伍儒彬，許萍萍，蔡 瓊*

（武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

STC單片機(jī)的液晶顯示方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

伍儒彬，許萍萍，蔡 瓊*

（武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

基于STC12LE5408AD單片機(jī)和HTG9626C01型號液晶的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種低成本的液晶顯示方案.通過STC單片機(jī)與外圍周邊電路的硬件平臺建立，利用星研軟件5.10版本提供的開發(fā)環(huán)境進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，輔以漢字和英文字符的顯示驗(yàn)證了方案的可行性.該方案可應(yīng)用于車載電子標(biāo)簽（OBU）等需要顯示少量 字符的設(shè)備中.

STC12LE5408AD；HTG9626C01；液晶顯示

0 引 言

電子技術(shù)的發(fā)展，使液晶顯示在實(shí)際應(yīng)用中不盡相同，產(chǎn)生如文獻(xiàn)［1］中提出的解決儀器儀表的液晶顯示方案以及文獻(xiàn)［2］中的倒車?yán)走_(dá)液晶顯示方案，也有如文獻(xiàn)［3］中提出的基于MSP430和內(nèi)置T6963C的液晶顯示方案.基于顯示方案的不同需求，設(shè)計(jì)一種微控制器和HTG9626C01液晶的顯示方案，用以解決生產(chǎn)生活中的應(yīng)用需求.

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 STC12LE5408AD單片機(jī)特點(diǎn)

STC12LE5408AD單片機(jī)由宏晶公司生產(chǎn)，是高速且低功耗的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；其工作電壓為3 V（依據(jù)系列的不同其工作電壓也有5 V可選）；工作頻率范圍0～35 MHz；用戶應(yīng)用程序空間為8 K字節(jié)；工作溫度范圍工業(yè)級的是－40～＋85℃，商業(yè)級的則是0～75℃［4］.

1.2 HTG9626C01型號液晶

HTG9626C01型號液晶由洪泰公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，其控制液晶顯示的控制器（LCM）采用的是ST7549.ST7549是驅(qū)動和控制圖形點(diǎn)陣液晶顯示系統(tǒng)的一種邏輯器件.它包含102段極與68公共極的驅(qū)動電路，芯片可直接連接到微處理器，接受3線或4線串行外設(shè)接口（SPI），或8位并行接口.其顯示數(shù)據(jù)可以在一個(gè)片上顯示存儲數(shù)據(jù)的RAM為68×102位，且在顯示數(shù)據(jù)RAM的讀／寫操作，無需外部時(shí)鐘操作，可最大限度地減少功率消耗［5］.

HTG9626C01型號液晶是將ST7549封裝于玻璃上（COB），并有電源供給電路，驅(qū)動器，以及液晶顯示存儲器組成.其點(diǎn)陣數(shù)為96＠26，顯示效果為白底黑字或藍(lán)底白字，而工作電壓受ST7549的影響為2.4～3.3 V（一般設(shè)計(jì)為3 V）.

1.3 硬件電路設(shè)計(jì)

根據(jù)液晶和單片機(jī)的特點(diǎn)，電路圖連接如圖1，單片機(jī)的P2.1位連接液晶顯示模塊的Resb，P2.0位連接液晶顯示模塊的A0，P1.7位連接液晶顯示模塊的D0，P1.5位連接液晶顯示模塊的D1，P1.4位連接液晶顯示模塊的CSB.

本次設(shè)計(jì)中液晶和單片機(jī)的工作電壓都是3 V，不需要額外的電壓轉(zhuǎn)換電路.硬件功能的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)是：當(dāng)按下開關(guān)K時(shí)，兩個(gè)LED燈分別點(diǎn)亮和熄滅，液晶屏出現(xiàn)程序中設(shè)定好的字符（包含漢字和英文字母）同時(shí)蜂鳴器發(fā)出短暫的聲音.

在圖1中，VT1和VT2可選用S9013或C8050的NPN管，VT3可選用S9015或C8550的PNP管；C1與C2的理論設(shè)計(jì)值則應(yīng)小于33 PF，而外部晶振可選用6 MHz（在單片機(jī)工作范圍內(nèi)，當(dāng)晶體振蕩器丫的信號輸入到STC單片機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上，而時(shí)鐘發(fā)生器一般都具有分頻功能，將所輸入的信號分解成CPU所需的時(shí)鐘信號.這樣，單片機(jī)所需的工作頻率就初步具備了）；電阻R1、R3、R5、R8可采用100Ω的電阻，R2、R4、R6選用10 kΩ 的電 阻，R7則 選用4.7 MΩ的電阻；蜂鳴器（BL）可采用市場常用的JHT1700.

圖1 硬件電路圖Fig.1 Hardware circuit

2 軟件設(shè)計(jì)

基于STC12LE5408AD單片機(jī)與51單片有相同的指令系統(tǒng)，且實(shí)現(xiàn)的功能相對簡單，軟件設(shè)計(jì)部分采用匯編語言實(shí)現(xiàn)，軟件開發(fā)環(huán)境采用星研集成環(huán)境軟件5.10版本.（該軟件有如下優(yōu)點(diǎn)：a.功能強(qiáng)大的項(xiàng)目管理功能.b.簡潔清晰的軟件操作界面.c.支持多種文件格式.c.豐富的調(diào)試信息.d.提供軟件模擬仿真.）

2.1 主程序流程設(shè)計(jì)

主程序流程如圖2所示，當(dāng)手動按下開關(guān)K時(shí)程序開始運(yùn)行，進(jìn)行初始化，初始化主要包括對各寄存器的狀態(tài)和液晶進(jìn)行初始化，針對ST7549驅(qū)動的液晶，其初始化內(nèi)容一般需要設(shè)定以下參數(shù)：系統(tǒng)偏差（System Bias）、顯示格局（Display configuration）、設(shè) 定 VOP值 （Set VOPvalue）、設(shè)定VLCD范圍（Set VLCDrange）、設(shè)定起始顯示線（Set Start line）以及顯示控制（Display Control）.其中顯示格局依靠設(shè)置DO來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)DO等于1時(shí)，數(shù)據(jù)位縱向顯示時(shí)MSB（最高有效位）在上面，橫向顯示時(shí)MSB在左邊；當(dāng)DO等于0時(shí)，數(shù)據(jù)位縱向顯示時(shí)MSB在下面，橫向顯示時(shí)MSB在右邊（也可表述為：數(shù)據(jù)位縱向顯示時(shí)LSB（最低有效位）在上面，橫向顯示時(shí)LSB在左邊）.而VOP值的設(shè)定值決定VLCD的大小，其計(jì)算公式是：

式中b的值為0.03 V，a值的大小則由VLCD 范圍來確定，當(dāng)PRS等于1時(shí)，a的值為6.75 V；當(dāng)PRS等于0時(shí)，a的值為2.94 V.一般情況下顯示控制設(shè)置為“正常顯示（Normal Display）”即可.

圖2 主程序流程圖Fig.2 Flow diagram of main program

初始化完成后通過清零或拉高來控制LED燈的亮滅，再調(diào)用液晶顯示程序來顯示需要顯示的字符，最后調(diào)用蜂鳴器發(fā)聲程序.至此，程序完成并結(jié)束.

2.2 液晶顯示程序設(shè)計(jì)

在液晶顯示時(shí)，需要前期的初始化，還需要在顯示在過程中進(jìn)行一些設(shè)置和選擇，液晶顯示的流程圖如圖3所示.

圖3 液晶顯示流程圖Fig.3 Flow diagram of LCD display

用SPI接口向液晶寫入控制信息，獲取對液晶的顯示控制，在第一次顯示時(shí)，液晶未準(zhǔn)備好，需要對顯示的內(nèi)容進(jìn)行分類，如顯示的內(nèi)容是數(shù)字或者英文或者是漢字.確定需要顯示內(nèi)容的類別后，作相應(yīng)的顯示前準(zhǔn)備，再調(diào)用液晶顯示的控制端口，本次設(shè)計(jì)采用串口傳輸數(shù)據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)傳輸后即可按設(shè)定好的格局顯示在液晶屏上，顯示計(jì)數(shù)器主要起兩個(gè)作用，需要顯示的字符個(gè)數(shù)是否顯示完成，第二個(gè)是是否需要換頁.換頁與否由程序設(shè)定的計(jì)數(shù)器來決定，而需要顯示的字符個(gè)數(shù)則是在程序編寫過程賦值的.當(dāng)兩個(gè)判斷都為真的時(shí)候表示液晶顯示完成并結(jié)束程序.

需要注意的是液晶顯示過程，也是單片機(jī)端口向液晶模塊傳輸數(shù)據(jù)的過程，采用DPTR來定位需要顯示字符的表或者庫，也就是一個(gè)查表的過程，其常用的命令是：MOVC A，＠A＋DPTR此時(shí)，DPTR作為基址寄存器，將DPTR的內(nèi)容與累加器A的內(nèi)容相加得到變址地址，從而找到存放顯示字符的表或庫.

2.3 漢字字體顯示設(shè)計(jì)

鑒于本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能較簡單，采用自定義的字模庫.參考圖4，一個(gè)漢字占用16＠16個(gè)點(diǎn)，數(shù)字則占用16＠8個(gè)點(diǎn)，英文字符占用8＠8個(gè)點(diǎn)（參考圖5）.HTG9626C01是96＠26的點(diǎn)陣液晶屏，按前所述，可顯示6個(gè)漢字的同時(shí)顯示12個(gè)英文字符；或者同時(shí)顯示12個(gè)數(shù)字和12個(gè)英文字符.以漢字“你”為例，字模的輸出格式約定為從左到右，從上到下；取模方式為縱向8點(diǎn)上高位.其最終的32字節(jié)字模表如下：

圖4 漢字字模Fig.4 Chinese character font

圖5 數(shù)字與英文字母字模Fig.5 Digital and english alphabet fonts

2.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

按前面所述的流程和字模庫、用匯編語言編程實(shí)現(xiàn)，在開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行編輯和裝載，若編譯完成后無錯(cuò)誤提示或發(fā)生，可將編譯器生成的＊.HEX文件通過燒錄器燒錄到單片機(jī)中，按硬件電路連接好電子器件.按下開關(guān)K，驗(yàn)證液晶屏顯示是否正常（如圖6所示），其它功能是否正常.經(jīng)過測試驗(yàn)證，預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)均已達(dá)到.

圖6 顯示效果圖Fig.6 Effect diagram of display

2.5 系統(tǒng)的擴(kuò)展性

可將該顯示方案應(yīng)用于手持終端設(shè)備上，具體方法如下：a.將單片機(jī)中未使用的引腳作為手持設(shè)備的按鍵，通過電源連接必要的上拉（或下拉）電阻.b.添加程序中對應(yīng)的單片機(jī)位操作代碼，同時(shí)添加必要的字庫，再修改程序中按鍵所需要的代碼，如有需求，可修改聲音部分的程序代碼.

也可將該顯示方案應(yīng)用于車載終端上用以記錄貨物運(yùn)輸?shù)幕拘畔?但對信息量要求較多的需求則有一定的局限性.

另外，亦可將方案進(jìn)行簡單的器件更換，對程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，使產(chǎn)品具有防拆卸功能.具體如下：將總個(gè)方案形成某個(gè)具體的產(chǎn)品，并將開關(guān)K固定好，一旦將產(chǎn)品強(qiáng)行脫離原來固定的位置，程序跳轉(zhuǎn)到報(bào)警程序（亦可啟動保護(hù)模式程序）或使產(chǎn)品失效（無法正常工作）.

3 結(jié) 語

基于STC12LE5408AD單片機(jī)與HTG9626C01液晶的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種簡單的液晶顯示方案，此方案可應(yīng)用于一些簡單（主要在顯示字符數(shù)量上要求不多）的設(shè)備上，例如車載電子標(biāo)簽，物流手持終端設(shè)備.與現(xiàn)有的成熟方案相比：其實(shí)現(xiàn)的成本相對低廉，同時(shí)此方案不需要像文獻(xiàn)［6］中對LCD顯示原理進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和了解，也不需要擔(dān)心文獻(xiàn)［7］中提到的單片機(jī)速度與液晶顯示的匹配問題，適合初學(xué)者學(xué)習(xí)液晶顯示部分的一些基本知識.但是，方案也有不可忽略的局限性.限于單片機(jī)的容量，可容納的數(shù)據(jù)與代碼有限.另外，采用匯編語言編寫，使其在通用性上不具備優(yōu)勢.因此，在采用該顯示方案形成最終產(chǎn)品時(shí)，可將單片機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳壊⒉捎肅／C＋＋語言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn).

［1］余華芳，劉健.單片機(jī)與液晶顯示模塊的軟硬件接口技術(shù)［J］.液晶與顯示，2003，18（2）：125-129.

［2］楊帆，陳雯，陸煊，等.基于EASYARM2103倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33（1）：96-99.

［3］宋俊杰，原冬梅，金海龍，等.基于 MSP430的內(nèi)置T6963C液晶顯示模塊控制技術(shù)［J］.液晶與顯示，2010，25（1）：110-113.

［4］宏晶科技.STC12C5410AD系列單片機(jī)器件手冊［R］.東莞：宏晶科技，2006：2.

［5］矽創(chuàng)電子.ST7549＿v1.3［R］.臺灣：矽創(chuàng)電子，2004：1-1.

［6］鄭強(qiáng).Linux驅(qū)動開發(fā)入門與實(shí)踐［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2011：279-283.

［7］劉金星，李洪文.基于高速單片機(jī)的液晶顯示模塊控制［J］.液晶與顯示，2011，26（1）：88-91.

Scheme for liquid crystal display design and implement based on STC microcontroller

WU Ru-bin，XU Ping－ping，CAI Qiong
（School of Computer Science and Engineering Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China）

Based on the features of STC12LE5408AD microcontroller and HTG9626C01 LCD，a scheme was designed for displaying LCD economically.The feasibility of the scheme was verified by establishing the hardware platform between STC microcontroller and peripheral circuit，implementing program under XINGYAN5.10 software and displaying Chinese and English characters.The scheme could be applied to some devices displaying a few characters such as OBU.

STC12LE5408AD；HTG9626C01；LCD

陳小平

TP368.1

A

10.3969／j.issn.1674-2869.2011.11.021

1674－2869（2011）11－0083－04

2011－10－08

伍儒彬（1982－），男，湖北武穴人，碩士研究生.研究方向：嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用.

指導(dǎo)老師：蔡 瓊，女，碩士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師.研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用.＊通信聯(lián)系人