引言

液晶顯示器因其具有功耗低、質(zhì)量輕、體積小和超薄等優(yōu)點(diǎn)，成為袖珍式電子產(chǎn)品顯示系統(tǒng)中的主流顯示技術(shù)，被廣泛用于通訊、家庭娛樂、廣告、儀表等領(lǐng)域。本文設(shè)計(jì)了一種由計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的通訊來直接控制液晶顯示的系統(tǒng)。采用vb 軟件編程，設(shè)計(jì)直觀的人機(jī)界面，通過計(jì)算機(jī)的鍵盤直接輸入字符和字符移動(dòng)方式，利用串口通訊傳送至單片機(jī)，再由單片機(jī)系統(tǒng)控制液晶顯示模塊，使字符能夠在液晶屏上進(jìn)行移動(dòng)顯示。

1 主控芯片和液晶屏的選擇

本系統(tǒng)中，主控芯片選用Atmel 公司生產(chǎn)的AT89S51.該芯片具有4k 字節(jié)可編程FLASH 存儲(chǔ)器，支持串行、并行下載程序ISP 在線編程，且價(jià)格低廉，執(zhí)行速度快。液晶顯示屏采用點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊LCD162,LCD162 采用標(biāo)準(zhǔn)的16 腳接口，可以顯示2 行32 個(gè)字、每行顯示16 個(gè)ASCII字符，并且可以自定義圖形，只需要寫入相對(duì)應(yīng)字符的ASCII 碼就可以顯示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件電路主要有液晶顯示模塊和通訊模塊兩個(gè)部分組成，電路如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件電路

圖1 中，液晶顯示部分，單片機(jī)與LCD162 采用并行接口方式，單片機(jī)的P0 口與液晶顯示屏的數(shù)據(jù)線D0~D7 進(jìn)行連接，并通過8 個(gè)10 kΩ 的上拉電阻上拉。P1.5 連接LCD162 的RS 端，當(dāng)P1.5為高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。P1.6 連接RW,用于控制液晶顯示屏的讀寫操作，當(dāng)P1.6 為高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。P1.7 則連接到LCD162 的使能端，當(dāng)E 由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。

V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，通過一個(gè)10 kΩ的電位器R9為V0提供可調(diào)的液晶驅(qū)動(dòng)電壓，實(shí)現(xiàn)顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)。

本系統(tǒng)需要將微機(jī)鍵盤鍵入的字符顯示在液晶屏上，因此利用51 單片機(jī)的異步串行通信接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通信，再由單片機(jī)控制液晶顯示模塊。計(jì)算機(jī)有一個(gè)串行通訊端口RS-232, 其邏輯電平用正負(fù)電壓表示，且信號(hào)使用負(fù)邏輯，邏輯0 的電壓范圍是+5~+15V, 邏輯1 的電壓范圍是-5~-15V.而51 單片機(jī)的輸出信號(hào)實(shí)際并不符合RS-232 的標(biāo)準(zhǔn)，其串行通信管腳上的電壓為TTL 標(biāo)準(zhǔn)，即0~5V 之間的兩個(gè)狀態(tài)。因此，51 單片機(jī)與MODEM 連接時(shí)，中間必須插入一個(gè)電平和邏輯轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。這里利用MAX232 芯片實(shí)現(xiàn)TTL電平和RS-232 電平之間的轉(zhuǎn)換任務(wù)。

3 軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)

軟件部分包括單片機(jī)控制的液晶顯示子程序、單片機(jī)和PC 機(jī)間通訊子程序以及VB 程序設(shè)計(jì)部分。

3.1 液晶顯示

LCD162 液晶模塊內(nèi)部有一個(gè)字符發(fā)生器CGRAM,存儲(chǔ)了160 個(gè)不同點(diǎn)陣字符圖形，每個(gè)字符有一個(gè)固定代碼，通過標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表查找其對(duì)應(yīng)代碼即可。顯示字符時(shí)需要先送地址（寫命令），然后再送字符（寫數(shù)據(jù)）。如果要顯示字符庫(kù)外的字符，則需要利用CGRAM 編制顯示。本系統(tǒng)液晶顯示模塊包括LCD 的初始化、光標(biāo)定位、顯示字符等模塊，其程序流程圖如圖2 所示。

圖2 液晶顯示控制主程序

初始化時(shí)需要設(shè)置初始狀態(tài)、顯示光標(biāo)、清屏、顯示模式等，這里設(shè)置LCD162 為8 位數(shù)據(jù)，5×7 字符點(diǎn)陣，兩行顯示，即將P0 口寫入38H.LCD162 有寫命令、讀狀態(tài)、寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)4 種操作，4 種操作由P1.5,P1.6,P1.7 的狀態(tài)確定。在進(jìn)行寫命令、寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)3 種操作前需先進(jìn)行讀狀態(tài)操作，通過查詢方式查詢忙標(biāo)志，當(dāng)忙標(biāo)志為0 時(shí)才可以進(jìn)行其他3 類操作。送顯示字符時(shí)，需將顯示數(shù)據(jù)寫在相應(yīng)的DDRAM 地址中，用以確定顯示字符的顯示位置。以下是忙碌狀態(tài)判斷子程序和寫數(shù)據(jù)子程序，其子程序流程如圖3 和圖4 所示。

RS BIT P1.5

RW BIT P1.6

E BIT P1.7

LCD EQU P0

;判斷是否忙碌子程序：

CHECK_BF:

MOV LCD,#0FFH

CLR RS ; RS 為低電平，RW 為高電平時(shí)，可以讀狀態(tài)

SETB RW ; RW=1,選擇讀模式

CLR E

NOP

SETB E ;E=1,允許讀/寫LCD

NOP

JB LCD.7,CHECK_BF

RET

;寫數(shù)據(jù)子程序：

WR_DATA:

SETB RS ;RS=1,選擇數(shù)據(jù)寄存器

CLR RW

CLR E

ACALL CHECK_BF

MOV LCD,A ;將數(shù)據(jù)送入P0,

NOP ;給硬件反應(yīng)時(shí)間

NOP

NOP

NOP

SETB E

NOP

NOP

NOP

NOP

CLR E ;E 由1-->0 時(shí)，液晶模塊開始

執(zhí)行命令

RET

圖3 判忙碌子程序

圖4 寫數(shù)據(jù)子程序

3.2 單片機(jī)與PC 的串口通訊

單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD 和串行數(shù)據(jù)接收端RXD 分別與MAX232 的T1 和R1 相連。設(shè)置時(shí)應(yīng)與PC 機(jī)的串口設(shè)置相對(duì)應(yīng)。本系統(tǒng)單片機(jī)串行口采用工作方式1,波特率設(shè)置為9 600,由定時(shí)器T1 產(chǎn)生。通信開始時(shí)由PC 機(jī)發(fā)出握手信號(hào)，單片機(jī)收到握手信號(hào)后再向PC 機(jī)發(fā)回響應(yīng)信號(hào)，PC機(jī)收到響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)驗(yàn)證正確后表示串口通信成功。

3.3 PC 機(jī)串行通信

計(jì)算機(jī)的通信采用VB6.0 軟件編寫。在VB 中有一個(gè)MSComm 通訊控件，該控件可設(shè)置串行通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，通過對(duì)此控件的屬性和事件進(jìn)行相應(yīng)編程操作，就可以輕松地實(shí)現(xiàn)串口通訊。MScomm 控件提供了兩種通信方式：事件驅(qū)動(dòng)和查詢方式，本系統(tǒng)采用查詢方式處理通信。為保證計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的可靠通信，雙方需要設(shè)置相同的數(shù)據(jù)格式和波特率。本系統(tǒng)采用二進(jìn)制發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)前，需將發(fā)送緩沖區(qū)清零，即MScomm 控件的OutBufferCount 屬性值為0.對(duì)通訊端口初始化時(shí)選用串行通訊口Com1,設(shè)置其波特率為9 600, 無奇偶校驗(yàn)，8 位數(shù)據(jù)傳送，1 位停止位。字符數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后以回車鍵作為結(jié)束。

下面的程序是實(shí)現(xiàn)通訊的代碼。其中Label1 控件用于串口通訊成功時(shí)的提示標(biāo)簽。

Private Sub MSComm1_OnComm（）' 串口設(shè)置

Dim Buffer As Variant

Dim Hexbuffer（） As Byte

If MSComm1.PortOpen = True Then

Select Case MSComm1.CommEvent

Case comEvReceive ' 有接受事件發(fā)生

MSComm1.InputLen = 0

MSComm1.InputMode = comInputModeBinary

' 數(shù)據(jù)收發(fā)采用二進(jìn)制

Buffer = MSComm1.Input

Label1.Caption = Buffer

Hexbuffer（） = Buffer

Dim I As Integer

For I = 0 To UBound（Hexbuffer）

If Hex（Hexbuffer（I）） = 1 Then

Label1.Caption = Label1.Caption & "0" &Hex（Hexbuffer（I））

Else

Label1.Caption = Label1.Caption & Hex（Hexbuffer（I））

End If

Next I

End Select

End If

End Sub

在VB 窗體界面中還設(shè)置了左右移動(dòng)兩個(gè)按鈕，通過添加兩個(gè)定時(shí)器timer1 和timer2,在定時(shí)器的timer 事件里更改控件的位置屬性，從而實(shí)現(xiàn)字符的在窗體上的移動(dòng)。圖5 為通過虛擬串口和Proteus 軟件仿真效果。圖5 中，左圖為VB 窗體界面，右圖是液晶顯示仿真圖。在窗體文本框控件中輸入字符，點(diǎn)擊發(fā)送按鈕后可以在液晶顯示屏中進(jìn)行顯示，點(diǎn)擊左右移按鈕，液晶顯示屏的內(nèi)容也可以同時(shí)進(jìn)行移動(dòng)。

圖5 VB 控制的液晶顯示仿真

4 結(jié)論

本系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)作為主機(jī)，單片機(jī)作為從機(jī)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的串行通訊，并能夠通過鍵盤向計(jì)算機(jī)輸入字符顯示在液晶顯示屏上。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，具有一定實(shí)用性。