字模显示的设计

1、字模显示的设计物电学院 电子（职教）专业 2013级 李逸 黄艺 郭康红指导教师 何传红摘要：基于Keil for ARM集成开发环境，设计了一种以单片机STM32F103VDT6为核心，外接25颗矩阵按键和诺基亚5110液晶屏幕显示系统，可以在屏幕任意位置实现字符显示和图形显示功能。该系统操作便捷，界面友好，具有功耗低、速度快、性价比高等优点。关键词：STM32F103VDT6；矩阵键盘；诺基亚51101 绪论1.1选题背景随着社会的不断发展，人们对终端显示器的要求越来越高，体积小、重量轻、功耗低、清晰度高的LCD显示器无疑成为大家心中理想的选择。与传统的CRT相比，基于单片机的LCD显示系

2、统具有硬件结构简单、控制方便、成本低等优点，在现代嵌入式系统中已得到广泛的运用。本文设计了一种基于单片机STM32F103VDT6、25颗矩阵按键和诺基亚5110液晶屏幕显示系统，可以实现字符、图形的显示。1.2目的和意义计算机中信息的编码在计算机中，各种信息都是以二进制编码的形式存在的；也就是说，不管是文字、图形、声音、动画，还是电影等各种信息，在计算机中都是以0和1组成的二进制代码表示的；计算机之所以能区别这些信息的不同，是因为它们采用的编码规则不同。这也就告诉我们，信息在计算机中的二进制编码是一个不断发展的、高深的、跨学科的知识领域。为方便汉字输入而形成的汉字编码为输入码，属于汉字的外码

3、，输入码因编码方式不同而不同，是多种多样的。为显示和打印输出汉字而形成的汉字编码为字形码，计算机通过汉字内码在字模库中找出汉字的字形码，实现其转换。2 设计软件2.1 Keil uVision42009年2月发布Keil uVision4，Keil uVision4引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，还添加了一些其他新功能。2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealView MDK开发工

4、具中集成了最新版本的Keil uVision4，其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。最新的Keil uVision4 IDE，旨在提高开发人员的生产力，实现更快，更有效的程序开发。uVision4引入了灵活的窗口管理系统，能够拖放到视图内的任何地方，包括支持多显示器窗口。uVision4在Vision3 IDE的基础上，增加了更多大众化的功能。 多显示器和灵活的窗口管理系统 系统浏览器窗口的显示设备外设寄存器信息 调试还原视图创建并保存多个调试窗口布局 多项目工作区简化与众多的项目2.2 Altium Designer6.9Altium Designer 是原Protel软件开发商

5、Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。目前最高版本为：Altium Designer 15.0.7 Build 36915电路设计自动化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。如电路原理图（Schematic）的绘制、印刷电路板（PCB）文件的制作、执行

6、电路仿真（Simulation）等设计工作。随着电子科技的蓬勃发展，新型元器件层出不穷，电子线路变得越来越复杂，电路的设计工作已经无法单纯依靠手工来完成，电子线路计算机辅助设计已经成为必然趋势，越来越多的设计人员使用快捷、高效的CAD设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板图的设计，打印各种报表。Altium Designer 除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌

7、入式设计集成在一起。 由于Altium Designer 在继承先前Protel软件功能的基础上，综合了FPGA设计和嵌入式系统软件设计功能，Altium Designer 对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。主要功能：1 原理图设计2 印刷电路板设计3 FPGA的开发4 嵌入式开发5 3D PCB设计3 设计硬件我们设计的系统主要由单片机STM32F103VDT6、25颗矩阵按键、诺基亚5110液晶屏幕显示、电源模块和通信接口组成。系统方框图如图1所示。电源模块诺基亚5110液晶屏幕显示单片机STM32F103VDT6通信接口5*5矩阵图1 系统方框图系统电源部分可以使用5 V电源端口供

8、电，再通过3.3 V稳压得到单片机与LCD显示模块所需电源。单片机采用ST公司的芯片STM32F103VDT6，55矩阵键盘作为系统的输入设备，采用诺基亚5110液晶屏幕显示模块作为系统的显示部分。单片机系统通过处理键盘输入数据后，根据不同的情况对显示屏发出不同的操作指令。3.1 单片机STM32F103VDT6 STM32F103VDT6是一款基于ARM 32位的Cortext M3内核的单片机，2.03.6 的宽电压供电范围，CPU工作频率最大可达72 MHz，具有单周期的乘法指令和硬件除法，以及优先级可编程的中断系统。同时它还具有64 KB的Flash存储器与20 KB的SRAM存储器，

9、另外还集成了非常丰富的片内外设，如看门狗、定时器、GPIO口、DMA控制器、ADC、UART、SPI接口、IIC接口等，具有成本低、速度快、性价比高等优点。3.2诺基亚5110模块该模块为84*48的点阵LCD，可以显示4行汉字；由于采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有9条。支持多种串行通信协议，传输速率高达4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间。可通过导电胶连接模块与印制板，而不用电缆连接，用模块上的金属钩可将模块固定到印制板上，因而非常便于安装和更换。LCD控制器/驱动芯片已绑定到LCD晶片上，模块的体积很小；采用低电压供电，正常显示时

10、的工作电流在200uA,且具有掉电模式。4 程序设计4.1 字模软件在LCD显示屏上显示字符、汉字、图片，必然离不开字模软件，本次采用字模软件是我们最熟悉的PCtoLCD2002完美版，它功能非常强大，可自定义数字、汉字、图片的像素点大小，导入素材生成字模或者选择像素点生成字模等。根据诺基亚5110LCD相关资料。4.1.1文字取模长宽比：12*12点阵格式：阴码取模走向：逆向 取模方式：列行式4.2 程序设计由于程序比较复杂，此处仅对核心部分做说明：按键部分首先检测是否有按键按下，如果有按键按下，蜂鸣器发声，检测是哪一个按键按下，然后执行相应按键的程序。按键1按下，LCD显示的是设定的主页，

11、程序直接是输出字符串，调用对应的字符串显示函数显示，即设定的字符串就是显示的字符。程序如下：插入程序5 设计结果5.1 正、反面 （a） 正面 （b） 反面5.2显示结果黄艺20130511123郭康红20130511124李逸20130511104 6 结束语STM32F103VDT6是一款高性能的单片机，诺基亚5110液晶屏幕硬件接口简单，所占用单片机的I/O口资源非常少，单片机有足够的硬件资源供其他外设使用，显示系统可以作为其他嵌入式系统的一部分，运用于不同的显示场合；系统的程序设计采用的是C语言，其移植性非常好，模块化的设计思想可以在系统中灵活地扩展其他功能，满足不同的显示要求。参考文献：1 戴军建，张传胜. 基于STM32的人机接口与实现A.长春工业大学学报,2012.12.33（6）:672-6752 万永波，张根宝，田泽. 基于ARM的LCD控制器的配置与编程应用J.计算机工程与设计,2007.28（5）：1196-11983 王立文. 智能仪器中液晶显示器的汉字显示方法J.液晶与显示,2011.26（6）：785-7884 李晓林，苏淑靖，许鸥，牛昱光主编.单片机原理与接口技术（第3版）.北京电子工业出版社。5 韩敬海，王蕊.Cortext-M3开发技术与实现M.西安：西安电子科技大学出版社