液晶显示终端与单片机接口的研究毕业设计.doc

液晶显示终端与单片机接口的研究 摘 要液晶显示屏是当代科技不断发展的产物。它不仅色彩逼真，超薄平面。而且还具有可使用时间长，耗电省，防爆，抗震等等许多优点，是机电设备，工业仪表等众多行业更新换代的理想显示器。目前市场上的液晶产品的种类繁多、规格各异。当前的液晶分为字符点阵式，段式和全点阵式。其中段式和字符式点阵液晶发展已经比较成熟，而全点阵式液晶的控制还没有通用的控制器件，其接口和应用软件还不完善。该设计所选择的就是以一种常用的液晶屏产品为例，来制作出一种通用性能良好的以单片机和DGUS液晶屏为使用核心的客户终端操作界面。通过这样的有代表性的实践工作，使大家能较好的了解液晶产品的工作原理和使用方法。为今后更加深入的去接触和使用液晶产品打下基础。液晶是神秘而有魅力的，在今后的学习和工作中您会逐渐体会到这点。本课题就是通过对专用的DGUS液晶屏显示终端和约定的命令集的研究，通过汇编语言程序编程连接89C51单片机和DGUS液晶显示终端通，通过键盘借助串行RS232接口向液晶显示终端发送命令完成对液晶显示终端的控制，可以直观地实现液晶显示终端的所有功能，达到使用户可以方便使用液晶显示终端的目的，同时在相应的LED数码管上显示相应的功能代码和参数。此外通过液晶屏也能向单片机发送命令，来实现单片机的一些功能。关键词：液晶显示终端 89C51单片机 RS232 接口The Interface of LCD Display Terminal and MCUABSTRACTThe LCD screen is the product of the development of contemporary science and technology. It is not only vivid color, thin plane.，can be used for a long time, but also is low power consumption, explosion, earthquake and so on many merits, and is the ideal mechanical and electrical equipment, display instrument in many industries such as industrial upgrading.The types of LCD products on the market have many kinds of different specifications. The liquid crystal is divided into character dot matrix, segment and the dot matrix. The type and character dot matrix liquid crystal has been more mature, and control the dot matrix liquid crystal is not universal control component, its interface and application software is not perfect.The selection of the design is based on a common LCD products as an example, to make a general good performance of DGUS single-chip microcomputer and LCD screen for the use of the core customer terminal interface. The representative work in practice, so that we can better understand the LCD product working principle and using method. For further to lay the foundation and use LCD products. The liquid crystal is mysterious and charming, study and work in the future you will gradually realize that.This research is based on the terminal and agreed set of commands DGUS LCD screen for display, the display terminal through the assembly language programming to connect to the 89C51 MCU and DGUS LCD, keyboard with serial RS232 interface to the liquid crystal display terminal to send commands to display terminal control, can realize all the functions of the visual display terminal more, the user can conveniently use the liquid crystal display terminal purpose, and in the LED digital corresponding display the corresponding function code and parameters. The LCD screen can also be to send commands to the microcontroller, some function to achieve mcu.Key Words：Liquid Crystal Display Terminal 89C51 Single Chip Microcomputer RS232 Interface天津理工大学2014届本科毕业设计说明书目 录第一章 绪论11. 1液晶国内外发展11.1.1 LCD显示屏发展的简要回顾11.1.2 我国LCD显示屏的发展现状11.2 液晶显示技术简介 21.3本课题的简要介绍21.3.1论文课题的意义21.3.2 本课题的主要工作3第二章 硬件电路介绍42.1芯片的选用标准42.2 AT89C51单片机的介绍52.2.1功能特征52.2.2引脚功能说明52.2.3 主要性能参数：72.3 MAX232介绍和使用方法72.4键盘操作部分介绍82.5显示部分介绍9第三章 液晶显示终端DGUS屏介绍103.1 DGUS综述103.2 DGUS 屏的主要特点113.3 DGUS串口操作123.4 DGUS软件开发流程12第四章 设计原理硬件及软件介绍144.1系统概述144.2 89C51单片机软件设计144.2.1单片机串行通信介绍144.2.2单片机数码管软件设计介绍184.2.3单片机编程软件184.3 DGUS屏软件设计19参考文献22附 录23致 谢26第一章 绪论1. 1液晶国内外发展1.1.1 LCD显示屏发展的简要回顾十九世纪六十年代，年轻的电子方面的专家FHeimeier在做博士的论文答辩时，他的一个朋友跟他聊起正在研究的有机半导体方面。而FHeimeier的本专业是微波固体元件，并且在这方面，他已经干的相当出色。但他对跨学课的课题表示出特别大的兴趣。在他询问了导师的建议后，他决定放弃了已经学有所成的专业领域，踏入一个他并不十分了解的新领域。后来，他对激光技术产生了兴趣，于是开始研究晶体的各个特性。他把之前的电子方面的功底用到了有机化学，很快便取得了成果。为了了解外部电场对晶体内部的电场的影响，他决定从液晶入手。他先将含有染料的向列液晶用两片透明的导电玻璃夹住。接着，他在液晶层两边加上几伏电压，液晶马上从红色变成了透明态。这个现象在他看来不就是彩色电视的原理吗。RCA公司开始对他们的研究重视起来，一直将他们视为企业的重点机密的项目。他紧接着带领着小组其他成员，开始不分昼夜进行疯狂的研究。他们接着发明了液晶的相变和动态散射等一系列驾驶台显示器、钟表等使用产品。这一过程一直是极为机密的行为。直到1968年，才有一项科技成果向全世界进行报导。这份报告立即引起了日本工业界,科技界的关注。日本企业打开液晶显示器显示实用化的现实,掌握了主动权,使这发展势头加快微电子产业的发展。在美国,RCA某些的领导人,一方面,拘泥于传统产品,一方面,过于强调羽翼未丰的液晶显示装置的缺点,以市场尚未发展为借口试图毁掉液晶显示器的产业化。为此,液晶小组成员开始外流,液晶方面的专利也被卖出。据报道,到70年代中期,液晶显示器形成了一个产业。 经历了几十年的发展，液晶已经形成了一个独立的学科，一批当代伟大的科学家都对液晶给予了极大的关注，并做出了极大的贡献。其中，在1991年被授予诺贝尔物理学奖的法国科学家P.G.de Gennes就是杰出中的一个。1.1.2 我国LCD显示屏的发展现状我国关于液晶显示器的研究开始是早的，但是进行大规模生产时间算晚的。近年来，随着中国大陆科技水平和人才储备的不断增长，其他原先液晶屏的主要产地己经将大部分 STN的生产线和部分TFT生产线向中国大陆转移。但是原材料的专利、技术和生产工艺仍掌握在日本，美国等发达国家手里。这是中国大陆液晶屏产业发展的不利因素。虽然现在我国慢慢发展成为世界液晶屏的主要生产地，但是我国台湾、韩国和日本仍然走在了最前列。到现在为止，我国已经能批量生产部分液晶屏制造和测试仪器。比如东莞的中堂万亿达电路板设备厂已能为LCD厂家提供各种脱膜机、蚀刻机、显影机等生产设备。清华液晶工程有限公司已能为LCD厂家生产出盒厚测量仪、玻璃切割机等十多种设备仪器。并且公司正在研制激光修补机、喷粉机等产品。目前设备厂家正准备与国外厂家合作生产TAB、COG设备和其它液晶生产设备1。今后5年内，我国LCD设备仪器的研发生产将会有一个快速的发展。这将慢慢改变设备全面依靠进口的局面，并且逐渐增强自主开发能力。虽然近年来我国LCD产业发展势头十分不错，但是面对日益扩大的巨大市场需求，尤其是相较与韩国、我国台湾、日本在LCD产业方面的飞速发展。我们不仅在发展的层次上根本不能达不到对液晶产业的要求，而且就是在整体的技术的水平上世界先进水平没有很明显地缩短距离。在重视加速配套的原材料的发展的同时，发展液晶显示器件；倡导企业走联合之路，资产重组，形成规模化生产，增加1+12的竞争力；加快现有企业的不断更新的步伐，提高技术的水平，以更好的适应IT产业的要求。中国目前对LCD显示的需求是全世界增长最快的，当然中国含有着惊人的市场潜力，将越来越成为世界关注的焦点。有着巨大的市场需求，将促进生产技术的不断革新。我们有理由坚信中国的液晶生产将越来越好。1.2 液晶显示技术简介 液晶(Liquid Crystal)是一种机化合物。它在常温时的状态介于固态和液态之间，并且分子排列具有规则性。对液晶制冷后，它会显现出结晶颗粒的固体混浊状态。把液晶加热后，会出现液体状态，且为透明。液晶一般根据分子排列的不一样可分为三类：，像细火柴棒的Nematic液晶，像粘土状的Smectic液晶和像胆固醇状的Cholestic液晶2。对于液晶显示而言，一般是Nematic液晶，因此液晶显示器被称为了Liquid Crystal Display。1.3本课题的简要介绍1.3.1论文课题的意义液晶显示屏是一种比较常见的高科技器件，但对多数人来说，装配和使用仍感到难度。尤其是点阵型液晶屏，普通人更显得手足无措。所需要专业的配置和特殊的连接手段也非人人都会。所以许多液晶显示屏希望有人指导，将驱动、控制集成电路与液晶显示屏装在一起，构成一个功能部件。那么对于用户而言，只要会传统的工艺，就可将其组装成一个完整系统。随着模块的不断的定型化，用户在选择和使用过程中只需关心模块的接口，对于深层原因，比如在模块的进行设计和使用的过程中出现的因为模块的设计原因产生的问题并不很清楚。伴随显示设备的飞速发展,液晶显示屏的使用越来越大众化,与传统的数码管相比,液晶显示屏具有功耗低,显示规范和显示信息更多等优势,因此液晶显示屏已成为显示终端的首要选择。目前市场上的液晶产品的种类繁多、规格各异。当前的液晶分为字符点阵式，段式和全点阵式。其中全点阵式显示屏，其实就是指由一个个的小像素点按照阵列方式排布组成的显示器，它包含的范围很广。对于全点阵式显示屏而言，最大的优势就在于所有不论是显示屏器件本身的自然衰坏还是外界的破坏，都只会发生在单独的像素上，而并不会影响其它的点阵工作。当前段式和字符式点阵液晶发展已经比较成熟，而全点阵式液晶的控制还没有通用的控制器件，其接口和应用软件还不完善。因此这就需要对于液晶显示终端和单片机的接口进行研究，设计出比较好的接口和应用程序。1.3.2 本课题的主要工作本课题就是通过对专用的液晶显示终端和约定的命令集的研究，通过一个独立的单片机系统完成对液晶显示终端的控制，可以直观地实现液晶显示终端的所有功能，达到使用户可以方便使用液晶显示终端的目的。技术要求1. 基本要求接口功能：（1）通过汇编语言程序编程连接单片机和液晶显示终端。（2）实现全部命令集直接发送到液晶显示终端，控制其工作。（3）通过键盘借助串行RS232接口向液晶显示终端发送命令。（4）在相应的LED数码管上显示相应的功能代码和参数。（5）如有可能，实现二者的成批数据传送。 2、其它要求（1）查找相关资料，了解课题要求。 （2）设计电路原理图。（3）根据硬件系统设计软件程序。 （4）系统调试。第二章 硬件电路介绍2.1芯片的选用标准 当前，单片机产品种类繁多，产品质量各不相同，对于不同的课题应采用不同的单片机，如何选择匹配当然是我们首要解决的问题。主要选择的标准总结如下，供大家参考：1. 单片机的基本参数例如速度，程序存储器容量，I/O引脚数量 2.单片机的增强功能，举例：RTC（实时时钟），双串口，USB接口，看门狗，扩展RAM，I2C接口，EEPROM，SPI接口，双指针。同类型芯片型号不同，其功能也有些许差别，这就要求我们根据所选的设计要求来选择合适自己的芯片。3.封装形式有双列直插，贴片。4.工作温度范围，工业级还是商业机。我们所作的实验主要是在室内环境下工作，所以设计上不用考虑工作级，选取商业级就可以了，如需要可以另外选取。5.功耗，比如用PIC就是因为低功耗，后来出了MSP430也不错。 6.工作电压范围。例如设计电视机遥控器，2节干电池供电，至少应该能在1.8-3.6V电压范围内工作。只要保证能到大范围内就可以了。7.供货渠道比较多。可以申请到样片，小批量购买也有现货。这就要求我们常跑一跑，市场上的元器件商店，多比较一下，选择价钱合适、质量比较好的就行了。8.价格低。 这对于我们学生做相关试验的就是比较要注意的了。9. 有服务商，厂商可以提供完整有用的技术支持，至少可以买到烧写器。在网上比较一下，多比较几家。10. 烧录器价格低，11. 仿真器便宜。12. 单片机支持的汇编语言或C语言，是否自己熟悉，编程软件是否好用，这在编程中比较重要，这要看自己对哪种计算机语言熟悉。13. 网上资料丰富，手册，例程比较多。14. 抗干扰性能好。15. 和其他外设芯片放在一起的综合考虑。这就要求在设计上各个芯片之间的协调性比较好，能发挥各个芯片所拥有的功能。综上所述我们选用ATMEL公司的AT89C51作为我们的CPU核心。2.2 AT89C51单片机的介绍因为单片机是整个系统的核心部件，所以要求大家对它的各个引脚的工作方式和他的读写方式要有很清楚的认识。针对以上提出的选择标准现从几个方面对其进行详细的介绍。2.2.1功能特征AT89C51的生产商是美国ATMEL公司。AT89C51是CMOS 8位单片机，性能高，使用时电压低。单片机片内含可反复擦写的FLASH只读程序存储器（ROM）大小为4K以及128byte的随机存取数据存储器（RAM）。器件采用ATMEL公司的高速度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash内建存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C5可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作3。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 图2.1 89C51引角图 1 Fig.2.1 89C51 lead wire2.2.2引脚功能说明 P0口（P0.0-P0.7，39-32脚）：是一个漏极开路的8位准双向I/O口。每位可以驱动8个LS型TTL，使得输出电流不小于800 uA。既可以用作输入输出端口，又可以用作分时复用。P0口是一个双向口，当P0口作为输入时地址为80H的锁存器写入1使得引脚浮空，可做高阻抗输入4。而做输入的时候；当单片机没有外部扩展器时，P0口也能用作输入输出设备的连接。但此时的P0口只是一个准双向口，并不是真正意义的双向。 P1口（1-8:脚）：P1口与P0口都是8位双向I/O口，但不同的是P1口一个带内部上拉电阻，而且 P1口只有实现I/O接口一种功能，也只能驱动4个LSTTL负载。通常在应用时也不不需外接上拉电阻，用作输入端口的时候需将端口置1，内部上拉电阻全部置高电平。 输出相对于输入而言，当芯片运行的时候，输出的是高电平还是低电平就是由编程的时候具体指令所决定的了。举个例子来说： CLR是清零指令，语句CLR P1.0就是命令P1.0口输出低电平，同理可知SETB为置1指令，SETB P1.0就是命令是让单片机P1.0端口置高电平。P2口（21-28:脚）：P2口与P0、P1口相同，都是8位双向输入输出接口，同样需要外接上拉电阻。无论是单片机访问存储器还是EPROM的编程和校验的时候，P2口的主要意义还是用作于高8位的地址总线。P3口（10-17脚）：P3口也是8位双向输入输出接口。之所以在P1口P2口的基础上还要设置P3口主要是因为P3口能口实现P1口P2口所实现不了的的第二变异功能。具体如表2.1所示。表2.1 P3 口引脚Table 2.1 P3 lead wire端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外中断0）P3.3（外中断0）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）P3口还接收一些用于程序校验和Flash闪速存储器编程的控制信号。其它控制或复用引脚（a）ALE/PROG（30脚）：/ALE地址锁存有效信号输出端，此引脚的功能是负责跳变，将P0口低8位地址送入锁存器，同时也有于单个输出或定时的作用。/PROG则是第二功能，此引脚的第二功能可作为编程脉冲的信号输入，以便达到片内程序存储的目的。（b）/PSEN（29脚）：/PSEN是片外程序存储器号输出引脚。与30脚不一样的地方是/PSEN在实现某些特定功能的时候不会有脉冲显示。（c）/EA/Vpp（31脚）：/EA为片外程序存储器访选用端，特别需要声明的是/EA端一定要时刻保持接地状态。Vpp引脚则是用于使用编程电压（该模块使用的编程电压为12V）。2.2.3 主要性能参数：。指令系统对于其他MCS51产品可移植。4k字节的FLASH内存。1000次擦写周期 。全静态操作：0HZ24MHZ。三级加密程序存储器 。128x8字节内置RAM。32个可编程I/O口线 。2个16位定时/计数器。6个中断源 。可编程串行UART通道。低功耗空闲和掉电模式2.3 MAX232介绍和使用方法RS-232的标准串口设计的接口电路采用的是MAX232A,使用+5v单电源供电。它的内部结构基本可分三个部分；第一个部分是数据转换通道部分。两个数据通道是由7、8、9、10、11、12、13、14脚组成。其中11脚（T1IN）、12脚（R1OUT）、13脚（R1IN）、14脚（T1OUT）作为第一数据通道。7脚（T2OUT）、8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）为第二数据通道5。第二部分是电荷泵电路部分。有4个电容和1、2、3、4、5、6引脚。作用是生成+12v和-12v两相反个电源。 第三部分就是供电部分。15脚GNG、16脚VCC（+5v）。 此处使用基本型MAX232作为89C51的串行数据通信。基本电路连接如图图2.2 RS232 接口4Fig2.2 RS232 interfacePCB板图电路连接方式如下图所示：图2.3 RS232电路板Fig.2.3 RS232 pcb24键盘操作部分介绍本课题是使用的通用的4*4的行列式键盘，这种键盘的规格是现在工业中比较通用的，其中包括了按键的多种功能的切换，能够很好的完成数据输出的功能，具体的样式如下表2.2 键盘Table 2.2 Keyboard789退格456点123线0确定圆矩形图2.4 键盘接口图Fig2.4 The interface of the keyboard在硬件实现方面采用的是按键操作，每个键就是一个行与列的交点，按键有两个端点，一端接行，另一端接列。键按下就是将会使两端点短路，使二者连通。有键按下则行与列连通。2. 5显示部分介绍使用通用的8段数码管，在安排具体数目的时候考虑到命令集的代码情况和命令的代码数目，应该在4个以上。因为通过uln2003进行位选，而此芯片能驱动的数码管的数目是7个，所以从节省芯片的角度考虑所以选用7个8字数码管作为显示区的部件。具体的硬件电路如图图2.5 显示接口Fig2.5 The interface of the display第三章 液晶显示终端DGUS屏介绍3.1 DGUS综述 DGUS是根据迪文K600+内核所设计的智慧型GUI系统软件，全称是DWIN Graphical Utilized Software，即迪文图形应用服务软件。而DGUS屏是一种液晶屏，它建立于该智慧型软件。该液晶屏并且是运用直接变量驱动显示方式，所有的操作都根据前期都已经配置好的变量文件，来显示不同于传统的LCM的根据指令和时序来控制显示。比起传统的LCM采用直接驱动显示方式，操作更为简单实用。此外运用DGUS进行人机界面的开发，运用PC机进行一些组态设计，把人机交互的过程和控制过程分开，可以大幅度降低用户单片机所需的代码量（因为只需要写点通过串口来读或写变量存储器的代码即可）。DGUS屏组态设计开发不同于常规的人机界面开发，DGUS屏拥有256M存储器，最大可以扩展到2GB。用户所要用的图形完全可以用一些PS图形处理软件来设计，DGUS屏都可以支持，即用户可以任意发挥创意来设计界面。软件平台是DGUS与传统的HMI最大的不同点，传统的HMI一般使用常规的软件系统，像是Andriod、Linux等等。而DGUS采用的是自身特有的，嵌入在硬件中的专用软件。其明显的特征有：（a）抗干扰的能力强，较为可靠性、稳定性也好；（b）不需要付版权费用，使得产品开发成本下降；（c）由于可以较好的保护用户的知识产权，就能有效地避免同行山寨的恶性竞争。在相比于传统的液晶屏和指令屏，DGUS 的本质是硬件化的GUI的 平台。它的典型特征就是开发质量高，二次开发门槛低，生产、维护简单，并且很容易在用户通用的硬件的平台上形成系列化产品6。DGUS软件架构如下：图3.1 DGUS 软件架构 Fig.3.1 DGUS software architecture 3.2 DGUS 屏的主要特点 DGUS 屏的主要特点如下： 执行时可以把 GUI 分成控件，并按页面来配置，变量直接控制控件显示； 用PC 的软件来配置控件文件（14.BIN），配置完后，下载到 DGUS 屏，假如用户要实现控件显示的相应改变，仅仅只需要串口改写变量值。比如，要在某个页面显示两位小数（35.00）的温度值，分两步开发完成：第一步设置：首先用迪文的PC组态开发软件，在需要设置的页面来添加一个数据变量控件，并设置好要显示的格式（显示颜色、单位、字体大小、数据类别、数据源）。在全部设置添加完毕后，通过SD卡把已生成的控件文件（14.BIN）下载到DGUS 屏。第二步运行：用户使用软件只进行定时或者参数变化时，通过串口把温度值刷新到对应的数据源地址， 当显示切换到所对应页面时，屏幕就会自动按照预先所设定显示格式来显示。 触摸屏或键盘录入过程，通过 PC 软件按照页面定义的触控文件（13.BIN）来控制，用户软件仅需要定时（或者参数改变时的串口中断触发）来读取录入变量值即可。 比如，要触摸输入显示两位小数，需要分两步开发完成： 第一步设置：首先用迪文的PC组态开发软件，在需要添加页面位置来添加一个变量数据录入控件，并设置好录入格式（数据类别、显示颜色、小数点长度、字体大小、数据源），在全部设置添加完毕后，借助SD卡把生成的控件文件（13.BIN）直接下载到 DGUS 屏。 第二步运行：当按到对应页面，并且按下触摸屏触发相应控件，DGUS 就会自动完成录入过程。也就是用户使用软件只需要定时（或者配置为录入完成自动串口下发给用户）查询录入值即可。 其它参数如下：1、拥有8 通道曲线趋势图存储器和56KB 变量空间，以及极快的变量显示反应速度； 2、拥有256 字节配置寄存器空间，串行命令来读取和写入，用于硬件控制和操作；3、拥有256MB（扩展到 1GB、2GB）Flash 存储器，以及海量图片、图标、字库存储、海量图片可用； 4、每个页面可以任意设置多个的触控控件和多达 128 个显示控件（支持显示控件叠加）。5、FAT32 文件格式，SD/SDHC 接口，可使用 SD 卡实现图片数据下载、DGUS 屏硬件参数的配置、软件升级，批量生产时更为方便，并且便于生产档案管理。 6、支持电容触摸屏、支持语音播放功能、可以在图片存储器空间构造高可靠性用户数据库；集成了触控蜂鸣器伴音功能、集成背光亮度调节、RTC（公历/农历）、背光自动待机； 集成的 DWIN OS 平台，其拥有丰富的指令，允许用户把代码放到 DGUS 屏上运行，方便了用户的二次开发，也提供了 DGUS 屏成为系统主控设备的可能性。 除此之外，迪文 OS 平台集成了常用通信协议处理（比如 Modbus 协议、DL/T645 电力抄表协议等）、数据存储（包括 Flash 数据库读写）、数学运算（包括 MAC、CRC）、串口外设（比如打印机）驱动、DGUS 进程控制等指令、串口通信，典型应用案例包括POS设备、电力抄表、票据打印、Modbus 总线管理等。 拥有迪文自主知识产权的软件设计和可靠的硬件平台，使得DGUS 屏不仅性能优越，而且运行也是可靠稳定的。通过RoHS和TUV CE认证。3.3 DGUS串口操作 串口的指令或者数据都是十六进制的格式；对于字型数据，总是采用高字节先传送（MSB） 方式。举例：0x4321传送时先传送0x43。用户界面的复杂程度决定了DGUS一个周期内能够传送的最大数据长度；另外DGUS屏在一个DGUS周期内最好不要接受超过4KB的数据；DGUS迪文屏的串口接收的FIFO是4KB，也就是可以传送至少4KB数据（约等于 230400-691200bps波特率连续发送）在1个DGUS周期（80/120/160/200mS）内。迪文DGUS屏使用全双工串口（UART）、异步。迪文DGUS屏的串口模式是8n1，即每个数据传送用10个位，即1个起始位， 1个停止位，8个数据位。可以通过SD卡来配置串口波特率。DGUS屏数据帧架构，如下表所述：表3.1 DGUS屏数据帧架构Table 3.1 DGUS screen data frame structure数据块12345定义帧头数据长度指令数据指令和数据的CRC校验数据长度211N说明CONFIG.TXT配置文件的R3:RA定义数据长度包括指令、数据和校验0x80-0x84CONFIG.TXT配置文件的R2.4决定是否启用举例5A A5058100 1020 243.4 DGUS软件开发流程迪文DGUS屏是采用直接变量驱动的显示方式，与传统的液晶显示模块通过指令或时序控制显示有所不同。事先设置好的变量配置文件将决定所有的显示和操作的工作。在用户应用时，用户采用两种不同的工作方式，将导致软件架构和二次开发难度完全不同。在某些小、中型电子工程项目应用中，当是由一些功能完善、相对独立的组件构成整个系统时， DGUS 屏可以直接被用户当成主机使用。用户还可以把DGUS屏和所相匹配的设备用485网络组成一个网络，用DWIN OS 二次开发平台来进行二次开发，开发用户的主控软件可以直接在 DGUS 屏上运行，来替代用户 CPU 的工作。总而言之，变量配置文件是DGUS 屏工作的基础，换一句话就是，使用PC软件（或其它绘图软件）设计完成变量配置文件的过程也就是DGUS屏开发的过程，基本的开发流程如下： 第1步：变量规划 在开发过程中可以使用 Excel 表格一排排来整理、记录好变量的分配，有利于将来的维护，修改和升级。 第2步：界面设计 利用PS辅助软件进行界面设计，比如进行整体背景界面，图标和字库的设计。在设计的过程中，为确保最终显示效果和设计效果一致，调色板系统切记设置为为65K色。第3步：界面配置 进行界面的配置可以使用迪文提供的工具软件来实现，来生成变量配置文件(14.BIN)和触控配置文件(13.BIN)。 第4步：测试修改 把刚才配置图片、文件、字库、图标库等借着SD卡下载到迪文DGUS屏，进行界面修改和测试。 把串口连上用户MCU系统，进行数据联调。 第5步：定版归档 定版后，把配置文件、图片、字库、图标库等DGUS屏涉及的文件保存在一张SD卡转生产即可。 如果不希望最终客户通过SD卡接口改变或者导出内部数据，可以对SD卡接口加密锁死(加密后用户必须保管好 SD卡的开锁密码，因为SD卡一旦锁死，没有开锁的密码，只能更换CPU才能使SD卡再次可以用)。 第四章 设计原理硬件及软件介绍4.1系统概述在对应用系统进行总体设计时，实际上一般需要统一考虑硬件设计和软件设计，并一起协同开发，一般而言，当系统硬件部分设计完成后，软件设计就清楚了。系统的软件设计是关于工具系统功能的。单片机软件的设计主要包含监控软件的设计和执行软件（完成各种实质性功能）的设计。单片机的软件设计通常要考虑一下几个方面：培养好的编程习惯，如子程序化、模块化等等，又便于修改和移植；根据软件功能的需求，将系统软件分为几干个相对独立的部分，设计出合理的整体体结构，使软件开发具有清晰、简捷和流程合理的特点；建立正确的数学模型。通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数；绘制程序流程图；合理分配系统的资源，包含定时器/计数器、中断源和端口、ROM、RAM、FLASH存储器等；为程序加入注释，提高可读性，实施软件工程；注意软件的抗干扰设计提高系统的可靠性。软件设计可以使用汇编语言、C语言和C51语言，并在编辑软件中将源程序生成目标代码，利用目标代码进行系统程序调试。本设计软件部分分为两块，一块为单片机软件编程，另一方面对液晶屏编程。总体硬件框图如下。4.2 89C51单片机软件设计4.2.1单片机串行通信介绍本设计采用异步串行通信。串行通信指的是将需要发送数据字符信息在一根线路上一位一位发送。串行通信的特点：一般而言，传输线只有一条，数据的传送控制比并行通信复杂。长距离传送信息时成本较低，且可以利用电话网等现成的设备。异步通信定义是通信的收发双方有各自的时钟来控制发送和接受的过程。为使双方的收发更加的协调，要求发送和接收设备的时钟尽量一致。异步通信的数据格式 ：图4.1 异步通信数据格式Fig.4.1 Asynchronous communication data format异步通信不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，但传输效率不高。串行通信的错误校验采用奇偶校验，在发送数据时，数据位尾随的1位为奇偶校验位（1或0）。在奇校验时，校验位“1”的个数和数据中“1”的个数之和应为奇数；在偶校验时，校验位“1”的个数和数据中“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。串行通信接口标准为RS-232C接口。RS-232C是1969年美国电子工业协会修订的RS-232C标准。RS-232C定义了数据通信设备（DCE）与数据终端设备（DTE）之间的物理接口标准7。机械特性为RS-232C接口规定要使用25针连接器，每一针有不同的定义。（阳头）表4.1 RS-232C标准接口主要引脚Table 4.1 RS-232C main pin standard interface插针序号信号名称功能信号方向1PGND保护接地2（3）TXD发送数据（串行输出）DTEDCE3（2）RXD接收数据（串行输入）DTEDCE4（7）RTS请求发送DTEDCE5（8）CTS允许发送DTEDCE6（6）DSRDCE就绪（数据建立就绪）DTEDCE7（5）SGND信号接地8（1）DCD载波检测DTEDCE20（4）DTRDTE就绪（数据终端准备就绪）DTEDCE22（9）RI振铃指示DTEDCE介绍完接口，再介绍单片机方面，80C51串行口的结构如下图所示 图4.2 80C51串行口的结构 Fig.4.2 89C51 The structure of the serial port 单片机有两个物理上独立的接收、发送缓冲器且拥有统一地址99H的SBUF；接收器是双缓冲结构 ；对于发送缓冲器而言，因为发送时CPU是主动的，所以不会产生重叠错误。89C51拥有许多与串行口相关的寄存器。 80C51串行口的控制寄存器 SCON 是一个特殊功能寄存器，是用以设定串行口的接收/发送控制、工作方式以及设置状态标志8： 表4.2 控制寄存器SCONTable.4.2 Control register位76543210字节地址：98HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式，如表4.3所示：表4.3 串行口工作方式Table 4.3 Serial port worksSM0SM1方式说明波特率000移位寄存器/1201110位异步收发器（8位数据）可变10211位异步收发器（9位数据）/64或/3211311位异步收发器（9位数据）可变 PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关 ,如表4.4所示：表4.4 寄存器PCONTable.4.4 Register PCON位76543210字节地址：97HSMODPCON SMOD（PCON.7）是波特率倍增位。在串行口的前三个方式时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率可以提高一倍9。复位时，SMOD=0。本设计采用方式1，方式1是10位数据的异步通信口。RXD为数据接收引脚，TXD为数据发送引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中1位起始位，1位停止位，8位数据位。图4.3 10位数据的异步通信Fig.4.3 10 The asynchronous communication of data方式1输出图4.4 方式1输出Fig.4.4 Methods one output方式1输入图4.5 方式1输入Fig.4.5 Methods one input当用软件将REN置为1时，那么接收器选择波特率的16倍速率来采样RXD引脚电平。当检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，说明起始位有效。移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。当RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位为1）时，将接收到的9位数据的前8位数据装入接收SBUF，第9位（停止位）进入RB8，并置RI=1，向CPU请求中断10。方式1的波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率）当T1作为波特率发生器时，最典型用法是使T1工作在自动再装入的8位定时器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以启动定时器）。这时溢出率取决于TH1中的计数值。 T1 溢出率 = fosc /12256 （TH1）在单片机的应用中，常用的晶振频率为12MHz和11.0592MHz。4.2.2单片机数码管软件设计介绍 数码显示分为共阴和共阳两种。本设计采用共阴方式显示。共阴显示表如下所示:表4.5 共阴显示表Table 4.5 A total of yin display tables输入的十六进制0x3f0x06 0x5b0x4f 0x66 0x6d数码管显示的数012345输入的十六进制0x7d0x070x7f0x6f0x770x7c数码管显示的数6789AB输入的十六进制0x390x5e0x79 0x710x00数码管显示的数CDEF无显示 LED显示器工作方式分两种，一种是静态显示方式，另一种是动态显示方式。静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。动态显示是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线来控制哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用人眼视觉暂留作用和发光管的余辉，使人的感觉是各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些11。程序见附录。4.2.3单片机编程软件本设计的单片机编程软件为Keil uvision4。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。其软件界面如下: 4.6 Keil软件界面 Fig.4.6 Keil Software interface串行口设置工作之前，需要对其进行初始化。具体步骤如下：确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；1、计算T1的初值，根据初值装载TH1、TL1；2、启动T1（编程TCON中的TR1位）；3、确定串行口控制（编程SCON寄存器）；4、在中断方式工作时，串行口要进行中断设置，即编程IE、