基于單片機(jī)設(shè)計(jì)微功耗中文人機(jī)界面

圖2 SED1520的引腳定義和結(jié)構(gòu)框圖

　　SED1520控制器作為液晶顯示屏與MCU的接口,它直接驅(qū)動(dòng)MG-12232液晶,控制字符、漢字以及圖形的顯示。由于MSP430F149具有48個(gè)I/O引腳,借助SED1520,可以直接利用MSP430的I/O口模擬液晶的讀寫(xiě)和控制時(shí)序。使得MCU對(duì)液晶的操作實(shí)際上變?yōu)镸CU對(duì)液晶顯示控制器SED1520的操作,因而接口電路的的硬件連接和軟件編程都簡(jiǎn)單了很多。

　　圖2中"V5"引腳提供MG-12232液晶的對(duì)比度電壓,可以通過(guò)一個(gè)－12V電壓發(fā)生電路（如MAX765）產(chǎn)生,經(jīng)一個(gè)100K電位器分壓后即可使用。

　　MCU可以通過(guò)SED1520的一些控制引腳和13條常用指令來(lái)訪(fǎng)問(wèn)液晶顯示模塊。如"RST"用于重啟動(dòng)SED1520,"E1"和"E2"分別用于使能兩片SED1520。"R/W"控制對(duì)SED1520的讀或?qū)憽?A0"決定此次操作是指令讀寫(xiě)還是數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

　　一個(gè)SED1520顯示控制器能控制80×16點(diǎn)陣液晶的顯示,其顯示RAM共16行,分2頁(yè),每頁(yè)8行,每一頁(yè)的數(shù)據(jù)寄存器分別對(duì)應(yīng)液晶屏幕上的8行點(diǎn)。當(dāng)設(shè)置了頁(yè)地址和列地址后就確定了顯示RAM中的唯一單元。屏幕上的每一列對(duì)應(yīng)一個(gè)顯示RAM的字節(jié)內(nèi)容,且每列最下面一位為MSB,最上面一位為L(zhǎng)SB,即該RAM單元字節(jié)數(shù)據(jù)由低位到高位的各個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)于顯示屏上某一列的由高到低的8個(gè)數(shù)據(jù)位。對(duì)顯示RAM的一個(gè)字節(jié)單元賦值就是對(duì)當(dāng)前列的8行（一頁(yè)）像素點(diǎn)是否顯示進(jìn)行控制。

　　如圖3,MSP430F149單片機(jī)的P5口用作與液晶顯示模塊通信的數(shù)據(jù)口。

圖3 MSP430F149與MG-12232的電路連接示意圖

　　MG-12232顯示模塊有多個(gè)型號(hào),不同型號(hào)都采用相同的SED1520控制器,操作及使用方法完全相同,只是尺寸不同。常用的如MG-12232－5（76×29.1×5.7mm）、MG-12232－6（45.05×22.32×6.3mm）、MG-12232－7（84×44×10mm）等,可以分別用在大小不同的便攜式儀器或設(shè)備上。

　　對(duì)液晶顯示模塊還需著重考慮其背光類(lèi)型,不同的背光類(lèi)型消耗電流大不相同。一般可選的背光類(lèi)型有LED（發(fā)光二極管）、EL（電致發(fā)光燈）以及CCFL型（冷陰極燈管）。EL是一種面發(fā)光的冷光源,在結(jié)構(gòu)上可以做得很大很薄,雖然亮度較低,但發(fā)光非常均勻而且無(wú)光斑,尤其是功耗很低。缺點(diǎn)是需要一個(gè)高壓交流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng),故需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電壓變換電路（如IMP803）。CCFL照明面積更大,適用于需要大面積液晶顯示界面的儀器或設(shè)備中。

三、鍵盤(pán)接口
　　MSP430F149的P1、P2口除了支持輸入、輸出以外,還支持硬件中斷。P1、P2口的8個(gè)引腳都有各自的控制寄存器,每個(gè)引腳可以單獨(dú)控制,并且每個(gè)引腳都可以作為中斷源,每一引腳都可以單獨(dú)選擇中斷觸發(fā)沿,單獨(dú)允許中斷。P1、P2口各使用一個(gè)中斷向量,P1.0～P1.7產(chǎn)生同一個(gè)中斷,P2.0～P2.7也產(chǎn)生同一個(gè)中斷。P1、P2口的這種結(jié)構(gòu)非常適合實(shí)現(xiàn)基于中斷的鍵盤(pán)輸入響應(yīng)程序。

　　本系統(tǒng)中使用2×2的行列式鍵盤(pán)。鍵盤(pán)程序采用行掃描法。即P1.0、P1.1接兩根列線(xiàn),列線(xiàn)定義為輸出口,P1.2、P1.3接兩根行線(xiàn),行線(xiàn)定義為輸入口。兩根行線(xiàn)需接10K上拉電阻。

　　基于對(duì)系統(tǒng)低功耗要求的考慮,鍵盤(pán)輸入響應(yīng)程序應(yīng)設(shè)計(jì)為中斷方式運(yùn)行的。即有鍵按下時(shí),產(chǎn)生中斷把MCU從休眠狀態(tài)喚醒,并啟動(dòng)定時(shí)12ms的定時(shí)器,隨后MCU又進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生中斷時(shí)再次將MCU從休眠狀態(tài)喚醒,此時(shí)掃描鍵盤(pán),若有鍵按下,則計(jì)算出鍵值,并執(zhí)行該鍵值對(duì)應(yīng)的功能程序。執(zhí)行完該程序后,MCU再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。

四、漢字顯示的原理與部分程序?qū)嵗?

1、圖形點(diǎn)陣液晶的漢字字模
　　與在DOS中顯示漢字不同的是,圖形點(diǎn)陣液晶并不是簡(jiǎn)單地用畫(huà)點(diǎn)的方式來(lái)描出漢字。直接從中文系統(tǒng)漢字字庫(kù)中提取的漢字字模并不能直接在液晶上顯示,通常都必須經(jīng)過(guò)格式上的調(diào)整和轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)16點(diǎn)陣漢字（如希望漢字的HZK16）字模數(shù)據(jù)的排列形式如圖4。

　　由于一個(gè)SED1520顯示控制器能控制80×16點(diǎn)陣液晶的顯示,其顯示RAM共16行,分2頁(yè),每頁(yè)8行。連續(xù)16列相鄰2頁(yè)的32字節(jié)顯示RAM就可以控制一個(gè)漢字的顯示區(qū)域（如圖5）。對(duì)這些顯示RAM賦以相應(yīng)值就可以顯示出一個(gè)漢字。

　　圖4 標(biāo)準(zhǔn)漢字字模排列形式　　　　　　　　　圖5 SED1520漢字字模排列形式

　　由圖4和圖5所示可見(jiàn),SED1520圖形點(diǎn)陣液晶顯示控制器漢字字模的排列順序和方式與標(biāo)準(zhǔn)漢字字模完全不同。液晶字模數(shù)據(jù)可以通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)字模數(shù)據(jù)進(jìn)行位運(yùn)算后得到。

　　實(shí)際編程中,具體漢字的液晶字模數(shù)據(jù)應(yīng)存放在MSP430F149單片機(jī)的FLASH存儲(chǔ)器中。

2、液晶顯示器初始化流程
　　在液晶顯示信息之前,必須先對(duì)液晶進(jìn)行初始化。

　　初始化的流程如下：

　　需注意,MG-12232模塊內(nèi)雖然一片SED1520控制器實(shí)際控制區(qū)域?yàn)?1列,但清除顯示RAM時(shí),仍應(yīng)按80個(gè)RAM單元清除。