MSP430单片机和LCD模块在显示终端中的应用(1)

MSP430单片机和LCD模块在显示终端中的应用(1)

　第3期　2008年6月

工矿自动化　

IndustryandMineAutomation　

No.3　

Jun.2008　

文章编号:1671-251X(2008)03-0116-03

MSP430单片机和LCD模块在显示终端中的应用

陆靓亮,　冯小龙,　钱建生,　武金磊,　张兴华,　王鸿建

(中国矿业大学信电学院,江苏徐州　221008)

3

摘要:文章阐述了MSP430单片机和LCD显示模块的特点和功能,MSP430F147为核

心、OCMJ2×10C为液晶显示模块的显示终端的设计方法,示流程图。实际应用表明,该应用电路功耗低,运行稳定关键词:显示终端;液晶模块;超低功耗;单片机;　　中图分类号:TD672;TP334.1　　　0　引言

MSP430F147和5V工作的OCMJ2×10CLCD显示模块来构成显示终端,完成接收数据和显示信息功能,达到了设计要求。1　MSP430F147单片机和LCD模块1.1　MSP430F147超低功耗单片机

MSP430F147单片机是德仪公司推出的系列超

51单片机为核心、LED,但普通51单片机的体积大、功耗高,LED的人机对话效果差。而以超低功耗的MSP430单片机和LCD液晶模块来设计显示终端,具有体积小、功耗低、人机界面良好等优点。

本文所介绍的系统是以某煤矿井下工程项目为基础的。该项目由前方数据采集器、主通信控制器和显示终端组成,主要功能是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。煤矿井下项目要求显示终端体积小、功耗低,可长期工作,且工作温度范围宽,在低温下能正常工作。因此,笔者选用超

收稿日期:2008-01-11

3基金项目:中国矿业大学青年基金项目(DC060998)

作者简介:陆靓亮(1983-),男,中国矿业大学信电学院硕士研究生,主要研究方向为数字信号处理与嵌入式系统。

低功耗控制器中的一种,基于真正的16位RISCCPU内核,16位总线结构,CPU中的16位寄存器

和常数产生器使MSP430F147具有很高的代码效率,数字控制的振荡器可使器件从低功耗方式迅速

唤醒,在少于6μs的时间内达到激活方式。

MSP430F147单片机的电源电压工作范围为1.8～3.6V,在1MHz时钟条件下,最大工作电流

为350μA,具有5种低功耗工作模式,在不同的工作模式下,工作电流可下降到70～0.1μA,具有超低功耗。

3　结语

[2]　李国厚.PLC原理与应用设计[M].北京:化学工业出

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[4]　张凯峰.西门子S7-200在肉类工业杀菌工艺自动控

该系统已在邯郸马头电厂投入使用,运营正常。该系统将火车接近提示报警系统和铁牛拉车及推车系统连成一体,使卸煤线安全监控得到了很好的保证,有效地杜绝了卸煤线进车、调车的不安全现象,完善了火车接近智能监控系统,实现了安全管理的信息化。

参考文献:

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院,2003.

MSP430单片机和LCD模块在显示终端中的应用(1)

MSP430F147单片机片内包括1个看门狗时

钟、12位16通道的A/D转换器、定时器、高精度比较器、高速的USART控制器、1KBRAM,32KBFLASHROM、内部温度传感器、具有3个捕获/比

较寄存器的16位定时器TimerA、TimerB、6个8位并行端口,且2个8位端口有中断能力。每个外围器件都支持复杂的事件驱动型操作。同其它微控制器相比,带片内FLASH的微控制器可以将系统功耗降低5倍,并且减小了硬件线路板空间,与现代程

序设计技术(如计算分支)以及高级语言(如C语言)结合使用,使得MSP430的体系结构更为高效。

MSP430F147单片机允许用户使用标准C语

VIH1—输入高电平;VIL1—输入低电平;TR—使能上升沿时间;TAS—地址建立时间;TAH—;TDSW—数据建立时间;

TH—数据保持时间;TPW;TC—使能周期

2　2的时序示意图

言编程,并提供高效的C语言编译环境仿真工具FET,使1.2　LCD模块2×10C

息,考虑终端工作在复杂的煤矿井下环境,所以终端与主通信控制器采用2种通信方式,无线选用无线模块,有线采用RS485通信方式,如图3所示

。

中文液晶显示模块OCMJ2×10C是金鹏电子有限公司生产的一款液晶显示器,采用LED背光显示,适合于各种仪器仪表、通信、工业控制、公共场所显示、办公自动化等领域,其原理框图如图1所示

。

图3　显示终端硬件电路图

利用MSP430F147的2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MSP430F147的串口接收主通信控制器传来的数据,经过处理在MSP430F147单片机的I/O口送给LCD显示,完成

图1　OCMJ2×10C液晶显示模块原理框图

主通信控制器对各终端的控制和传递数据。因MSP430F147工作在3.3V,而OCMJ2×10C工作

图1中,ST7920为液晶显示控制芯片,它与微处理器的接口信号如下:VSS为接地信号;VDD为芯片供电电源;RS为数据命令选取信号,当它为高电平时,可以读写数据,为低电平时,可以写入命令;R/W为读写选择信号,为高电平时,读出允许,为低

在5V,所以电路中采用74LS245进行电平转换。图3中,MSP430F147的P5.0控制数据命令选取信号RS,P5.1控制读写选择信号R/W,P5.2控制芯片选择信号E,P5.3控制复位信号RST;P4口作为

LCD显示数据(或指令)通信口。MSP430F147的2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不同的工作频率。3　软件设计

3.1　数据接收显示设计

MSP430F147单片机通过中断接收主通信控制

电平时,写入允许;E为芯片选择信号,高电平有效;RST为复位信号,低电平有效;DB0～DB7为数据总

线,进行高低电平的数据传输。

在并行模式下,从MPU写资料到OCMJ2×10C的时序如图2所示。从图2中可以看出,

当R/W=0、E=1时,MPU可以向OCMJ2×10C写入资料。另外,当RS=0时,写入的是命令;当RS=1时,写入的是数据

。

器发来的数据,并将接收到的数据送给LCD显示。通信参数设置为波特率为1200bps,8个数据位,CRC校验。对收到的数据汉字采用16×16的点

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阵

、字母和数字采用8×16的点阵显示。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。

液晶显示程序流程如图4所示

。

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。MSP430F147有5种低功耗模式,如图5所示,AM为活动状态,其余为低功耗模式,其中LMP4数据保持模式仅耗电0.1μA,从低功耗模式到活动状态只需6μs时间。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,理CPU大部分时,CPU的大部分工作都,当CPU完成中断服务后

。

图4　　在图4:一个是基本指令动作

的设置“,RE”为基本指令集与扩充指令集的选择控制位,当RE=0时,为基本指令动作;当RE=1时,为扩充指令动作;当变更“RE”位后,以后的指令集将维持在最后的状态,除非再次变更“RE”位,否则使用相同指令集时,不需每次重设“RE”位;另一个是读状态的确认,当模块在接收指令前,微处理器必须先确认模块内部处于非忙碌状态,即读BF标志时BF需为0,方可接收新的指令;如果在送出一个指令前并不检查BF标志,那么在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间,即是等待前一个指令确实执行完成。　　值得注意的是,MSP430F147单片机的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口。另外,如果使用MSP430F147芯片内部DCO作为系统时钟,由于MSP430F147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TimerA或TimerB的捕获比较功能实现。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(P5.2)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。3.2　显示终端低功耗设计

MSP430F147的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。MSP430F147的时钟控制电路分别形成ACLK、MCLK、SMCLK等时

图5　MSP430F147的工作模式与工作电流的关系示意图

4　结语

采用以MSP430F147为核心、OCMJ2×10C为液晶显示模块的终端显示器,接口规范、使用方便。同时,MSP430F147单片机集成许多通用模块,功能强大,采用先进的功耗管理技术,对功耗情况进行动态管理,可以进一步降低显示终端的功耗,特别适用于对体积、功耗敏感和电池供电的设备。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5v2j.html