一種基于MC9S08GT60單片機的LCD顯示菜單設計

　　摘要：為了在無(wú)線(xiàn)警報系統上實(shí)現數據輸入、顯示及存儲等屏幕顯示功能，提出了基于4*4個(gè)鍵盤(pán)交互的LCD顯示多屏菜單設計方法。以ARM CortexTM-M0內核的微處理器為主控芯片，結合點(diǎn)陣液晶模塊HTM12864進(jìn)行C語(yǔ)言程序系統設計。對菜單數據項和功能函數進(jìn)行獨立設計，使菜單顯示窗口化，并為每個(gè)窗口配置一個(gè)按鍵處理的回調函數來(lái)實(shí)現窗口切換。系統運行結果表明，該方法實(shí)現簡(jiǎn)單，占用內存少，操作界面簡(jiǎn)便，達到設計方法的目的。

　　隨著(zhù)人們對生活質(zhì)量要求的提高，“智能家居”已經(jīng)走入了我們的生活中。智能家居是以住宅為平臺，兼備建筑、網(wǎng)絡(luò )通信、計算機技術(shù)、設備自動(dòng)化，集系統、結構、服務(wù)、管理為一體的安全、舒適、健康的居住環(huán)境。家居報警系統是智能家居系統的一個(gè)重要組成部分，實(shí)現智能家居環(huán)境下的安防智能化，人機交互界面美觀(guān)可靠，操作方便等是安防系統發(fā)展的趨勢。

　　無(wú)線(xiàn)警報系統利用無(wú)線(xiàn)通信和傳感技術(shù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )采集家庭內的信息，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信將異常情況及時(shí)傳輸給用戶(hù)或保安人員，用戶(hù)遠程操作，實(shí)現遠程防火防盜警報。本文介紹在智能無(wú)線(xiàn)警報系統中實(shí)現多級菜單功能，方便設置和操作。

　　在傳統的多級菜單的實(shí)現辦法上，文獻提出兩點(diǎn)改進(jìn)：把菜單項數據與功能程序分開(kāi)和復用菜單項。文獻提出了一種基于單片機系統的多級菜單模塊化編程方法，使得程序編寫(xiě)效率較高，軟件維護簡(jiǎn)單。文獻提出基于飛思卡爾單片機MC9S08GT60控制的LCD人機界面方案，實(shí)現了數據通信、字符顯示以及波形監測等功能。文獻采用一鍵多義的非編碼制鍵盤(pán)用標記轉移算法，設計出基于4個(gè)鍵盤(pán)交互的多屏菜單系統。

　　鑒于之前的改進(jìn)及設計方法，獨立LCD顯示模塊，引入菜單窗口化的設計方法，使菜單項數據和函數功能完全分離，在菜單窗口下分行顯示菜單項，同時(shí)完善LCD顯示與鍵盤(pán)處理交互方法。為智能無(wú)線(xiàn)警報器設計開(kāi)發(fā)4 x 4鍵盤(pán)與128x64圖形點(diǎn)陣LCD模塊交互的程序，在不同菜單窗口下，通過(guò)函數指針調用不同的按鍵處理函數，實(shí)現不同菜單窗口之間的切換。具有多級菜單顯示結構，可完成分級菜單顯示、參數設置及存儲等常用功能，而且操作方便快捷。

　　1 智能無(wú)線(xiàn)警報系統結構

　　智能無(wú)線(xiàn)警報系統結構如圖1所示，主要由單片機控制模塊、GSM通信模塊、無(wú)線(xiàn)傳感器接收模塊、LCD模塊、電源模塊等組成。

　　各個(gè)模塊簡(jiǎn)介：MCU：主控芯片，實(shí)現與各模塊之間進(jìn)行數據交換和過(guò)程控制。GSM模塊：提供GSM通信功能，支持語(yǔ)音和短信收發(fā)，SPK和MIC由GSM模塊處理，MCU不需要參與，GSM模塊通過(guò)UART串口與MCU通信，完成警報信息的發(fā)送、接收控制和語(yǔ)音通信功能;Buzzer：蜂鳴器，警報時(shí)產(chǎn)生蜂鳴聲;Siren：警笛，警報時(shí)參數警笛聲;ASK433模塊：接收433Mhz警報信息;Key：包括矩形鍵盤(pán)和各類(lèi)功能按鍵，用于用戶(hù)密碼的輸入、各類(lèi)設置和緊急警報等;LCD顯示：采用132*64液晶顯示模塊，通過(guò)SPI與MCU通信，可通過(guò)鍵盤(pán)完成對警報手機的設置和更改，并將設置和更改數據存儲，實(shí)現輸入數據、顯示、存儲參數等功能。

　　2 LCD模塊總體設計

　　2.1 軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

　　本系統使用的主控芯片為新唐的NUC100，該芯片是32位內嵌ARM Cortex-M0內核的微控制器，運行頻率可達50MHz，內建128K字節的Fla sh存儲器，4K/8K/16K字節內建SRAM和4K字節用于存儲ISP引導代碼的ROM。另外還有豐富的外設，如定時(shí)器，看門(mén)狗定時(shí)器，RTC，RDMA，UART，SPI/MICROWIRE，I2C，IS，PWM定時(shí)器，豐富的GPIO，PS2，12位ADC，模擬比較器，低電壓復位控制盒欠壓檢測功能。按鍵類(lèi)型為4*4的矩陣，即0～9，*，#，OK，↑， ↓，DEL鍵。本系統使用的LCD顯示屏的類(lèi)型為HTM13264，分辨率是132*64的，顯示類(lèi)型為點(diǎn)陣，數據輸入方式為SPI。

　　軟件編譯環(huán)境為Keil μVision4編譯器，μVision4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器、調試器等，提供一個(gè)單純統一的環(huán)境，可以快速的編輯、仿真和調試程序。通過(guò)μVision4的工具條，就可以實(shí)現絕大多數調試和編輯的功能。

　　2.2 LCD菜單顯示需求分析

　　根據該系統菜單的設計，LCD屏幕分四行顯示，每行可以允許顯示8個(gè)漢字字符，16個(gè)英文字符，如圖2所示第一行是狀態(tài)欄，顯示感應器注冊、通信模塊信號量和電池電量，其他三行根據不同場(chǎng)景顯示不同的內容，所有設置項目分三級菜單。

　　2.3 LCD菜單顯示原理

　　菜單顯示設計主要分為按鍵處理和菜單窗口兩部分，主要原理是在主程序中設置一個(gè)按鍵處理程序，各菜單窗口利用統一的按鍵接口函數對按鍵處理程序中的按鍵函數指針進(jìn)行重定向設定，使得按鍵處理程序能夠指向各菜單窗口。每次按鍵操作完畢，均回到主程序。

　　2.3.1 菜單窗口實(shí)現方法

　　除狀態(tài)欄外，將其他所有需要顯示的菜單內容窗口化，即空閑窗口，第一級菜單窗口，第二級菜單窗口，第三級菜單窗口，之外還需要增加提示窗口。以窗口為單位來(lái)顯示，可以簡(jiǎn)化進(jìn)入、返回操作的處理。細化窗口下的顯示，即將每個(gè)窗口分為三行顯示，每行的顯示內容根據上級窗口的ID來(lái)定義。為每個(gè)窗口配置一個(gè)按鍵處理回調函數，在收到按鍵中斷后，交由回調函數處理當前的窗口上的回調函數。

　　2.3.2 行顯示實(shí)現方法

　　顯示行的類(lèi)型應該分為可編輯字符型，可編輯密碼型和不可編輯類(lèi)型。行的顯示是包含在窗口中的，需要為窗口創(chuàng )建一個(gè)顯示行的棧，或者是一個(gè)顯示數組，用來(lái)支撐列表式的顯示方式。

　　2.3.3 窗口進(jìn)入、退出規則

　　如圖3所示，為空閑界面下進(jìn)入其他菜單的處理規則，其他窗口的處理于此類(lèi)似。所有非編輯窗口都做超時(shí)處理，超時(shí)后都要返回到空閑界面。窗口返回時(shí)，返回到上一窗口的進(jìn)入位置。