单独占用一根I/O口线，每一根I/O 口线上的按键工作状态不会影响其他I/O 口线上的状态，一般应用于按键数量较少的场合;(2)矩阵式的按键排列为行列式矩阵结构，4行4列共16 个键，只占用8 根I/O 口线，因此当按键数目较多时，可以使用这种方式节省I/O口线。

本仪器共定义了8个按键，考虑到C8051F020上的I/O 接口非常丰富，因此采用了独立式。在仪器上共设计了“Yes”、“No”、“↑(上)”、“↓(下)”、“←(左)”、“→(右)”、“复位”和“打印”8个按键，除“复位”键(其按下后直接复位)不通过键盘信息处理程序处理外，其余的7 个键的按下处理均由键