基于8031单片机控制NGLS-12862液晶显示模块的软硬件设计

随着液晶显示技术的发展和仪表智能化程度的提高，人们对信息显示方式的要求也在不断提高，传统的数字显示已经不能表达复杂的信息。而液晶显示器(LCD)则以其重量轻、电压低、功耗小、显示内容丰富等优点逐渐在单片机控制的智能仪器仪表、工业控制等领域得到广泛应用。
矿用隔爆馈电开关是煤矿井下配电系统的关键设备，其性能好坏直接影响煤矿井下的生产安全和生产效率。目前大部分矿井馈电开关保护器的显示通常是发光二极管或LED数字显示，并且大部分用灯来显示故障。
为了改进馈电开关的显示功能，利用单片机8031和液晶显示器设计了一种具有汉字显示功能的显示系统，该系统能够通过液晶显示器实时显示开关的工作参数(电压、电流等)、工作状态、供电线路的故障原因以及故障所发生的时间等，并且能对故障状态进行存储，大大方便了线路的维修。

1 系统的硬件构成
为了完成馈电开关的各种显示，采用8031单片机控制MGLS-12864液晶显示模块。馈电开关保护器要求显示开关的工作状态、工作参数(电压、电流、功率因数等)、故障原因、故障状态和瓦斯报警等。
1．1 点阵式液晶显示模块MGLS-12864
MGLS-12864是香港信利公司生产的点阵图形式液晶显示模块，点阵数为64行x128列，每屏可以显示4行×8个汉字(每汉字16×16点阵)。该显示模块有2片HD61202作为列驱动器和1片HD61203作为行驱动器，可显示64 K的点阵图形。其主要特点是能与80系列微处理器直接接口，可以进行图形、字符及图形和字符混合3种方式显示，并具有64 K的内部存储器。显示屏共分8页，显示数据格式及显示屏的页、行和列的分布情况如表1所示。


该表结合时序图对于理解HD61202液晶控制器的七种显示指令很有帮助。这七种指令的功能如表2所示，HD61202的读写时序图如图1所示。


1．2 硬件接口
8031单片机与液晶显示模块MGLS-12864有2种连接方式：直接访问方式、间接控制方式。本设计采用间接控制方式．系统硬件接口图如图2所示。


在图2中，根据图1读写时序要求，8031的P1．2作为液晶显示模块的RS控制信号决定单片机是进行数据选择还是进行指令选择，RS=1，数据操作；RS=0，写指令或读状态操作；P1．3接R／W选择信号，决定单片机对显示模块是进行读选通还是写选通；P1．4接使能信号E决定数据是被锁存写入还是被读出：P1．1和P1．0接CS1和CS2根据写入的数据决定片选：P0端口接MGLS-12864的DB0～DB7用于二者之间的数据传送；通过上位机和8031的串口通讯方式将开关的实时数据和状态等送给显示系统进行显示。

2 系统的软件设计
系统程序主要由主程序、子程序和中断服务程序组成。主程序流程图如图3所示。在主程序中，首先判断显示控制器HD61202是否处于“忙”状态，若不忙先送关显示指令关闭所有显示，接着仍判断“忙”状态，若不忙送开显示指令，为显示做准备，然后调清全屏子程序、汉字显示子程序，最后根据内容需要调清单个字子程序。汉字显示子程序如图4所示。在初始化中首先设定几个参数：显示的是第几个字、页地址、所在列地址Firstcolum。接着根据输入的列进行片选，左右屏汉字显示程序一样，都是先调写指令子程序然后调写程序子程序。依次循环写入，最后判断这个字是否写完。其他子程序如：初始化子程序、写指令子程序、写数据子程序、清显示子程序，篇幅有限从略。在汉字显示子程序中，首先读取的是前16个字节为上半部16x8点阵字模数据，后读取的是后16字节，为下半部16x8点阵字模数据。



3 调试中遇到的问题
1)由于MGLS-12864液晶显示模块没有字符库，首先对要显示的汉字、数字、字母等通过字模提取软件——zimo0221取模，将取模方式设成C51方式可得到一个汉字的16x16的点阵数据。
2)在NGLS-12864中，2片HD61202的ADC均接高电平，RST也接高电平，这样在使用NGLS-12864时就不必考虑这两个引脚的作用。
3)RAM中的每一个字节(8位)对应LCD屏上一行中的一列，一个字节中的一位对应LCD屏上一个点(“0”为灭“1”为亮)，在清除一列时，在要被清除的列的位置写入“00H”，用此方法可以清除屏上的一个区域或全屏。
4)实验中满足时序是非常重要的，如果时序错误就不能进行正常显示。

4 结束语
本文介绍利用8031单片机控制NGLS-12862液晶显示模块的软硬件设计。通过实践，显示系统完成了汉字、数字和字母的显示以及光标闪烁和实时数据显示等功能。这个设计不仅能用于煤矿井下馈电开关智能综合保护器显示，还可用于智能化仪器仪表等需要显示的场合。