基于OLED顯示模塊VGG12864G和單片機實現煙葉烘烤自控系統(tǒng)的設計

引言

近年來，智能控制已經廣泛應用于煙葉烘烤系統(tǒng)中。由于烘烤自控系統(tǒng)通常在高溫、甚至夏日強光環(huán)境下運行，并且煙葉烘烤工藝復雜，烘烤過程數據需要在信息提示下進行人工設定，所以系統(tǒng)需要一種具備高亮度，含有文字顯示功能的顯示終端。目前，煙葉烘烤自控系統(tǒng)一般采用的數碼管或LCD顯示方式，均不能完全滿足系統(tǒng)需求。針對這般現狀，本文提出了一種新方案，即將有機發(fā)光顯示OLED （Organic Light Emitting Display）顯示器嵌入煙葉烘烤自控系統(tǒng)，從而很好地解決了當前煙葉烘烤自控系統(tǒng)存在的迫切問題。OLED是最具發(fā)展前景的新一代顯示技術，與LCD顯示技術相比，OLED具有超輕薄、高亮度、廣視角、自發(fā)光、響應速度快、適應溫度范圍寬、抗震強、功耗低以及可實現柔軟顯示等優(yōu)越性能。為此，本文闡述了煙葉烘烤自控系統(tǒng)的結構原理和OLED顯示模塊VGG12864G—S002的功能，詳細介紹了該模塊基于單片機W78E54B控制的電路設計及編程方法。

1、系統(tǒng)結構

煙葉烘烤自控系統(tǒng)的結構框圖如圖1所示。按照傳統(tǒng)的烘烤工藝，自控系統(tǒng)采集的數據包括干濕球兩個傳感器參數，整個煙葉烘烤過程控制都圍繞烘烤房內的溫度和濕度展開。天窗和地窗是烤房內的濕度控制設備，每個巡檢周期動作一次，由于電機驅動電路對系統(tǒng)具有較強的干擾，為了提高系統(tǒng)抗干擾能力，系統(tǒng)設計了光電耦合隔離電路。由于烤房內的溫度存在垂直梯度差，故烤房必須設有熱風循環(huán)風機，風機轉動用以形成空氣對流，使溫度達到相對均衡。烤房熱源來自于燒煤，煤爐風機輸送的進風量決定了煤的燃燒程度，而系統(tǒng)通過對煤爐風機的轉速調控來實現對烤房內溫度的控制。此外，系統(tǒng)還配備了報警裝置，當烘烤過程出現異常時，它可提示工作人員采取相應措施。實時時鐘可不僅記錄系統(tǒng)烘烤時間，而且可為控制外設提供分鐘中斷信號。通常一次完整的煙葉烘烤過程將持續(xù)近120個小時。為了避免斷電導致系統(tǒng)停止運作，系統(tǒng)配有備用干電池及數據保護電路，以確保連續(xù)性烘烤。為提高溫度控制的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)還采用單總線數字式溫度傳感器。看門狗電路可以在意外死機時，使系統(tǒng)恢復正常運轉。顯示器及鍵盤是人機交互的必要設備，錄入烘烤過程中的數據和讀取烘烤信息都需通過顯示器，因此顯示設備的性能對本系統(tǒng)起著至關重要的作用。

2、OLED模塊

VGGl2864G—S002是維信諾公司最新推出的一個OLED單色128x64點陣且具有高亮度、高對比度的顯示器模塊。模塊內部集成的控制器芯片SSDl303包括行列驅動模塊、電源控制模塊、GDDRAM（Graphic Display Data RAM）、NPU接口、命令控制模塊、振蕩器和時序發(fā)生器。VGGl2864G—S002完整的模塊結構和豐富的指令集決定了其外部接口與軟件設計非常方便而靈活。該模塊發(fā)綠光，工作溫度范圍是：一40℃～+80℃。其外部接口及內部結構如圖2所示，引腳說明見表l所列。

3、硬件設計

3．1 接口設計

OLED顯示模塊VGGl2864G的外部接口采用8位并行數據傳輸方式。CPU對模塊的讀寫無須考慮內部結構，因而控制非常方便，VGGl2864G與單片機W78E54lB的接口電路如圖3所示。為確保數據總線的驅動能力，數據總線（DO~D7）可接約10 kΩ的上拉電阻。

3．2 電源設計

該模塊內部集成有高效率的電源，但外部需提供邏輯電壓VDD（+3V），而華邦單片機W78E54B和外圍芯片所需要提供的電壓均為VCC（+5 V），因此必須專門設計由+5到+3 V的直流電壓轉換電路，其電源設計電路如圖4所示。其中穩(wěn)壓芯片SPXlll7T一3．0性能穩(wěn)定，可輸出最大值為800 mA的電流，而OLED模塊的最大驅動電流為450 mA，可見足以驅動顯示模塊。

4、 軟件設計

OLED顯示模塊VGGl2864G—S002的讀寫時序可兼容Motorola 6800與Intel 8080兩種總線模式，本系統(tǒng)采用Intel 8080總線控制方式。

4．1 控制方法

對VGGl2864G—S002的控制分為數據和命令兩種，可通過控制D／C的電平來實現：高電平時傳送顯示數據，低電平時傳送操作命令。圖5為VGGl2864G—S002的寫時序圖及時間參數表。對OLED模塊的寫命令子程序如下（寫數據（WriteData（））只要將DC設置為l即可）：

4．2 0LED設置

在顯示信息之前，系統(tǒng)須對OLED做好顯示的準備工作，應當寫入0LED的設置命令如下：

0x81：設置亮度對比度，0xC0：O～255級對比度，0xA6：設置正常顯示

0xA8：設置使用行數，0x40：顯示64行，0xAE：顯示面板開啟

0xD3：設置滾屏，Ox00：關閉滾屏

VGGl2864G—S002顯示數據緩沖區(qū)采用分頁（B0～B7共8頁）管理方式，每頁128x8點陣。每字節(jié)數據顯示對應8×1點陣，在寫入顯示的內容前，先送入頁地址，然后送入16位行偏移地址，低位在前，高位在后，即行偏移地址=16×H0-3+L0-3，其中L4-7=0000，H4-7=000l。例如，要從第3頁第四列開始寫入命令代碼（0xB2，0x03，0x00），接著寫入顯示數據（OxFF），那么，顯示緩沖區(qū)RAM的指針位置及顯示如圖6所示。

4．3 程序流程

煙葉烘烤自控系統(tǒng)管理外設較多，要求系統(tǒng)必須具有較強的實時操作性能，為了提高響應速度，系統(tǒng)采用中斷管理方式。在本自控系統(tǒng)中，CPU對OLED顯示模塊及外設的軟件管理流程如圖7所示。流程圖中的巡檢周期、循環(huán)周期以及累計報警時間N（小時）都可由用戶自己設定。

4.4 漢字顯示

VGGl2864G—S002模塊的漢字或圖像顯示碼，可通過字模提取軟件Zimo2l獲得。軟件選項設置為縱向取模、字節(jié)倒序方式。根據煙葉烘烤自控系統(tǒng)的實際需求，應該設置字體及大小為宋體12，即一個漢字對應16×16點陣（32字節(jié)顯示碼），西文字符為8×16點陣（16字節(jié)顯示碼）。由于每個漢字或字符跨越上下相鄰兩頁，因此每個字的顯示代碼可分兩批寫入。其顯示程序如下：

128x64點陣每行可以顯示8個漢字，而煙葉烘烤自控系統(tǒng)每行需顯示漢字4～5個，顯示需要西文字符l~4位（干濕球目標、實際溫度、階段時間及升溫速度），另附幾位空格字符，因此，128x64點陣的顯示面板恰好能滿足系統(tǒng)需求。

5、結束語

煙葉烘烤自控系統(tǒng)嵌入OLED顯示器，同時配合鍵盤，便可建立良好的人機交互界面，其操作及顯示性能顯著提高。相對P13501、VGGl2864Z和VGGl2864K等顯示器，該模塊的軟硬件設計更加靈活、方便，可廣泛應用于其它移動儀器裝置。

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