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youtube MSP430是一系列由德州仪器生产超低功耗16位精简指令集混合信号处理器。频率有8/16/25MHz可供选择。片上含ADC、DAC、时钟、看门狗、RAM、flash或ROM，支持I?C、CAN等。 设计细节:/msp430-projects/bad-apple
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基于MSP430控制的液晶显示屏设计与实现
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基于MSP430控制的液晶显示屏设计与实现
官方公共微信第18卷第6期；2003年12月；ChineseJournalofLiquidCr；液晶与显示；Vol.18,No.6；Dec.,2003；文章编号:03)0620；液晶显示模块和MSP430单片机在显示终端上的应；吴平1,2,龚彬1,2,丁铁夫1；(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉；2.中国科学院研究生院,北京1000
第18卷　第6期
2003年12月　　
　　　　　　　　
　　　　　　　　ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays
　液　晶　与　显　示
Vol.18,No.6
　Dec.,2003
文章编号:03)
液晶显示模块和MSP430单片机在显示终端上的应用
吴　平1,2,龚　彬1,2,丁铁夫1
(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春　mail:pwwp@163.
2.中国科学院研究生院,北京　100039)
摘　要:介绍了一种显示终端的设计方法。并根据WGM12864M点阵液晶显示模块的特点,结合MSP430F149超低功耗单片机,论述了点阵液晶显示的编程方法,给出了WGM12864M与MSP430F149的硬件接口电路和显示程序流程图。关键
词:LCD;WGM212864M;单片机;MSP430
中图分类号:TN873.93;TN911.72　　　　　　文献标识码:A
1　引　　言
随着电子技术和集成电路制造工艺的飞速发展,越来越多的领域应用到以单片机为控制核心、用液晶[1,2]作为显示终端的便携式数字化设备。图形液晶显示模块[3]不仅可以生动地显示图形、汉字及字符,而且大部分液晶显示模块自带控制器,这些控制器由大规模集成电路制成,功耗小、工作电压低,具有规范的控制线和数据线,方便了与其他控制器的接口应用。
某工程项目由前方数据采集器、主通讯控制器和6～9个显示终端组成,主要功能是以主通讯控制器为核心,将前方数据采集器采集到的信息经过处理,发送给相应的显示终端,显示终端完成信息的接收和显示工作。对显示终端的设计,要求该终端电池供电、体积小、功耗低,可长期在野外工作,且工作温度范围宽,在低温下能正常工作。为此我们选用了3V工作的WGM12864MLC显示模块和超低功耗单片机MSP430F149[4]
块,可完成图形显示,也可以显示4×8个(16×16
点阵)汉字。电源为2.7～5V,与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线,7种控制指令,模块自带-10V输出电压。
WGM12864M主要由行驱动器、列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成,如图1所示。图中IC1、IC2为列驱动器,IC3为行驱动器。IC1、IC2、IC3含有如下主要功能器件
图1　WGM212864M硬件结构
Fig.1　HardwareconfigurationofWGM212864M
来构成显示终端,完成接收数据和显示信息功能,达到了设计要求。
2　液晶显示模块WGM12864M
2.1　WGM12864M内部硬件结构
WGM12864M是一种图形点阵液晶显示模
　　收稿日期:;修订日期:　　基金项目:吉林省科技发展计划项目(990122)
?指令寄存器(IR):当D/I=0时,在E信号下降沿的作用下,指令码写入IR。
?数据寄存器(DR):当D/I=1时,在E信号的下降沿作用下,图形显示数据写入DR,或在E信号高电平作用下将DR内容读到DB7～DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块
第6期吴　平,等:液晶显示模块和MSP430单片机在显示终端上的应用
表1　DDRAM地址表
Table1　AddresstableofDDRAM
内部自动执行的。
?显示控制触发器DFF:控制模块屏幕显示开和关。DFF=1为开显示,DDRAM的内容就显示在屏幕上,DDF=0为关显示。DDF的状态是指令显示ON/OFF和RST信号控制的。
?XY地址计数器:XY地址计数器是一个9位计数器,高3位是X地址计数器,低6位为Y地址计数器,XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针,X地址计数器为DDRAM的页指针,Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。表1为DDRAM地址表(左半屏)。　　X地址计数器没有记数功能,只能用指令设置。
Y地址计数器具有循环记数功能,各显示数
DB7DB0↓DB7DB0↓DB7
↓DB7DB0↓DB7DB0↓DB7
行0↓78↓5556↓63
据写入后,Y地址自动加1,Y地址指针从0～63。
?显示数据RAM(DDRAM):DDRAM是存贮图形显示数据的。数据为1表示显示选择,数据为0表示显示非选择。
?Z地址计数器:Z地址计数器是一个6位计数器,具备循环记数功能,用于显示行扫描同步。当一行扫描完成,地址计数器自动加1,指向
下一行扫描数据,RST复位后Z地址计数器为0。
Z地址计数器可以用指令DISPLAYSTARTLINE预置。因此,显示屏幕的起始行就由此指
令控制,即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM共64行,屏幕可以循环滚动显示64行。2.2　WGM12864M外部接口信号
WGM12864M外部接口信号如表2所示。
表2　WGM12864M管脚说明
Table2　PinsdescriptionofWGM12864M
　　　　　　管脚功能描述
电源电压2.7～5V
液晶显示器驱动电压输入
H表示DB7～DB0为显示数据,L表示DB7～DB0为显示指令数据R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7～DB0R/W=“L”,E=“H→L”,DB7～DB0的数据被写到IR或DR使能信号:R/W=“L”,E信号下降沿锁存DB7～DB0　　　　R/W=“H”,E=“H”DDRAM数据读到DB7～DB0数据线
H为选择芯片1信号H为选择芯片2信号
D/IR/WEDB0～DB7
CS1CS2RESVEE
LCD驱动负电压输出-10VEL背光板电源EL背光板电源地
2.3　指令表
WGM12864M共有7种指令,这些指令功能
及使用方法如表3所示。
液　　晶　　与　　显　　示
表3　指令说明
Table3　Theinstructionsdescription
指　令显示控制设起始行设置X地址设置Y地址写显示数据读显示数据读状态
RWDID7D6D5D4D3D2D1D
　　　　　　功　能　描　述
1DFF　DFF=1显示开,DFF=0显示关
显示起始行(0…63)
　指定从DDRAM中哪一行开始显示数据　设置页地址,DDRAM中8行为一页　对DDRAM读写后,Y地址指针自动加1　将总线数据写入DDRAM,Y指针自动加1　读DDRAM内容到数据线上,Y指针自动加1
Y地址(0～63)
　　　显示数据　　　显示数据
0DFF　RST0
　BF=0:准备好,可接受指令和数据　BF=1:忙,不接受指令和数据　DFF=1:显示开;DFF=0:显示关　RST=1:复位;RST=0:正常
3　硬件电路设计
3.1　MSP430F149超低功耗单片机
MSP430F149单片机是美国TI公司开发的MSP430FLASH系列中的一种,具有60KB的Flash,2KBRAM,可以在线编程,10万次擦写。
大大提高了对外围设备的开发能力;
?具有强大的中断功能,16个快速响应中断能及时处理各种紧急事件;
?片内含有硬件乘法器;?具有两个通用同步/异步串行通讯接口;?内含一个12位高性能A/D转换器和一个自动扫描功能的容量为16个字的可编程缓冲器;
?片内具有两个定时器;?具有7个捕获/比较寄存器的16位Ti2mer2B和带有3个捕获/比较寄存器的16位Timer2A。3.2　硬件接口电路
其主要特点是:
?工作电压为1.8～3.6V,工作温度范围
-40～+85℃;
?采用16位RISC精简指令集;?高效的寻址方式,在8MHz时可得到125ns的指令周期,大部分的指令在一个指令周期内完成;
?具有48个I/O引脚,每个I/O口分别对应输入、输出、功能选择等多个寄存器,使功能口和通用I/O口复用,增强了端口的功能和灵活性,
显示终端的主要功能是从主通讯控制器接收信息,考虑终端工作在复杂的野外环境,所以终端与主通讯控制器采用两种通讯方式,无线选用无线模块,有线采用RS2485通讯方式,如图2所示
图2　显示终端硬件电路
Fig.2　Displayterminalhardwarecircuits
利用MSP430F149的两个串口分别对应有线和
无线接收方式。显示终端主要是接收功能,发送数据只给出必要的应答。电路中用MSP430F149的串口接收主通讯控制器传来的数据,经过处理在MSP430F149单片机的I/O口送给LCD进行显示,完成主通讯控制器对各终端的控制和传递数据。图中MSP430F149的P5.0、P5.1为LCD左右半屏的片选信号CS1、CS2,P5.2为LCD的R/W读写控制线,P5.3为LCD的E使能信号,P514为LCD的D/I数据/指令选择信号,P4口作为LCD显示数据(或指令)通讯口。MSP430F149的两个外部时钟分别接低速时钟32768Hz和高速时钟8MHz,为系统的不同模块提供了不同的工作频率。
片内部DCO作为系统时钟,由于MSP430F149内部没有锁频环数字逻辑电路,为了得到准确的时钟信号需要通过软件进行“软锁频”,利用32768Hz晶振和Timer2A或Timer2B的捕获比较功能可以实现。主频的选择将影响LCD显示的稳定性,如果程序中E控制信号(P5.3)有效时间过短的话,显示的效果将会不稳定,所以程序中对E信号要适当延时
4　软件实现
4.1　数据接收显示设计
MSP430F149单片机通过中断接收主通讯控
制器发来的数据,接收到正确数据给主通讯控制器应答,并将接收到的显示数据送给LCD显示。通讯参数设置为波特率1200,8个数据位,CRC校验。对收到的数据汉字采用16×16的点阵,字母和数字采用8×16的点阵,由于需要显示的汉字、字母和数字是固定的,所以采用直接固化显示字模到FLASH中的方法。这种方法占用空间少,程序实现简单,显示速度快,适合字模数据库不大的情况。
汉字显示程序流程图如图3所示。一个16×16点阵汉字字模数据格式是前16个字节为汉字的上半部16×8点阵字模数据,后16个字节为下半部16×8点阵字模数据。因此在汉字显示设置页地址时,如果显示的是汉字的后16个字节,需要使页地址在当前页地址的基础上加1。如果需要显示的汉字的列数大于63时,要通过片选信号CS2来选择IC2控制芯片,对它的读写操作同IC1控制芯片。在每次写显示数据和显示指令时都要查看模块当前的工作状态,只有满足条件时才能进行下一步的操作。
值得注意的是,MSP430F149的I/O口是典型的复用端口,在对LCD读写操作前要进行功能选择,即设置P1口为输入口(键盘),P5(LCD控制口)为输出口,P4(LCD数据口)根据需要设置为输入或输出。另外,如果使用MSP430F149芯
图3　汉字显示流程图
Fig.3　Chinesecharacterdisplayprogramflowchart
4.2　显示终端低功耗设计
MSP430F13X/14X系列超低功耗性能的实
现主要与它对时钟的产生与控制密切相关。
MSP430F13X/14X系列的时钟控制电路分别形成ACLK、MCLK、SMCLK等时钟信号,设计者可以根据实际需要灵活调整工作频率,通过对各功能模块时钟源的精心设计,在适当的时间打开或关闭相应模块的时钟就可设计出超低功耗性能。F13X/14X有5种低功耗模式,如图4所示,AM为活动状态,其余为低功耗模式,其中LPM4
μ数据保持模式仅耗电0.1A,从低功耗模式到活
μs。动状态只需6
对显示终端低功耗的设计,主要是在主程序中进行必要的设置,然后使CPU进入低功耗模式,显示终端接收主通讯控制器发来的数据和接受键盘指令均采用中断方式进行处理,由相应的中断唤醒CPU,这样使CPU大部分时间都在休
服务程序中完成,当CPU完成中断服务后再进入
低功耗模式。
　　在以往的电路设计中单片机和外围器件大部分为5V系统,而随着电子技术的发展,低压低功耗器件越来越多,选用3V工作的微控制器和LCD显示器,既能够降低系统功耗,又能简化电路。实践证明,采用液晶显示模块作为终端显示器,接口规范、使用方便。同时,MSP430单片机集成许多通用模块,功能强大,采用先进的功耗管
图4　MSP430工作模式
Fig.4　WorkmodelofMSP430
息,处于休眠状态,CPU的大部分工作都在中断参　考　文　献:
[1]黄锡珉.液晶显示技术的开发和产业化[J].液晶与显示,
理技术,对功耗情况进行动态管理,可以进一步降
低系统功耗,特别适合应用于对体积、功耗敏感和电池供电的设备。
):4032415.
[2]王君立,壮凌,檀慧明.液晶显示控制器的应用[J].液晶与显示,):31234.
[3]余华芳,刘健.单片机与液晶显示模块的软硬件接口技术[J].液晶与显示,):1252129.
[4]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,.
ApplicationsofLiquidCrystalDisplayModuleandMicrocontrollerMSP430inDisplayTerminal
WUPing1,2,GONGBin1,2,DINGTie2fu1
(1.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,
Changchun　130021,China,E2mail:pwwp@163.
2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing　100039,China)
Thispaperintroducesakindofmethodtodesigndisplayterminals.BasedonWGM212864Mspeciali2ty,theprogrammingmethodofLCDisdemonstratedintheapplicationofultralow2powermicrocontrollerMSP430F149.ThehardwareinterfacecircuitsandthedisplayprogramflowchartofWGM12864andMSO430F149aregiven.
Keywords:LCD;WGM212864M;MSP430
作者简介:吴平(1970-),男,辽宁铁岭人,1993年毕业于东北师范大学,获理学学士学位,2001年考取中国科学院长春
光学精密机械与物理研究所电路与系统专业硕士研究生,2003年直接攻读博士学位,研究方向为嵌入式系统、计算机通讯。
三亿文库包含各类专业文献、文学作品欣赏、行业资料、应用写作文书、中学教育、外语学习资料、各类资格考试、液晶显示模块和MSP430单片机在显示终端上的应用34等内容。　
　F41X 单片机是目前 应用比较广的单片机,它有 48 个 I/O 口, 96 段 LCD ...42X 和用于水 表、气表、热表上的具有无磁传感模块的 MSP430FW42X 单片机... 　应用到以单片机为控制核心,用液晶显示作为显示 终端的数字化控制设备,通过单片机...7 2.3.3 MSP430F149 的定时器及转换模块 ... 7 2.4 单线数字温度传感器 ... 　方法和技术路线 第二章 芯片介绍 2.1 MSP430 单片机技术的发展特点及应用 2....LCD1602 显示模块 3.4 数模转换 DAC5571 电路 第四章 软件设计 4.1 信号发生... 　F41X 单片机是目前应用比较广的单片机,它有 48 个 I/O 口, 96 段 LCD ...FE42X 和用于水表、气表、热表上的具有无磁传感模块的 MSP430FW42X 单片机... 　引言 单片机开发与应用已渗入我们生活中各个方面, ...2.系统设计 基于 MSP430 的单片机编程器以 MSP430...显示模块选用 1602 液晶显示,显示被烧写芯片相关参数... 　各类单片机的比较与 MSP430 的应用
付宇鹏 概述:本文将市面上的主要...液晶显示模块电路引脚设置 如下(在 Board_init()函数中) extern void Dogs102... 　除此以外,在电路板上还留有供扩展电路应用的引脚...52 本科生毕业设计说明书(2011) 基于MSP430单片机的...字符型液晶显示模块是一类专门用于显示字 母、数字、... 　于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用, ...所以本次设计采用了 MSP430 单片机模块。 2.2.2 ...2.2.4 显示模块方案选择 方案一:采用液晶显示器。... 　MSP430单片机的迅速发展和应用范围的扩大_电子/电路_工程科技_专业资料。MSP430...液晶驱动,10/12 ADC 和16个 σ -δ ,直接处理模块(DMA),O(P0)端口,端口...温馨提示！由于新浪微博认证机制调整，您的新浪微博帐号绑定已过期，请重新绑定！&&|&&
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历史上的今天
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