便攜式儀表液晶顯示及按鍵電路的設計

1．引言
LCD液晶顯示器(Liquid Crystal Display)具備低耗電量、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，目前已經(jīng)漸漸取代了傳統的顯示裝置，在各種儀表上被廣泛使用。為了方便和計算機聯(lián)機使用，通常將LCD驅動(dòng)電路組合成模塊，因此又稱(chēng)為L(cháng)CM或LCDM(LCD module)。由于上述特點(diǎn)，使得液晶顯示器的使用范圍廣泛。本論文著(zhù)重闡述如何用單片機來(lái)識別常用的4*4行列式非編碼鍵盤(pán)及驅動(dòng)LCM的顯示。
2．系統硬件設計
液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線(xiàn)路板、背光源、結構件等裝配在一起的組件。英文名稱(chēng)叫“LCD Module”，簡(jiǎn)稱(chēng)“LCM”，中文稱(chēng)為“液晶顯示模塊”。常見(jiàn)的液晶顯示模塊有數顯模塊、點(diǎn)陣字符液晶模塊和點(diǎn)陣圖形液晶模塊三種。本設計采用點(diǎn)陣字符液晶模塊，目前常用的有16*1、16*2、20*2、40*2等字符模組，但是都具有相同的輸入輸出界面。本設計選用16*1的字符模組。字符LCD模塊的控制器主要為日立公司的HD44780及其替代集成電路，驅動(dòng)器為HD44100及其替代的兼容集成電路。
16*1 LCM的內部結構可分為：LCD控制器、LCD驅動(dòng)器、LCD顯示裝置三個(gè)部分，如圖1所示。

其特性如下：
(1)+5V電壓，反視度(明暗對比度)可調整。
(2)內含振蕩電路，系統內含重置電路。
(3)提供各種控制命令，如清除顯示器、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。
(4)數據顯示用DDRAM共有80個(gè)字節。
(5)字符發(fā)生器CGROM有160個(gè)5*7點(diǎn)陣字型。
(6)字符發(fā)生器CGRAM可由使用者自行定義8個(gè)5*7的點(diǎn)陣字型。
鍵盤(pán)是一組鍵的組合，它是各種儀表中最常用的輸入設備。操作人員可通過(guò)鍵盤(pán)輸入數據或命令，實(shí)現簡(jiǎn)單的人機對話(huà)。.在單片機應用系統中，有的是單個(gè)按鍵，有的是矩陣式的按鍵，即行列式按鍵。按鍵是一種常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)，常態(tài)時(shí)按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合。鍵盤(pán)分編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)上閉合鍵的識別由專(zhuān)門(mén)的硬件譯碼器實(shí)現，并產(chǎn)生鍵編號或鍵值的稱(chēng)編碼鍵盤(pán)，如BCD碼鍵盤(pán)和ASCII碼鍵盤(pán)等；靠軟件識別按鍵狀態(tài)的稱(chēng)為非編碼鍵盤(pán)。在一般的單片機系統中，大多采用非編碼鍵盤(pán)。
非編碼鍵盤(pán)又分為獨立式非編碼鍵盤(pán)和行列式非編碼鍵盤(pán)兩種。獨立式非編碼鍵盤(pán)又分為中斷方式和查詢(xún)方式兩種；行列式非編碼鍵盤(pán)分為程序掃描工作方式、定時(shí)掃描工作方式和中斷掃描工作方式。掃描方式又分為掃描法和線(xiàn)反轉法。本設計采用的是行列式非編碼鍵盤(pán)，采用掃描工作方式。
目前電子業(yè)所使用的單片機有MCS-51系列、PIC系列、AVR系列等系列，較早出現的就是51系列的了，考慮到選材的方便、成本及與液晶顯示器的配合，所以本設計選用的是使用非常普及的MCS-51系列中的ATMEL89C51。
依據系統分析及實(shí)現功能，硬件小系統方框圖如圖2所示：

依據系統分析及實(shí)現功能，硬件小系統電路圖如圖3所示：