摘 要:通過(guò)對(duì)液晶觸摸顯示終端性能特點(diǎn)和控制方式的分析，對(duì)指令功能進(jìn)行詳細(xì)的闡述。以AT89C51單片機(jī)為核心，通過(guò)RS 232串行口連接CPU 與觸摸液晶顯示終端，使系統(tǒng)CPU 發(fā)出控制命令。詳細(xì)說(shuō)明了利用其生成圖形顯示人機(jī)界面的方法以及觸摸按鍵的檢測(cè)控制方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)彩色觸摸液晶顯示器的控制。給出了單片機(jī)與串行控制液晶顯示模塊的接口電路原理、主要控制程序的設(shè)計(jì)方法及其主要功能的程序設(shè)計(jì)。解決了微處理器使用大點(diǎn)陣LCD顯示器過(guò)程中，選擇液晶屏、驅(qū)動(dòng)、復(fù)雜的軟件編程等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:串行控制; 液晶觸摸顯示終端; 程序設(shè)計(jì); RS 232

中圖分類(lèi)號(hào):TP229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1004-373X(2010)12-0016-03

Interface Design of LCD Touch-display Terminal and SCM

JI Song-bo， HOU Ting

(College of Information Engineering， Inner Mongolia University of Technology， Hohhot 010051， China)

Abstract:The command functions is elaborated after the analysis of performance characteristics and controlling modes of LCD touch-display terminal. With AT89C51 microcontroller as the core， CPU is connectted with LCD touch-display terminal through RS232 serial port.The method of generating the graphics displaying man-machine interface by LCD touch-display terminals is described. The control of color LCD touch-display is achieved through system control commands issued by CPU. The methods of testing and controlling the touch-button are illuminated. The principle of interface circuit of SCM and LCD terminal， the design method of the major controlling program and program design of the main functions are given. The selection of LCD screens， drivers and complex software programming in the course of the application of large dot-matrix LCD displays in the microprocessor is settled down.

Keywords: serial control; LCD touch-display terminal; program design; RS 232

作為一種常見(jiàn)的顯示設(shè)備，LCD具有功耗低，體積小，重量輕，顯示信息量大等特點(diǎn)，尤其是在便攜設(shè)備中，更占據(jù)著絕對(duì)主流的地位[1] 。對(duì)于字符或數(shù)字的簡(jiǎn)單信息顯示，通?？捎枚未a式LCD驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于復(fù)雜的信息顯示，則必須由點(diǎn)陣式LCD驅(qū)動(dòng)器來(lái)顯示。最常見(jiàn)的點(diǎn)陣式LCD控制/驅(qū)動(dòng)器中，有不帶中文字庫(kù)的LCD驅(qū)動(dòng)器，也有帶中文字庫(kù)的LCD驅(qū)動(dòng)器。隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了大量的16位和32位的嵌入式處理器。然而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)長(zhǎng)期用于生產(chǎn)實(shí)踐中，制造工藝成熟，性能更加可靠，因此仍然占有相當(dāng)大的市場(chǎng)，特別是在汽車(chē)電子等對(duì)可靠性要求極高的領(lǐng)域。液晶顯示器具有顯示信息量豐富，功耗低，體積小，質(zhì)量輕，無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏作為一種特殊的計(jì)算機(jī)外設(shè)，是目前最自然、便利的一種人機(jī)交互方式。

在微處理器系統(tǒng)中(MCS-51，C8051F，AVR，PIC，MPS430，DSP，部分工業(yè)用的ARM)使用LCD液晶顯示器設(shè)計(jì)一般比較麻煩，特別對(duì)于大點(diǎn)陣或者彩色的LCD設(shè)計(jì)更加困難。首先要選擇液晶屏，有進(jìn)口的、國(guó)產(chǎn)的、無(wú)背光、帶背光、尺寸大小、點(diǎn)陣多少、單色、彩色、貨源情況、價(jià)格等。然后是LCD驅(qū)動(dòng)器的問(wèn)題，例如與選用的液晶模塊如何連接，如何顯示緩沖區(qū)的操作;與單片機(jī)如何連接，軟件如何編程等。另外，由于大屏幕液晶都是工作在圖形方式，所以還要建立各種字庫(kù)(外文，漢字、圖形符號(hào)等)，并研究如何顯示這些符號(hào)和漢字。在需要顯示曲線圖形時(shí)，還需計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等相關(guān)知識(shí)，并用單片機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各種算法等。通常大屏幕液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將占用很多的設(shè)計(jì)時(shí)間[2] 。

在此，選用LJD-ZN系列液晶顯示終端可解決以上全部問(wèn)題。只要通過(guò)RS 232串行口將CPU與觸摸液晶顯示終端相連，利用系統(tǒng)CPU發(fā)幾個(gè)簡(jiǎn)單的命令就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)彩色及單色液晶顯示器的控制。

1 LJD-ZN系列液晶顯示終端介紹

該產(chǎn)品是北京藍(lán)海微芯公司設(shè)計(jì)的彩色液晶顯示智能液晶終端。LJD-ZN-8400T型是彩色8.4 inch的智能終端。液晶屏為8.4 inch，分辨率為640×480，外殼尺寸為248 mm×192 mm，可以安裝在主控制器的面板上。LJD-ZD-8400T與外部的連接是通過(guò)該模塊背面的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。LJD-ZN-8400T 背面設(shè)有RS 232通信端口，這個(gè)端口用于連接具有RS 232通信端口的控制器。RS 232通信端口為9針D型母座管腳排列，管腳排列見(jiàn)表1。

表1 RS 232管腳排列圖

管腳號(hào)信號(hào)功能管腳號(hào)信號(hào)功能

1Not used4Not used

2RXD接收數(shù)據(jù)5GND信號(hào)地

3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)

該模塊還設(shè)有RS 485通信端口，這個(gè)端口用于連接具有RS 485或是TTL 通信端口的控制器。RS 485通信端口為9 針D 型母座管腳排列，管腳排列見(jiàn)表2。

表2 RS 485管腳排列

管腳號(hào)信號(hào)功能

2ARS 485發(fā)送

3BRS 485接收

5GND信號(hào)地

針對(duì)LJD-ZN-8400T智能終端的二次開(kāi)發(fā)，有與之配套的工具軟件，可以直接運(yùn)行，輕松實(shí)現(xiàn)圖片下載，字庫(kù)下載等功能。用戶(hù)可以在計(jì)算機(jī)上選擇自己熟悉的方式，如:畫(huà)圖軟件、Photoshop軟件等。圖片必須保存為*.bmp格式。圖片的大小不超過(guò)640×480像素，因?yàn)長(zhǎng)JD-ZN-8400T顯示為640×480，超出的部分也不會(huì)顯示，只會(huì)浪費(fèi)存儲(chǔ)空間。

圖片數(shù)量:LJD-ZN-8400T可以顯示24位真彩位圖，對(duì)下兼容;可以顯示620×480整幅真彩圖片8幅，可以擴(kuò)展為17幅;整幅256色圖片23幅，可擴(kuò)展為48幅;整幅16色圖片47幅，可擴(kuò)展為100幅;整幅單色圖片185幅，可擴(kuò)展為400幅。

2 控制命令、數(shù)據(jù)格式的說(shuō)明

LJD-ZN-8400T 顯示系統(tǒng)提供了豐富的操作命令，設(shè)計(jì)者利用這些命令就可以很簡(jiǎn)單地完成各個(gè)顯示功能的設(shè)計(jì)。

(1) 顯示屏坐標(biāo)值全部以BCD 碼(十進(jìn)制)格式發(fā)送或接收，在設(shè)計(jì)軟件時(shí)把BCD 碼當(dāng)作16進(jìn)制直接處理，不需要轉(zhuǎn)換。

例如:坐標(biāo)x=200，y=120，那么傳輸時(shí)格式應(yīng)該為:

02H，00H，01H，20H

指令格式:

MOV XH，#02H

MOV XL，#00H

MOV YH，#01H

MOV YL，#20H

(2) 如果接收到的坐標(biāo)值為01H，23H，10H，80H表示x=123，y=180。

(3) 送到LCD 顯示的數(shù)據(jù)必須為ASCII碼。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程如下:

包頭+數(shù)據(jù)類(lèi)型+(相關(guān)控制)+包尾

說(shuō)明:包頭格式統(tǒng)一為F0H，5AH 個(gè)字節(jié);數(shù)據(jù)類(lèi)型為相關(guān)不同操作的命令;包尾格式統(tǒng)一為A5H F0H 兩個(gè)字節(jié);例如，波特率的設(shè)定命令為15H，其格式如下:

數(shù)據(jù)包頭+數(shù)據(jù)類(lèi)型+COM口+波特率(2個(gè)字節(jié)十六進(jìn)制)+數(shù)據(jù)包尾

波特率:2 400 b/s(09H 60H)，4 800 b/s(12H C0H)，9 600 b/s(25H 80H)，19 200 b/s(4BH 00H)，38 400 b/s(96H 00H)，57 600 b/s(E1H 00H)。

COM 口只有在與計(jì)算機(jī)通信時(shí)設(shè)定，如果是與單片機(jī)等COM 口通信，一般設(shè)為00H。

例如:用波特率為2 400 b/s進(jìn)行通信設(shè)置，Sample:F0 5A 15 00 09 60 A5 F0。上電時(shí)默認(rèn)波特率為9 600 b/s，上電后用戶(hù)可以根據(jù)LJD-ZN 設(shè)備通信協(xié)議進(jìn)行更改。

3 單片機(jī)與顯示終端接口的程序設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)串口的初始化設(shè)置

主控制單元上電復(fù)位后，首先設(shè)置控制核心單片機(jī)的串口工作在方式1，速率為9 600 b/s。

串口初始化設(shè)置程序[3] :

MOVTMOD，#21H ;T1工作方式2

MOVTL1，#0FDH ;9 600 b/s，f=11.05 MHz

MOVTH1，#0FDH ;置初值

SETB TR1 ;啟動(dòng)T1

MOVSCON，#50H ;串口方式1，REN=1

MOVPCON，#00H

3.2 控制指令發(fā)送程序

LJD-ZN-8400T 顯示系統(tǒng)提供了豐富的操作命令，設(shè)計(jì)者利用這些命令就可以很簡(jiǎn)單地完成各個(gè)顯示功能的設(shè)計(jì)。例如:波特率設(shè)定，命令為15H，格式如下:

數(shù)據(jù)包頭+ 數(shù)據(jù)類(lèi)型+ COM口+ 波特率(2 個(gè)字節(jié)16進(jìn)制)+ 數(shù)據(jù)包尾

波特率:2 400 b/s(09H 60H)，4 800 b/s(12H C0H)，9 600 b/s(25H 80H)，19 200 b/s(4BH 00H)，38 400 b/s(96H 00H)，57 600 b/s(E1H 00H)。

COM 口只有在與計(jì)算機(jī)通信時(shí)設(shè)定，如果是與單片機(jī)等COM 口通信，一般設(shè)為00H。

例如:用波特率為2 400 b/s進(jìn)行通信設(shè)置;

Sample:F0 5A 15 00 09 60 A5 F0

程序如下:

SLSZCX:MOV DPTR，#TABSL

MOV R1，#00H

SLSZ1: MOV A，R1

MOVC A，@A+DPTR

MOV SBUF，A

SLSZ2: JBC TI，SLSZ3

SJMP SLSZ2

SLSZ3: CLR TI

INC R1

CJNE R1，#8，SLSZ1

RET

TABSL: DB 0F0H，5AH，15H，00H，09H，60H，DB 0A5H，0F0H

3.3 觸摸位置檢測(cè)程序設(shè)計(jì)

LJD-ZN-8400T顯示終端可以根據(jù)外部觸摸位置，由串口輸出觸摸位置坐標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要設(shè)置觸摸功能區(qū)的左上角坐標(biāo)和右下角坐標(biāo)，從而可以確定一個(gè)觸摸功能區(qū)。所以，根據(jù)串口輸出的觸摸位置坐標(biāo)，即可以判斷是否觸摸在確定功能區(qū)，而執(zhí)行相應(yīng)的功能。串口輸出觸摸屏位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)格式如下:

數(shù)據(jù)包頭+數(shù)據(jù)類(lèi)型+XH+XL+YH+YL+標(biāo)志位+數(shù)據(jù)包尾

Sample:F0 5A 37 01 30 02 05 01 A5 F0

解釋:按下觸摸屏的坐標(biāo)值為(130，205)

Sample:F0 5A 37 01 30 02 05 02 A5 F0

解釋:抬起觸摸屏的坐標(biāo)值為(130，205)

說(shuō)明:LJD-ZN-8400T 的觸摸屏分按下和抬起2個(gè)鍵值，其是通過(guò)標(biāo)志位來(lái)判斷的。觸摸屏的值與屏的分辨率是一致的，左上角是起始位置，x坐標(biāo)是(00，00)，y坐標(biāo)是(00，00);右下角是最大值，x坐標(biāo)是(03，19)，y坐標(biāo)是(02，39)。觸摸位置判斷子程序流程圖如圖1所示。

圖1 觸摸位置判斷子程序流程圖

用戶(hù)自定義觸摸按鍵，編程的時(shí)候首先要根據(jù)串口輸出的數(shù)據(jù)，判斷觸摸點(diǎn)的x/y坐標(biāo)值。當(dāng)觸摸點(diǎn)x的坐標(biāo)值大于所定義的左上角x坐標(biāo)值和小于所定義的右下角x坐標(biāo)值，并且觸摸點(diǎn)y的坐標(biāo)值在大于所定義的左上角y坐標(biāo)值和小于所定義的右下角y坐標(biāo)值時(shí)，可以確定觸摸點(diǎn)在所定義的按鍵范圍之內(nèi)，調(diào)用該按鍵的鍵功能子程序，否則，視為無(wú)效觸摸點(diǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，各種設(shè)備的智能化程度越來(lái)越高，對(duì)操作性的要求也越來(lái)越高，良好的人機(jī)交互界面越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的重視。本文介紹基于LJD-ZN-8400T系列智能觸摸液晶顯示終端與單片機(jī)的接口及編程具有廣泛的使用價(jià)值。

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