基于華大Cortex-M0+內(nèi)核芯片實(shí)現(xiàn)段碼式LCD液晶顯示屏的設(shè)計(jì)

1.項(xiàng)目介紹

不管是LED數(shù)碼管，還是段碼式LCD液晶顯示屏，在顯示上都是由各個(gè)段位組合顯示成我們想要的字符的。本項(xiàng)目中采用的是4位段碼式LCD顯示屏，每一位由A~G共7個(gè)段位組成，另外還有P1~P4共4個(gè)點(diǎn)段位。為了實(shí)現(xiàn)在顯示程序上的可移植性和通用性，本項(xiàng)目通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式結(jié)合驅(qū)動(dòng)LCD顯示芯片內(nèi)部RAM的操作方法，給出一種既適合LED數(shù)碼管，也適合段碼式LCD液晶顯示屏的程序設(shè)計(jì)方法。

2.開(kāi)發(fā)環(huán)境

軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境：Keil MDK 5.25，HC32005_SDK

硬件設(shè)計(jì)軟件：立創(chuàng)EDA

3.硬件設(shè)計(jì)

3.1.原理圖設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)上使用了華大的Cortex-M0+內(nèi)核的HC32F005C6PA作為主控芯片，整個(gè)系統(tǒng)電壓工作在3.3V~5V之間，簡(jiǎn)單的電源設(shè)計(jì)和復(fù)位電路，使用內(nèi)部24MHz晶振，通用的SWD在線調(diào)試和下載接口，在硬件外圍電路上省了不少的空間。4個(gè)用戶自定義按鍵、2個(gè)串口全部引出，一個(gè)連接SP232芯片進(jìn)行RS-232通訊，另一個(gè)直接引出TTL作調(diào)試監(jiān)控用、還有一個(gè)4位的LCD段碼式液晶屏，使用TM1621驅(qū)動(dòng)芯片，作為顯示接口。

3.2.PCB設(shè)計(jì)

3.3.焊接調(diào)試

3.4.華大MCU初次使用，調(diào)試體會(huì)

4.程序設(shè)計(jì)

4.1.TM1621驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

TM1621芯片內(nèi)部帶有靜態(tài)顯示內(nèi)存（RAM），RAM以32*4位格式存儲(chǔ)所顯示的數(shù)據(jù)。RAM的數(shù)據(jù)直接映像到LCD驅(qū)動(dòng)器，也就是說(shuō)可以通過(guò)修改RAM的數(shù)據(jù)內(nèi)容，來(lái)修改液晶屏顯示的內(nèi)容。對(duì)應(yīng)的COM和SEG所對(duì)應(yīng)的RAM映像圖可以參考TM1621的數(shù)據(jù)手冊(cè)。對(duì)于TM1621我們有4個(gè)基礎(chǔ)的主要函數(shù)，分別如下所述：

4.1.1.void TM1621_Write（uint16_t value， uint8_t length），這是TM1621最底層的函數(shù)， 是將value這個(gè)數(shù)據(jù)的高length個(gè)bit位寫(xiě)入到TM1621芯片內(nèi)部，例如：

TM1621_Write（0x8020/*0b 1000 0000 0010 0000*/， 0x0C）; // SYS_EN，將0x8020這個(gè)數(shù)值的高12位寫(xiě)入到TM1621芯片

4.1.2.void TM1621_UpdateRAM（void），更新TM1621顯示RAM，將全局?jǐn)?shù)組暫存儲(chǔ)的RAM數(shù)據(jù)統(tǒng)一一次性的更新到TM1621芯片內(nèi)，使用的是TM1621的WRITE命令，命令概述詳見(jiàn)TM1621數(shù)據(jù)手冊(cè)。

4.1.3.void TM1621_ModifyRAM（uint8_t index， uint8_t bit， uint8_t flag），修改TM1621顯示RAM，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法確認(rèn)修改的TM1621顯示RAM的下標(biāo)和位下標(biāo)，flag是置位和清除的操作標(biāo)志。統(tǒng)一修改完成后，需要調(diào)用TM1621_UpdateRAM函數(shù)更新TM1621的顯示RAM，更新液晶屏顯示。

4.1.4.void TM1621_Init（void），TM1621芯片初始化配置操作，詳見(jiàn)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明。

4.2.顯示設(shè)計(jì)

4.2.1.定義顯示字符和段位的映射表，如下代碼給出了38個(gè)常用的顯示字符：

typedef struct

{

char ch; /*字符索引*/

uint8_t segment［8］; /*字符對(duì)應(yīng)的段編碼*/

} DIGITRON_STRUCT;

const DIGITRON_STRUCT DIGITRON_TABLE［38］ =

{

{‘ ’， {0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0}}，

{‘0’， {1， 1， 1， 1， 1， 1， 0， 0}}，

{‘1’， {0， 1， 1， 0， 0， 0， 0， 0}}，

{‘2’， {1， 1， 0， 1， 1， 0， 1， 0}}，

{‘3’， {1， 1， 1， 1， 0， 0， 1， 0}}，

{‘4’， {0， 1， 1， 0， 0， 1， 1， 0}}，

{‘5’， {1， 0， 1， 1， 0， 1， 1， 0}}，

{‘6’， {1， 0， 1， 1， 1， 1， 1， 0}}，

{‘7’， {1， 1， 1， 0， 0， 0， 0， 0}}，

{‘8’， {1， 1， 1， 1， 1， 1， 1， 0}}，

{‘9’， {1， 1， 1， 1， 0， 1， 1， 0}}，

{‘A’， {1， 1， 1， 0， 1， 1， 1， 0}}，

{‘b’， {0， 0， 1， 1， 1， 1， 1， 0}}，

{‘c’， {0， 0， 0， 1， 1， 0， 1， 0}}，

{‘C’， {1， 0， 0， 1， 1， 1， 0， 0}}，

{‘d’， {0， 1， 1， 1， 1， 0， 1， 0}}，

{‘E’， {1， 0， 0， 1， 1， 1， 1， 0}}，

{‘F’， {1， 0， 0， 0， 1， 1， 1， 0}}，

{‘g’， {1， 1， 1， 1， 0， 1， 1， 0}}，

{‘H’， {0， 1， 1， 0， 1， 1， 1， 0}}，

{‘h’， {0， 0， 1， 0， 1， 1， 1， 0}}，

{‘i’， {0， 0， 1， 0， 0， 0， 0， 0}}，

{‘I’， {0， 0， 0， 0， 1， 1， 0， 0}}，

{‘J’， {0， 1， 1， 1， 1， 0， 0， 0}}，

{‘l’， {0， 0， 0， 0， 1， 1， 0， 0}}，

{‘L’， {0， 0， 0， 1， 1， 1， 0， 0}}，

{‘n’， {0， 0， 1， 0， 1， 0， 1， 0}}，

{‘o’， {0， 0， 1， 1， 1， 0， 1， 0}}，

{‘O’， {1， 1， 1， 1， 1， 1， 0， 0}}，

{‘P’， {1， 1， 0， 0， 1， 1， 1， 0}}，

{‘q’， {1， 1， 1， 0， 0， 1， 1， 0}}，

{‘r’， {0， 0， 0， 0， 1， 0， 1， 0}}，

{‘S’， {1， 0， 1， 1， 0， 1， 1， 0}}，

{‘t’， {0， 0， 0， 1， 1， 1， 1， 0}}，

{‘u’， {0， 0， 1， 1， 1， 0， 0， 0}}，

{‘U’， {0， 1， 1， 1， 1， 1， 0， 0}}，

{‘y’， {0， 1， 1， 1， 0， 1， 1， 0}}，

{‘-’， {0， 0， 0， 0， 0， 0， 1， 0}}，

};

4.2.2.定義段位的組成關(guān)系，如下給出了顯示一位字符所需要的一個(gè)段組合，這些定義可以參照段碼式LCD液晶屏的PIN引腳關(guān)系定義：

const char DISPLAY_DIGIT_TABLE［4］［7］［3］ =

{

{“1A”， “1B”， “1C”， “1D”， “1E”， “1F”， “1G”}，

{“2A”， “2B”， “2C”， “2D”， “2E”， “2F”， “2G”}，

{“3A”， “3B”， “3C”， “3D”， “3E”， “3F”， “3G”}，

{“4A”， “4B”， “4C”， “4D”， “4E”， “4F”， “4G”}，

};

const char DISPLAY_POINT_TABLE［4］［3］ =

{

“P1”， “P2”， “P3”， “P4”

};

直白了說(shuō)，就是我要在第一位上顯示一個(gè)‘8’這個(gè)字符，那這個(gè)字符肯定是由“1A”， “1B”， “1C”， “1D”， “1E”， “1F”， “1G”這7個(gè)段位組合顯示而成的。

4.2.3.定義段碼式LCD液晶屏PIN引腳關(guān)系與TM1621驅(qū)動(dòng)芯片顯示RAM的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，如下代碼所示：

const char LCD_CS_TABLE［4］［32］［3］ =

{

{“1F”，“1A”，“2F”，“2A”，“3F”，“3A”，“4F”，“4A”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”}，

{“1G”，“1B”，“2G”，“2B”，“3G”，“3B”，“4G”，“4B”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”}，

{“1E”，“1C”，“2E”，“2C”，“3E”，“3C”，“4E”，“4C”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”}，

{“P1”，“1D”，“P2”，“2D”，“P3”，“3D”，“P4”，“4D”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”，“ ”}，

};

這個(gè)數(shù)組的每一行對(duì)應(yīng)著一個(gè)COM，每一列對(duì)應(yīng)著一個(gè)SEG，這樣一個(gè)數(shù)據(jù)就直接映射成TM1621顯示RAM中的每一個(gè)BIT位;但需要注意的是，這個(gè)數(shù)據(jù)是需要根據(jù)原理圖的COM和SEG引腳的設(shè)計(jì)而定的;本項(xiàng)目在硬件設(shè)計(jì)上段碼式LCD液晶的COM0~COM3分別對(duì)應(yīng)的也是TM1621驅(qū)動(dòng)芯片的COM0~COM3，所以在行的對(duì)應(yīng)關(guān)系上與段碼式LCD液晶屏PIN引腳關(guān)系保持一致，如果順序不一致，那在數(shù)組的行順序要也要做相應(yīng)的對(duì)應(yīng)排序;SEG段的數(shù)組對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)計(jì)和COM段的思想是一樣的。

4.2.4.void DISPLAY_SearchCS（const char *str， uint8_t *com， uint8_t *seg），這是最關(guān)鍵的一個(gè)函數(shù)，結(jié)合硬件電路設(shè)計(jì)，查找某個(gè)顯示字符對(duì)應(yīng)的每一個(gè)段編碼在TM1621顯示RAM的下標(biāo)和位下標(biāo)。

4.2.5.void DISPLAY_Digit（uint8_t index， char ch， uint8_t blink， uint8_t flag），這是位顯示函數(shù)，index是位下標(biāo)，ch是需要顯示字符，blink是閃爍標(biāo)志，flag是刷新標(biāo)志;通過(guò)這個(gè)函數(shù)，我們可以調(diào)用DISPLAY_Digit（0， ‘8’， 0， 1）;在第一個(gè)位置上顯一個(gè)不閃爍的8字。

5.程序移植性和通用性

在相同硬件驅(qū)動(dòng)的情況下，對(duì)應(yīng)不同設(shè)計(jì)的段碼式LCD，我們只需要根據(jù)段碼式LCD液晶屏PIN引腳關(guān)系，再結(jié)合硬件原理圖電路設(shè)計(jì)，修改LCD_CS_TABLE數(shù)組即可實(shí)現(xiàn)如上顯示功能。