基于MC9S08AW32和HT1621家电液晶显示系统设计

基于mc9s08aw32和ht1621家电液晶显示系统设计
液晶显示系统是家电控制系统的重要组成部分。家电液晶显示系统通过液晶显示模块(liquid crystal display)将其工作状态和时间等重要信息显示出来，用户根据这些信息下达操作指令到微控制器进行处理，从而实现对家电功能的控制。液晶显示模块不仅可以生动地显示图形、汉字及字符，而且功耗小，工作电压低，因此在现代家电产品中的应用越来越广泛。家电液晶显示系统主要包括液晶显示模块lcd、背光源、液晶驱动芯片htl621、飞思卡尔微控制器mc9s08aw32和按键模块等。在此，根据ht1621的性能特点、组成结构和编程方法，结合mc9s08aw32，对ht1621在家电液晶显示系统中的实际应用作了详细论述，阐述了该系统的硬件设计和软件设计过程，并给出了该系统的硬件接口框图和软件流程图。
1 液晶驱动芯片ht1621介绍
1.1ht1621的特性
ht1621是***盛群(holtek)公司推出的128段(32×4)内置存储器的多功能驱动器，可以驱动多段lcd字符是其主要特征。ht1621可以构成lcd显示模块和显示系统，与微控制器的通信仅需要3～4根，同时它还包括了一个省电命令，有效地减少了系统的功耗。ht1621是48引脚的ssop封装，具有很多优良的特性，其主要特性如下：
(1)工作电压2.4～5.2 v；
(2)内嵌256 khz rc振荡器；
(3)节电命令可用于减少功耗；
(4)一个32×4段的lcd驱动器；
(5)一个内嵌的32×4位显示ram内存；
(6)三种数据访问模式。
1.2 htl621内部系统结构
ht1621内部系统结构包括显示内存(ram)、系统振荡器、看门狗定时器、声音发生器和lcd驱动器等。下面仅介绍与该设计相关的显示内存(ram)和lcd驱动器。
1.2.1 显示内存(ram)
静态显示内存ram，以32×4位的格式储存所显示的数据。ram的数据可直接映射到lcd驱动器；ram中存储的数据可用read，write和read-modify-write命令访问。图1是从ram到lcd驱动器的映像。
1.2.2 lcd驱动器
ht1621是一个128段(32×4)的lcd驱动器。它可由软件配置成1／2或1／3的lcd驱动器偏压和2，3或4个公共端口。这一特性使ht1621适用于多种lcd应用场合。lcd驱动时钟由系统时钟分频产生；lcd驱动时钟的频率值保持为256 hz，由频率为32.768 khz的晶振、片内rc振荡器或外部时钟产生；lcd驱动器相关命令参见表1。
粗体100即“100表示命令模式类型。如果执行连续的命令，除了第一个命令，其他命令的模式类型码将被忽略。lcd off命令使lcd偏压发生器失效，从而关闭lcd显示；lcd on命令使lcd偏压发生器有效，从而打开lcd显示。bias&com是lcd模块的相关命令，可以使ht1621与大多数lcd模块相兼容。
1.3 ht1621命令格式
ht1621可以用软件设置。两种模式的命令可以配置ht1621和传送lcd所显示的数据。ht1621的配置模式称为命令模式，命令模式类型码为100。命令模式包括系统配置命令，系统频率选择命令，lcd配置命令，声音频率选择命令，定时器／wdt设置命令和操作命令。
数据模式包括：read，write和read-modi-fy-write操作，表2是数据和命令模式类型码表。
模式命令应在数据或命令传送前运行。如果执行连续的命令，命令模式代码即100，将被忽略。当系统在不连续命令模式或不连续地址数据模式下，端口cs应设为“1”，而且先前的操作模式将复位。当端口cs返回“0”时，应先运行新的操作模式类型码。
2 液晶显示系统硬件电路的设计
2.1 mc9s08aw32微控制器
mc9s08aw32微控制器是美国飞思卡尔半导体公司开发的基于高性能hcs08核的系列成员之一。它包含众多有价值的特性，如20 mhz内部总线频率，32 kb片上在线可编程flash存储器，2 kb片上ram，灵活而无需外部元件的内部时钟发生器，低压检测、高性能的模／数转换器(adc)，串行通信模块等。即使在各类恶劣环境下，mc9s08aw32亦可达到极佳的emc性能。
2.2硬件接口电路
液晶显示系统硬件接口电路主要包括微控制器mc9s08aw32、液晶显示模块lcd、背光源、液晶驱动芯片ht1621和按键模块以及电阻、电容元器件等，如图1所示。
图1中，微控制器mc9s08aw32的ptc0～ptc2端口分别接液晶驱动芯片ht1621的片选信号端口(cs)、“写”信号控制端口(wr)和数据信号端口(data)，并分别接上拉电阻到高电平(vcc)。由于不需要对ht1621进行“读”操作，“读”信号控制端口(rd)只需通过上拉电阻接到高电平(vcc)。mc9s08aw32的pte0～pte7端口接键盘模块；ptc3端口接npn晶体管，以控制背光板。液晶驱动芯片ht1621的com0～com3端口分别与lcd的com1～com4端口相连；seg0～seg31端口分别与lcd的seg1～seg32端口相连。当lcd的显示段码数少于128(32×4)时，将ht1621剩余的驱动端口置空。该设计采用的lcd有4个公共端口和32×4个段码。
3液晶显示系统的软件实现
微控制器mc9s08aw32通过三个端口即ptc0～ptc2分别与ht162l的“cs”、“wr”和“data”相连，实现对液晶驱动芯片“写”命令和数据的控制。“cs”是ht1621的片选信号端口，当“cs”为低电平和作为输入时，“读／写”ht1621的数据和命令有效。“data”是串行数据输入／输出端口，“读／写”数据和“写”命令通过“data”进行。“wr”是写时钟输入端口，当“wr”信号为上升沿时，端口“data”上的数据地址和命令被写入ht1621上相应的ram区。
在微控制器初始化过程中，设定pte0～pte7为输人口。mc9s08aw32通过扫描这些端口的状态来检测、判断是否有按键按下，并通过mc9s08aw32对ht1621进行“写”操作使lcd显示相应的功能。同时，当有按键按下时，mc9s08aw32通过ptc3端口输出高电平，npn晶体管q1导通，背光板k极拉低点亮。当超过一定的时间无按键操作时，背光板关灭，以减小功耗。通过编程，当有按键操作时，lcd可以闪烁显示用户要选家电的工作模式。若无按键操作，lcd显示当前的时间、工作状态等信息。
3.1 ht1621的初始化及控制时序
ht1621是可编程芯片。根据ht1621的命令和数据代码，通过把下面的宏定义程序“写”到ht1621，完成ht1621的初始化以及与“写”数据和命令相关的模式的设置。
图2是ht1621的“写”命令和数据的信号时序图。
根据图2“写”命令和数据的信号时序图，以及mc9s08aw32的端口定义，通过下面的赋值语句和宏定义，初始化mc9s08aw32对ht1621的三个控制端口为“输出”，完成3个端口的高低电平设定。
3.2软件设计流程图
软件设计流程图如图3所示。
4 结语
该设计主要应用于家电控制系统的显示部分。液晶显示系统是家电控制系统的重要组成部分。mc9s08aw32和ht1621都具有高性能、低功耗、可靠性高等优点。目前，将两者相结合，已经成功应用于电饭煲、冰箱、空调、洗衣机等家电液晶显示系统。实践证明，该显示系统不仅显示稳定，功耗小，设计、使用方便，而且通过节省单片机i／o口，降低了生产成本，达到工业上对显示系统性能的要求。