基于51單片機的TFT液晶顯示設(shè)計分析

李夢

摘 要：近年來，隨著我國計算機網(wǎng)絡(luò)、軟件等技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的儀器設(shè)備開始朝向智能化、自動化的方向發(fā)展。新的儀器設(shè)備顯示終端的圖文、數(shù)據(jù)變得更加精準(zhǔn)，同時也更加方便查看。該文主要分析了基于51單片機的TFT液晶顯示的設(shè)計，分別重點從顯示器的硬件設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計兩個方面來進行，同時結(jié)合實際的數(shù)據(jù)和具體的設(shè)計圖標(biāo)分析，進行了詳細而綜合性的相關(guān)闡述。

關(guān)鍵詞：51單片機 TFT液晶顯示 設(shè)計 分析

中圖分類號：TP3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（b）-0040-03

我國計算機的應(yīng)用和軟件系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)在不斷加強，極大地推動了以電子元件為主體的銷售市場。而51單片機作為一種非常常見的單片機，盡管在內(nèi)部資源的存儲和相關(guān)數(shù)據(jù)的處理速度上遠不及一些最新的高度單片機，但是以其廉價和適用范圍廣泛的優(yōu)勢，同時受到廣大開發(fā)者的一致好評。其中51單片機是最常用的TFT液晶顯示的方法，故該文主要探討的就是基于51單片機的TFT液晶顯示設(shè)計。通過對于硬件系統(tǒng)設(shè)計中最小系統(tǒng)、TFT液晶顯示、時鐘、溫度采集以及電路設(shè)置的分析，還有軟件系統(tǒng)設(shè)計的分析，包括主程序設(shè)計、系統(tǒng)顯示子程序設(shè)計以及芯片子程序設(shè)計等，進一步了解整個液晶顯示的設(shè)計過程。

1 硬件設(shè)計分析

基于51單片機的TFT液晶顯示設(shè)計的系統(tǒng)硬件電路中，大致包含單片機最小系統(tǒng)、TFT液晶顯示電路、設(shè)置電路、時鐘電路和溫度采集電路等幾個重要的組成部分，如圖1所示。

1.1 51單片機的最小系統(tǒng)

單片機最小系統(tǒng)主要包含了外部晶振和電源，以及復(fù)位電路等，在這些基本條件的共同作用下，就能夠保證整個單片機系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)了，也更加方便控制整個系統(tǒng)。從DS18B20的實際芯片溫度數(shù)據(jù)中，可以將DS1302的芯片數(shù)據(jù)進行讀取或?qū)懭耄纬扇諝v和時鐘數(shù)據(jù)，經(jīng)過相應(yīng)的檢測程序來檢驗是否需要進行按鍵或者相應(yīng)的一些操作。最后在顯示驅(qū)動芯片中寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就可以在整個TFT液晶顯示屏幕上將所需的內(nèi)容全部顯示出來了。

1.2 TFT液晶顯示電路

根據(jù)調(diào)查和相應(yīng)的研究表明，TFT液晶顯示的芯片可以有很多種不同的選擇，該文當(dāng)中筆者所采用的一種ILI9325的芯片，這個芯片可以支持320×240（QVGA）的實際分辨率，同時在它的內(nèi)部安置了173 kB的RAM，所以它的最高顯示能夠達到26萬色。其中ILI9325所支持的一種接口方式是8/9/16/18位i80的系統(tǒng)總線，SPI總線、RGB和VSYNC的接口。通常情況下會將外部數(shù)據(jù)存儲器用總線式接口的電路的液晶顯示器進行代替，在實際的工作過程中，可以將訪問數(shù)據(jù)存儲器的單元和訪問液晶顯示器看成一樣，從而將51單片機的總線的讀寫功能發(fā)揮到最佳的優(yōu)勢程度上，以便于更好、更快地擴展和升級。

1.3 時鐘顯示電路

時鐘顯示電路主要是由DS1302芯片構(gòu)成的，它是一種充電時鐘芯片，內(nèi)部包含了實時時鐘或日歷以及31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過不同單片機的接口進行通信。利用芯片可以獲取秒、分、時和日、月、年等具體的時間信息，系統(tǒng)可以按照實際每月的天數(shù)甚至閏年的實際天數(shù)來進行不同的計算，時間可達2100年，使用起來非常方便，而且系統(tǒng)在實際的運行過程中所需要消耗的功量也比較低，不需要額外進行電容或者電阻的接入。

1.4 溫度采集電路

該文中的溫度采集電路主要使用的是DS18B20數(shù)字溫度計，這個芯片的電路設(shè)計非常簡單而且體積也非常小，因此所組合而成的測溫系統(tǒng)線路也是非常簡單的類型，僅僅需要簡單的通信線就能夠?qū)⒍鄠€DS18B20數(shù)字溫度計進行很好的連接，不但用一個端口就能完成所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入，同時每個芯片都有一個專屬的序列號，可以掛載多個芯片。在實際的設(shè)計過程中，數(shù)字溫度計的實際溫度一般控制在-55 ℃～125 ℃的范圍內(nèi)，需要注意的是一定要設(shè)定告警溫度，將其實際的分辨率設(shè)定為9～12位。該芯片與實際的單片機的電路連接。

1.5 電路設(shè)置

電路設(shè)置的最主要功能就是能夠把時間和日期與當(dāng)前的實際情況同步，使得最終的時間和日期能夠反應(yīng)當(dāng)下的基本情況，這樣才能更加有利于用戶的使用。在此次基于51單片機的液晶顯示設(shè)計中，主要是通過3個按鍵來完成這一功能的。第一次按鍵可以設(shè)定為主要內(nèi)容的更改，當(dāng)時鐘停止并出現(xiàn)某一個指示符時，可以將系統(tǒng)依次更改為秒、分、時、日、月、年和星期等，這樣在實際的使用過程中自行調(diào)整系統(tǒng)時間。當(dāng)?shù)谝淮卧O(shè)置結(jié)束以后，可以再次按下第二個按鍵，時鐘又會恢復(fù)繼續(xù)運行的狀態(tài)，而且指示符也會消失，這樣用戶可以更加靈活地進行時間的調(diào)節(jié)了。但是需要特別注意的是，只有在調(diào)節(jié)狀態(tài)下才能按下“+”或者“-”的按鈕，否則是無法起到任何效果的。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計分析

軟件系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)成主要包含了顯示子程序和DS1302芯片子程序、DS8B20芯片子程序，同樣還包含按鍵處理主程序有子程序。其中按鍵處理主程序被用來進行設(shè)備的初始化，然后通過鍵盤掃描的程序，在同時進行時間以及溫度的顯示，最后再調(diào)用顯示的子程序。主要利用DS1302芯片子程序來讀取在內(nèi)部存儲中的時間和日期，在鍵盤相應(yīng)時將實際的數(shù)據(jù)存放到內(nèi)部存儲器中，需要注意的是期間會有一定的時間間隔。

2.1 系統(tǒng)主程序的設(shè)計

在主程序完成了對各種不同器件的初始化之后，開始執(zhí)行鍵盤掃描，將芯片數(shù)據(jù)和顯示程序中的內(nèi)容進行全面讀取，主程序的整個設(shè)計流程圖如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)顯示程序的設(shè)計

系統(tǒng)顯示程序的設(shè)計在總體設(shè)計過程中存在一定的難點，首先，一般情況下顯示驅(qū)動芯片的寄存器中相對比較復(fù)雜，如ILI9325的寄存器要超過40個，這些寄存器不單會被初始化程序使用，同樣也會被其他的程序用到，在實際的數(shù)據(jù)寫入過程中要進行范圍確定。其次，在顯示屏上輸入的內(nèi)容都是要通過手動的方式進行編寫，如在1602液晶和12864液晶顯示屏幕上輸入一些英文字母、數(shù)字或者中文的一些內(nèi)容等，都是需要利用現(xiàn)有指令錄入，然而實際的ILI9325卻沒有字庫，因而該文中所采用的是字模軟件。通過軟件來生成任意大小字塊并進行圖片取模，型號字母尺寸在40×46，而數(shù)字的大小為16×31，在不同的索引程序條件判斷中明確區(qū)分。

2.3 DS1302子程序和按鍵處理子程序的設(shè)計

由于DS1302的時鐘日期芯片的實際子程序中，已經(jīng)自定義讀取了寫入數(shù)據(jù)的實際函數(shù)，利用這一數(shù)據(jù)函數(shù)可以將芯片中實際的顯示日期和時間函數(shù)進行合理化設(shè)置。再通過鍵盤掃描程序的利用，使得主函數(shù)中的實際讀取函數(shù)可以被有效地使用。利用按鍵來進行子程序的處理，一個很重要的目的就是為了可以依次判斷按鈕是否被有效地按下了，只有明確了第一鍵已經(jīng)被有效地按下去了，從而正常開啟第二或者第三鍵。在這里我們需要特別注意的就是當(dāng)開始按動了第一個功能鍵，那么一定要將DS1302的讀寫功能關(guān)閉，與此同時要將實際的保護功能打開。

2.4 DS18B20芯片子程序的設(shè)計

DS18B20芯片實際上是一種用于溫度采集的芯片。在實際的溫度采集工作過程中，同樣需要按照不同的流程來有秩序地進行。第一，可以將芯片總體進行初始化，第二，進行ROM的不同操作，當(dāng)存儲器發(fā)出了具體的操作指令以后，才能夠完整地將總體的溫度讀取出來。在具體的設(shè)計環(huán)節(jié)中，所使用的是定時器0中斷，在每過去一秒鐘的時候?qū)⒖傮w的溫度讀取一次，這樣就能夠基本上滿足人們的日常生活需求了。

3 結(jié)語

綜上所述，該文主要論述的是在51單片機的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了TFT液晶顯示設(shè)計的需求，使得具體的日期和時間，以及實際的溫度變化情況都能夠很好地被顯示出來。通過對于硬件系統(tǒng)設(shè)計中最小系統(tǒng)分析、TFT液晶顯示分析、時鐘分析、溫度采集分析以及電路設(shè)置的分析，還有軟件系統(tǒng)設(shè)計的分析，包括主程序設(shè)計、系統(tǒng)顯示子程序設(shè)計以及芯片子程序設(shè)計等，進一步清晰了整個液晶顯示的設(shè)計過程。在實際的操作過程中，我們可以看到的是如果利用TFT液晶顯示，就可以更加靈活而生動地展現(xiàn)所要顯示的具體內(nèi)容，同時這在很大程度上也滿足了未來的發(fā)展趨勢。

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