基于單片機的LCD顯示終端設(shè)計

趙媛媛

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于單片機的LCD顯示終端設(shè)計

趙媛媛

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，從而帶動了工業(yè)的發(fā)展。先進(jìn)工業(yè)中所用到的LCD顯示終端已經(jīng)很難和工業(yè)中提出的新需求相互適應(yīng)。實現(xiàn)我國經(jīng)濟體制改革的不斷推進(jìn)，促進(jìn)了我國的工業(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。針對本地遠(yuǎn)程命令目前所選擇的方式是漢字和ASCII碼，從而有了后期的基于單片機的LCD顯示終端的設(shè)計。本文主要介紹了基于單片機的LCD顯示終端的硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計。

單片機 LCD顯示 終端設(shè)計

1 基于單片機LCD顯示終端的功能設(shè)計

在現(xiàn)今的工業(yè)領(lǐng)域中要想使得LCD能夠和不同的工業(yè)環(huán)境相互適應(yīng)，那么就必須要設(shè)計出基于單片機LCD的顯示終端，所以通常設(shè)計基于單片機的LCD顯示終端時，需要考慮到幾個功能，總結(jié)如下：

（1）將控制部分和LCD顯示終端結(jié)合起來，從而所形成的控制系統(tǒng)是通過單片機實現(xiàn)的，接著就接收以及發(fā)送相關(guān)的指令，而這個過程需要LCD終端實現(xiàn)。此外可以根據(jù)具體的工業(yè)發(fā)展的需要從而設(shè)計出顯示文字部分，而且顯示是單色的方式。

（2）在基于單片機的LCD顯示終端部分中也實現(xiàn)了顯示功能，關(guān)于這個部分的具體實現(xiàn)需要使得LCD顯示終端中有存儲外接圖形點陣的芯片，提供這個存儲芯片的意義重大，技術(shù)人員需要引起高度重視。

（3）當(dāng)設(shè)計基于單片機LCD顯示終端時，LCD緩沖區(qū)也需要引起技術(shù)人員的重視，執(zhí)行程控制指令以及對該指令進(jìn)行更新都需要運用到LCD緩沖區(qū)，當(dāng)運行LCD終端的時候，由于遠(yuǎn)程指令存在著不確定性的因素，所以當(dāng)設(shè)置了緩沖區(qū)之后可以避免影響進(jìn)入到預(yù)防終端中的信息。

2 RTX51簡介

作為一種加強微控制器的實時操作系統(tǒng)，RTX51在MCS51系列單片機的領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛。在實現(xiàn)時間的任務(wù)調(diào)度功能中就需要用到RTX51，而且在驅(qū)動信號以及驅(qū)動事件中也會用到RTX51。關(guān)于RTX51的版本一共可以分為RTX51FULL與RTX51Tiny。其中RTX51Tiny是作為RTX51FULL中的子集，特點是個體小且精悍，所需用的RAM空間是任務(wù)數(shù)量的3倍，如果單片機系統(tǒng)中的存儲是無擴展的，那么通常會采用RTX51Tiny。RTX51Tiny運行的方式是按照系統(tǒng)函數(shù)實現(xiàn)的。函數(shù)供應(yīng)用程序如表1所示。

表1 函數(shù)供應(yīng)用程序

關(guān)于RTX51中任務(wù)可以實現(xiàn)協(xié)調(diào)，選擇的機制是同步的方式。任務(wù)之間所進(jìn)行的同步以及通信的實現(xiàn)，需要用到一些基本的事件。當(dāng)任務(wù)調(diào)用了os_wait函數(shù)觸發(fā)了等待信號事件，但是此時的Signal沒有發(fā)生置位，所以會導(dǎo)致這個任務(wù)會出現(xiàn)掛起的狀態(tài)。如果時間片是用完的狀態(tài)，那么接著事件就會換到下一任務(wù)開始運行，所以每一個任務(wù)之間的進(jìn)行是并發(fā)的方式的。RTX51任務(wù)切換圖如圖1所示。

圖1 RTX51的任務(wù)切換圖

3 基于單片機LCD顯示終端的軟件設(shè)計

對基于單片機LCD顯示終端的設(shè)計進(jìn)行分析時所采用的實時操作系統(tǒng)是RTX51。RTX51對控制單片機有著重要的作用。同時LCD顯示終端的軟件設(shè)計部分主要包括了對系統(tǒng)進(jìn)行初始化、遠(yuǎn)程控制以及調(diào)度系統(tǒng)的內(nèi)核等。LCD顯示終端的軟件模塊框架圖如圖2所示。

圖2 LCD顯示終端的軟件模塊框架圖

3.1 LCD顯示任務(wù)的設(shè)計

在運行基于單片機LCD顯示終端系統(tǒng)的時候，在0號任務(wù)是執(zhí)行完了以后，繼續(xù)進(jìn)行的是系統(tǒng)任務(wù)，即LCD的顯示任務(wù)。該顯示任務(wù)在LCD的顯示終端中充當(dāng)著重要的角色，所以標(biāo)注成任務(wù)1。當(dāng)程序進(jìn)行到1號時，遠(yuǎn)程控制端就會操作內(nèi)容以及時間的顯示。因此，當(dāng)任務(wù)進(jìn)行到1號時，就會有很大的不確定性因素存在。通過單獨設(shè)置這個1號任務(wù)的時候，就能夠及時執(zhí)行以及及時解釋。將1號任務(wù)定義成 TASK_DISPLAY 1。

3.2 蜂鳴報警功能的設(shè)計

蜂鳴報警是設(shè)計LCD顯示終端系統(tǒng)中的一個默認(rèn)存在的功能。在設(shè)計LCD顯示終端系統(tǒng)時候，可以設(shè)置單個的任務(wù)，對其中正常任務(wù)所就具有的操作模式按照一定的順序進(jìn)行，從而不管在在什么時候都能夠調(diào)用該任務(wù)，最終達(dá)到蜂鳴報警的目的。如果站在宏義的角度來進(jìn)行分析的話，可以將蜂鳴報警功能中的任務(wù)定義成：#define TASK_ID_INIT 2。

4 硬件設(shè)計

根據(jù)具體的系統(tǒng)需求從而進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

4.1 LCD字庫和緩沖區(qū)的設(shè)計

在AT89C52單片機系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的字庫所具有的存儲芯片的存儲容量是256kB，系統(tǒng)的存儲方式選擇的是點陣漢字庫。然而，現(xiàn)實中很多的LCD顯示終端在進(jìn)行設(shè)計的時候，芯片的存儲容量是大于單片機直接尋址的區(qū)域的。如果要正常訪問LCD終端系統(tǒng)里的所有字庫，不得不擴展芯片地質(zhì)線。詳細(xì)的實現(xiàn)原理是轉(zhuǎn)換地址，將單片機中I/O端口的低4位轉(zhuǎn)換為4-16位的地址。

4.2 通信電路和復(fù)位部分的控制

通信電路的設(shè)計部分需要實現(xiàn)的就是對遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行通信，并且發(fā)送系統(tǒng)中工作狀態(tài)，以及對遠(yuǎn)程控制的指令進(jìn)行接收。然而，單片機無法與計算機實現(xiàn)直接的連接，因此需要實現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)換過程。轉(zhuǎn)換過程的實現(xiàn)需要應(yīng)用到芯片RS-485，同時轉(zhuǎn)換電平。在設(shè)置蜂鳴器時，根據(jù)情況的不同實現(xiàn)蜂鳴。設(shè)計復(fù)位部分應(yīng)用場合是當(dāng)系統(tǒng)遇到了故障或者出現(xiàn)了死機，此時進(jìn)行復(fù)位控制能夠起到很大作用。基于單片機的LCD顯示終端系統(tǒng)中硬件部分分為：微控制器、譯碼電路、字庫等。

（1）微控制。微控制器中的的存儲器選擇的是8KByteFlash，RAM的空間是256Byte。微控制器中的工作頻率是18.432MHz。

（2）譯碼電路。譯碼電路中需要用到的器件主要包括了GAL16V8D，地址譯碼電路的編程語言選擇的是abel。

（3）字庫。字庫的實現(xiàn)中選擇的芯片是27C020OTP，27C020OTP芯片中存儲的容量空間是256KByte，該芯片能夠?qū)?2×12點陣漢字庫保存起來。

5 結(jié)語

設(shè)計基于單片機LCD顯示終端，需要用到的機制是引入多任務(wù)，這樣所實現(xiàn)的LCD顯示終端中還能夠進(jìn)行其他的多種功能，當(dāng)所設(shè)計的LCD終端滿足了以上的這些功能要求之外，就能在系統(tǒng)的開發(fā)過程中起到很好的作用。

設(shè)計基于單機LCD顯示終端系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中有著很大的意義，通過基于單機LCD顯示終端系統(tǒng)能夠控制遠(yuǎn)程通信而且還能編譯指令，對工業(yè)生產(chǎn)中的運行狀態(tài)進(jìn)行管理，進(jìn)一步地執(zhí)行任務(wù)。基于單機LCD顯示終端系統(tǒng)迎合了工業(yè)生產(chǎn)的需求，有著重要的理論意義與實踐意義。

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