字模顯示的設(shè)計(jì)

1、字模顯示的設(shè)計(jì)物電學(xué)院 電子（職教）專(zhuān)業(yè) 2013級(jí) 李逸 黃藝 郭康紅指導(dǎo)教師 何傳紅摘要：基于Keil for ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)STM32F103VDT6為核心，外接25顆矩陣按鍵和諾基亞5110液晶屏幕顯示系統(tǒng)，可以在屏幕任意位置實(shí)現(xiàn)字符顯示和圖形顯示功能。該系統(tǒng)操作便捷，界面友好，具有功耗低、速度快、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：STM32F103VDT6；矩陣鍵盤(pán)；諾基亞51101 緒論1.1選題背景隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)終端顯示器的要求越來(lái)越高，體積小、重量輕、功耗低、清晰度高的LCD顯示器無(wú)疑成為大家心中理想的選擇。與傳統(tǒng)的CRT相比，基于單片機(jī)的LCD顯示系

2、統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中已得到廣泛的運(yùn)用。本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)STM32F103VDT6、25顆矩陣按鍵和諾基亞5110液晶屏幕顯示系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)字符、圖形的顯示。1.2目的和意義計(jì)算機(jī)中信息的編碼在計(jì)算機(jī)中，各種信息都是以二進(jìn)制編碼的形式存在的；也就是說(shuō)，不管是文字、圖形、聲音、動(dòng)畫(huà)，還是電影等各種信息，在計(jì)算機(jī)中都是以0和1組成的二進(jìn)制代碼表示的；計(jì)算機(jī)之所以能區(qū)別這些信息的不同，是因?yàn)樗鼈儾捎玫木幋a規(guī)則不同。這也就告訴我們，信息在計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制編碼是一個(gè)不斷發(fā)展的、高深的、跨學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域。為方便漢字輸入而形成的漢字編碼為輸入碼，屬于漢字的外碼

3、，輸入碼因編碼方式不同而不同，是多種多樣的。為顯示和打印輸出漢字而形成的漢字編碼為字形碼，計(jì)算機(jī)通過(guò)漢字內(nèi)碼在字模庫(kù)中找出漢字的字形碼，實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)換。2 設(shè)計(jì)軟件2.1 Keil uVision42009年2月發(fā)布Keil uVision4，Keil uVision4引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開(kāi)發(fā)人員能夠使用多臺(tái)監(jiān)視器，并提供了視覺(jué)上的表面對(duì)窗口位置的完全控制的任何地方。新的用戶(hù)界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個(gè)窗口，提供一個(gè)整潔，高效的環(huán)境來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，還添加了一些其他新功能。2011年3月ARM公司發(fā)布最新集成開(kāi)發(fā)環(huán)境RealView MDK開(kāi)發(fā)工

4、具中集成了最新版本的Keil uVision4，其編譯器、調(diào)試工具實(shí)現(xiàn)與ARM器件的最完美匹配。最新的Keil uVision4 IDE，旨在提高開(kāi)發(fā)人員的生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)更快，更有效的程序開(kāi)發(fā)。uVision4引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，能夠拖放到視圖內(nèi)的任何地方，包括支持多顯示器窗口。uVision4在Vision3 IDE的基礎(chǔ)上，增加了更多大眾化的功能。· 多顯示器和靈活的窗口管理系統(tǒng)· 系統(tǒng)瀏覽器窗口的顯示設(shè)備外設(shè)寄存器信息· 調(diào)試還原視圖創(chuàng)建并保存多個(gè)調(diào)試窗口布局· 多項(xiàng)目工作區(qū)簡(jiǎn)化與眾多的項(xiàng)目2.2 Altium Designer6.9Altiu

5、m Designer 是原Protel軟件開(kāi)發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，主要運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)。這套軟件通過(guò)把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。目前最高版本為：Altium Designer 15.0.7 Build 36915電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是將電路設(shè)計(jì)中各種工作交由計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)助完成。如電路原理圖（Schemati

6、c）的繪制、印刷電路板（PCB）文件的制作、執(zhí)行電路仿真（Simulation）等設(shè)計(jì)工作。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，電子線路變得越來(lái)越復(fù)雜，電路的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)無(wú)法單純依靠手工來(lái)完成，電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員使用快捷、高效的CAD設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設(shè)計(jì)，打印各種報(bào)表。Altium Designer 除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。該平臺(tái)拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程

7、設(shè)計(jì)人員能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。 由于Altium Designer 在繼承先前Protel軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了FPGA設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)功能，Altium Designer 對(duì)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。主要功能：1 原理圖設(shè)計(jì)2 印刷電路板設(shè)計(jì)3 FPGA的開(kāi)發(fā)4 嵌入式開(kāi)發(fā)5 3D PCB設(shè)計(jì)3 設(shè)計(jì)硬件我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由單片機(jī)STM32F103VDT6、25顆矩陣按鍵、諾基亞5110液晶屏幕顯示、電源模塊和通信接口組成。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。電源模塊諾基亞5110液晶屏幕顯示單片機(jī)STM32F103VDT6通信接口5*5矩陣圖1

8、 系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)電源部分可以使用5 V電源端口供電，再通過(guò)3.3 V穩(wěn)壓得到單片機(jī)與LCD顯示模塊所需電源。單片機(jī)采用ST公司的芯片STM32F103VDT6，5×5矩陣鍵盤(pán)作為系統(tǒng)的輸入設(shè)備，采用諾基亞5110液晶屏幕顯示模塊作為系統(tǒng)的顯示部分。單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)處理鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)后，根據(jù)不同的情況對(duì)顯示屏發(fā)出不同的操作指令。3.1 單片機(jī)STM32F103VDT6 STM32F103VDT6是一款基于ARM 32位的Cortext M3內(nèi)核的單片機(jī)，2.03.6 的寬電壓供電范圍，CPU工作頻率最大可達(dá)72 MHz，具有單周期的乘法指令和硬件除法，以及優(yōu)先級(jí)可編程的中斷系統(tǒng)。同時(shí)它還具

9、有64 KB的Flash存儲(chǔ)器與20 KB的SRAM存儲(chǔ)器，另外還集成了非常豐富的片內(nèi)外設(shè)，如看門(mén)狗、定時(shí)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?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。3.2諾基亞5110模塊該模塊為84*48的點(diǎn)陣LCD，可以顯示4行漢字；由于采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號(hào)線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號(hào)線僅有9條。支持多種串行通信協(xié)議，傳輸速率高達(dá)4Mbps，可全速寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)，無(wú)等待時(shí)間?？赏ㄟ^(guò)導(dǎo)電膠連接模塊與印制板，而不用電纜連接，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。LCD控制器/驅(qū)動(dòng)芯片已綁

10、定到LCD晶片上，模塊的體積很?。徊捎玫碗妷汗╇?，正常顯示時(shí)的工作電流在200uA,且具有掉電模式。4 程序設(shè)計(jì)4.1 字模軟件在LCD顯示屏上顯示字符、漢字、圖片，必然離不開(kāi)字模軟件，本次采用字模軟件是我們最熟悉的PCtoLCD2002完美版，它功能非常強(qiáng)大，可自定義數(shù)字、漢字、圖片的像素點(diǎn)大小，導(dǎo)入素材生成字?；蛘哌x擇像素點(diǎn)生成字模等。根據(jù)諾基亞5110LCD相關(guān)資料。4.1.1文字取模長(zhǎng)寬比：12*12點(diǎn)陣格式：陰碼取模走向：逆向 取模方式：列行式4.2 程序設(shè)計(jì)由于程序比較復(fù)雜，此處僅對(duì)核心部分做說(shuō)明：按鍵部分首先檢測(cè)是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，蜂鳴器發(fā)聲，檢測(cè)是哪一個(gè)按鍵按下，然

11、后執(zhí)行相應(yīng)按鍵的程序。按鍵1按下，LCD顯示的是設(shè)定的主頁(yè)，程序直接是輸出字符串，調(diào)用對(duì)應(yīng)的字符串顯示函數(shù)顯示，即設(shè)定的字符串就是顯示的字符。程序如下：插入程序5 設(shè)計(jì)結(jié)果5.1 正、反面 （a） 正面 （b） 反面5.2顯示結(jié)果黃藝20130511123郭康紅20130511124李逸20130511104 6 結(jié)束語(yǔ)STM32F103VDT6是一款高性能的單片機(jī)，諾基亞5110液晶屏幕硬件接口簡(jiǎn)單，所占用單片機(jī)的I/O口資源非常少，單片機(jī)有足夠的硬件資源供其他外設(shè)使用，顯示系統(tǒng)可以作為其他嵌入式系統(tǒng)的一部分，運(yùn)用于不同的顯示場(chǎng)合；系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用的是C語(yǔ)言，其移植性非常好，模塊化的設(shè)計(jì)思想可以在系統(tǒng)中靈活地?cái)U(kuò)展其他功能，滿(mǎn)足不同的顯示要求。參考文獻(xiàn)：1 戴軍建，張傳勝. 基于STM32的人機(jī)接口與實(shí)現(xiàn)A.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012.12.33（6）:672-6752 萬(wàn)永波，張根寶，田澤. 基于ARM的LCD控制器的配置與編程應(yīng)用J.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2007.28（5）：1196-11983 王立文. 智能儀器中液晶顯示器的漢字顯示方法J.液晶與顯示,2011.26（6）：785-7884 李曉林，蘇淑靖，許鷗，牛昱光主編.單片機(jī)原理與接口技術(shù)（第3版）.北京電子工業(yè)出版社。5 韓敬海，王蕊.Cortext-M3開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版