字模顯示的設計

1、字模顯示的設計物電學院 電子（職教）專業(yè) 2013級 李逸 黃藝 郭康紅指導教師 何傳紅摘要：基于Keil for ARM集成開發(fā)環(huán)境，設計了一種以單片機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、性價比高等優(yōu)點。關鍵詞：STM32F103VDT6；矩陣鍵盤；諾基亞51101 緒論1.1選題背景隨著社會的不斷發(fā)展，人們對終端顯示器的要求越來越高，體積小、重量輕、功耗低、清晰度高的LCD顯示器無疑成為大家心中理想的選擇。與傳統(tǒng)的CRT相比，基于單片機的LCD顯示系

2、統(tǒng)具有硬件結構簡單、控制方便、成本低等優(yōu)點，在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中已得到廣泛的運用。本文設計了一種基于單片機STM32F103VDT6、25顆矩陣按鍵和諾基亞5110液晶屏幕顯示系統(tǒng)，可以實現(xiàn)字符、圖形的顯示。1.2目的和意義計算機中信息的編碼在計算機中，各種信息都是以二進制編碼的形式存在的；也就是說，不管是文字、圖形、聲音、動畫，還是電影等各種信息，在計算機中都是以0和1組成的二進制代碼表示的；計算機之所以能區(qū)別這些信息的不同，是因為它們采用的編碼規(guī)則不同。這也就告訴我們，信息在計算機中的二進制編碼是一個不斷發(fā)展的、高深的、跨學科的知識領域。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，計算機通過漢字內碼在字模庫中找出漢字的字形碼，實現(xiàn)其轉換。2 設計軟件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)，使開發(fā)人員能夠使用多臺監(jiān)視器，并提供了視覺上的表面對窗口位置的完全控制的任何地方。新的用戶界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個窗口，提供一個整潔，高效的環(huán)境來開發(fā)應用程序。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)布最新集成開發(fā)環(huán)境RealView MDK開發(fā)工

4、具中集成了最新版本的Keil uVision4，其編譯器、調試工具實現(xiàn)與ARM器件的最完美匹配。最新的Keil uVision4 IDE，旨在提高開發(fā)人員的生產(chǎn)力，實現(xiàn)更快，更有效的程序開發(fā)。uVision4引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，能夠拖放到視圖內的任何地方，包括支持多顯示器窗口。uVision4在Vision3 IDE的基礎上，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備外設寄存器信息· 調試還原視圖創(chuàng)建并保存多個調試窗口布局· 多項目工作區(qū)簡化與眾多的項目2.2 Altium Designer6.9Altiu

5、m Designer 是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在Windows操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計，熟練使用這一軟件必將使電路設計的質量和效率大大提高。目前最高版本為：Altium Designer 15.0.7 Build 36915電路設計自動化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是將電路設計中各種工作交由計算機來協(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）等設計工作。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，電子線路變得越來越復雜，電路的設計工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設計已經(jīng)成為必然趨勢，越來越多的設計人員使用快捷、高效的CAD設計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設計，打印各種報表。Altium Designer 除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設計的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設計功能和SOPC設計實現(xiàn)功能，從而允許工程

7、設計人員能將系統(tǒng)設計中的FPGA與PCB設計及嵌入式設計集成在一起。 由于Altium Designer 在繼承先前Protel軟件功能的基礎上，綜合了FPGA設計和嵌入式系統(tǒng)軟件設計功能，Altium Designer 對計算機的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。主要功能：1 原理圖設計2 印刷電路板設計3 FPGA的開發(fā)4 嵌入式開發(fā)5 3D PCB設計3 設計硬件我們設計的系統(tǒng)主要由單片機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3.3 V穩(wěn)壓得到單片機與LCD顯示模塊所需電源。單片機采用ST公司的芯片STM32F103VDT6，5×5矩陣鍵盤作為系統(tǒng)的輸入設備，采用諾基亞5110液晶屏幕顯示模塊作為系統(tǒng)的顯示部分。單片機系統(tǒng)通過處理鍵盤輸入數(shù)據(jù)后，根據(jù)不同的情況對顯示屏發(fā)出不同的操作指令。3.1 單片機STM32F103VDT6 STM32F103VDT6是一款基于ARM 32位的Cortext M3內核的單片機，2.03.6 的寬電壓供電范圍，CPU工作頻率最大可達72 MHz，具有單周期的乘法指令和硬件除法，以及優(yōu)先級可編程的中斷系統(tǒng)。同時它還具

9、有64 KB的Flash存儲器與20 KB的SRAM存儲器，另外還集成了非常豐富的片內外設，如看門狗、定時器、GPIO口、DMA控制器、ADC、UART、SPI接口、IIC接口等，具有成本低、速度快、性價比高等優(yōu)點。3.2諾基亞5110模塊該模塊為84*48的點陣LCD，可以顯示4行漢字；由于采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內的信號線僅有9條。支持多種串行通信協(xié)議，傳輸速率高達4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間?？赏ㄟ^導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/驅動芯片已綁

10、定到LCD晶片上，模塊的體積很??；采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在200uA,且具有掉電模式。4 程序設計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，它功能非常強大，可自定義數(shù)字、漢字、圖片的像素點大小，導入素材生成字?；蛘哌x擇像素點生成字模等。根據(jù)諾基亞5110LCD相關資料。4.1.1文字取模長寬比：12*12點陣格式：陰碼取模走向：逆向 取模方式：列行式4.2 程序設計由于程序比較復雜，此處僅對核心部分做說明：按鍵部分首先檢測是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，蜂鳴器發(fā)聲，檢測是哪一個按鍵按下，然

11、后執(zhí)行相應按鍵的程序。按鍵1按下，LCD顯示的是設定的主頁，程序直接是輸出字符串，調用對應的字符串顯示函數(shù)顯示，即設定的字符串就是顯示的字符。程序如下：插入程序5 設計結果5.1 正、反面 （a） 正面 （b） 反面5.2顯示結果黃藝20130511123郭康紅20130511124李逸20130511104 6 結束語STM32F103VDT6是一款高性能的單片機，諾基亞5110液晶屏幕硬件接口簡單，所占用單片機的I/O口資源非常少，單片機有足夠的硬件資源供其他外設使用，顯示系統(tǒng)可以作為其他嵌入式系統(tǒng)的一部分，運用于不同的顯示場合；系統(tǒng)的程序設計采用的是C語言，其移植性非常好，模塊化的設計思想可以在系統(tǒng)中靈活地擴展其他功能，滿足不同的顯示要求。參考文獻：1 戴軍建，張傳勝. 基于STM32的人機接口與實現(xiàn)A.長春工業(yè)大學學報,2012.12.33（6）:672-6752 萬永波，張根寶，田澤. 基于ARM的LCD控制器的配置與編程應用J.計算機工程與設計,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.單片機原理與接口技術（第3版）.北京電子工業(yè)出版社。5 韓敬海，王蕊.Cortext-M3開發(fā)技術與實現(xiàn)M.西安：西安電子科技大學出版