基于單片機(jī)的微功耗中文人機(jī)界面設(shè)計(jì)

概括來(lái)說(shuō),MSP430F14x單片機(jī)具有極低的功耗、強(qiáng)大的處理能力、豐富的片上外圍模塊,方便高效的開發(fā)方式。

本系統(tǒng)采用的MSP430F149單片機(jī),是F14x系列中功能最強(qiáng)大的一款。它具有一個(gè)硬件乘法器、6個(gè)I/O端口（每個(gè)有8個(gè)I/O口）、1個(gè)精確的模擬比較器、2個(gè)具有捕捉/比較寄存器的定時(shí)器、8路12位A/D轉(zhuǎn)換器、片內(nèi)看門狗定時(shí)器、2個(gè)串行通信接口和60KB的FlashROM,2KB RAM。

F149還具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能,其具有48個(gè)I/O引腳,每個(gè)I/O口分別對(duì)應(yīng)輸入、輸出、功能選擇、中斷等多個(gè)寄存器,使得功能口和通用I/O口可以復(fù)用,大大增強(qiáng)了端口功能和靈活性,提高了對(duì)外圍設(shè)備的開發(fā)能力。

MSP430F149的以上特點(diǎn),使其非常適合于構(gòu)成一個(gè)全功能的便攜式單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

二、液晶顯示模塊與接口電路

圖形點(diǎn)陣式液晶可顯示用戶自定義的任意符號(hào)和圖形,并可卷動(dòng)顯示,它作為便攜式單片機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面的重要組成部分被廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和顯示的儀器儀表中。支持漢字顯示的圖形點(diǎn)陣液晶在現(xiàn)代單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一種十分常用的顯示設(shè)備,漢字BP機(jī)、手機(jī)上的顯示屏就是圖形點(diǎn)陣液晶。它與行列式小鍵盤組成了現(xiàn)代單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的人機(jī)交互界面。

采用圖形點(diǎn)陣式液晶顯示較之其它顯示方式主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）工作電壓低、功耗極低。工作電壓3～5V,工作電流≤10uA／cm2,特別適用于便攜式的儀器儀表中。
（2）液晶顯示屬被動(dòng)顯示,受外界光線干擾小。
（3）圖形點(diǎn)陣式液晶可顯示的信息量大,分辨率高。
（4）不產(chǎn)生電磁干擾。
（5）可靠性高。使用壽命長(zhǎng)。

在設(shè)計(jì)中,筆者采用了信利（TRULY）公司的MG-12232液晶顯示模塊。MG-12232模塊供電電壓的典型值為3V,工作電流的典型值為0.3mA,很適合本系統(tǒng)3V電平的低功耗環(huán)境。其可顯示范圍為122×32點(diǎn)陣,即能實(shí)現(xiàn)所謂的雙排漢顯。MG-12232采用的控制器是兩片SED1520,一片SED1520控制器可以驅(qū)動(dòng)16行×80列。SED1520控制器可以在3V邏輯下正常工作,因而避免了與MSP430單片機(jī)邏輯電平不匹配的問(wèn)題。其具體結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖2。

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)?。A0決定此次操作是指令讀寫還是數(shù)據(jù)讀寫。

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中的唯一ピ?。屏幕上的脩o卸雜σ桓魷允綬AM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