摘要：本文根據(jù)煤礦井下饋電開關智能綜合保護器顯示的要求，利用8031單片機和MGLS-12864液)晶顯示模塊實現(xiàn)保護器顯示部分的軟硬件設計。通過搭建硬件電路，編譯調試下栽程序，使用8031單片機控制MGLS-12864液晶顯示模塊，可以實現(xiàn)漢字、數(shù)字和字母的顯示以及光標閃爍和實時數(shù)據(jù)顯示等功能，此功能除可用于煤礦井下饋電開關智能綜合保護器顯示，還可用于智能化儀器儀表等需要顯示的場合。
隨著液晶顯示技術的發(fā)展和儀表智能化程度的提高，人們對信息顯示方式的要求也在不斷提高，傳統(tǒng)的數(shù)字顯示已經(jīng)不能表達復雜的信息。而液晶顯示器(LCD)則以其重量輕、電壓低、功耗小、顯示內容豐富等優(yōu)點逐漸在單片機控制的智能儀器儀表、工業(yè)控制等領域得到廣泛應用。
礦用隔爆饋電開關是煤礦井下配電系統(tǒng)的關鍵設備，其性能好壞直接影響煤礦井下的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率。目前大部分礦井饋電開關保護器的顯示通常是發(fā)光二極管或LED數(shù)字顯示，并且大部分用燈來顯示故障。
為了改進饋電開關的顯示功能，利用單片機8031和液晶顯示器設計了一種具有漢字顯示功能的顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過液晶顯示器實時顯示開關的工作參數(shù)(電壓、電流等)、工作狀態(tài)、供電線路的故障原因以及故障所發(fā)生的時間等，并且能對故障狀態(tài)進行存儲，大大方便了線路的維修。
1 系統(tǒng)的硬件構成
為了完成饋電開關的各種顯示，采用8031單片機控制MGLS-12864液晶顯示模塊。饋電開關保護器要求顯示開關的工作狀態(tài)、工作參數(shù)(電壓、電流、功率因數(shù)等)、故障原因、故障狀態(tài)和瓦斯報警等。
1.1 點陣式液晶顯示模塊MGLS-12864
MGLS-12864是香港信利公司生產(chǎn)的點陣圖形式液晶顯示模塊，點陣數(shù)為64行x128列，每屏可以顯示4行×8個漢字(每漢字16×16點陣)。該顯示模塊有2片HD61202作為列驅動器和1片HD61203作為行驅動器，可顯示64K的點陣圖形。其主要特點是能與80系列微處理器直接接口，可以進行圖形、字符及圖形和字符混合3種方式顯示，并具有64K的內部存儲器。顯示屏共分8頁，顯示數(shù)據(jù)格式及顯示屏的頁、行和列的分布情況如表1所示。
該表結合時序圖對于理解HD61202液晶控制器的七種顯示指令很有幫助。這七種指令的功能如表2所示，HD61202的讀寫時序圖如圖1所示。
1.2 硬件接口
8031單片機與液晶顯示模塊MGLS-12864有2種連接方式：直接訪問方式、間接控制方式。本設計采用間接控制方式。系統(tǒng)硬件接口圖如圖2所示。
在圖2中，根據(jù)圖1讀寫時序要求，8031的P1.2作為液晶顯示模塊的RS控制信號決定單片機是進行數(shù)據(jù)選擇還是進行指令選擇，RS=1，數(shù)據(jù)操作；RS=0，寫指令或讀狀態(tài)操作；P1.3接R/W選擇信號，決定單片機對顯示模塊是進行讀選通還是寫選通；P1.4接使能信號E決定數(shù)據(jù)是被鎖存寫入還是被讀出：P1.1和P1.0接CS1和CS2根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)決定片選：P0端口接MGLS-12864的DB0～DB7用于二者之間的數(shù)據(jù)傳送；通過上位機和8031的串口通訊方式將開關的實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)等送給顯示系統(tǒng)進行顯示。
2 系統(tǒng)的軟件設計
系統(tǒng)程序主要由主程序、子程序和中斷服務程序組成。主程序流程圖如圖3所示。在主程序中，首先判斷顯示控制器HD61202是否處于“忙”狀態(tài)，若不忙先送關顯示指令關閉所有顯示，接著仍判斷“忙”狀態(tài)，若不忙送開顯示指令，為顯示做準備，然后調清全屏子程序、漢字顯示子程序，最后根據(jù)內容需要調清單個字子程序。漢字顯示子程序如圖4所示。在初始化中首先設定幾個參數(shù)：顯示的是第幾個字、頁地址、所在列地址Firstcolum。接著根據(jù)輸入的列進行片選，左右屏漢字顯示程序一樣，都是先調寫指令子程序然后調寫程序子程序。依次循環(huán)寫入，最后判斷這個字是否寫完。其他子程序如：初始化子程序、寫指令子程序、寫數(shù)據(jù)子程序、清顯示子程序，篇幅有限從略。在漢字顯示子程序中，首先讀取的是前16個字節(jié)為上半部16x8點陣字模數(shù)據(jù)，后讀取的是后16字節(jié)，為下半部16x8點陣字模數(shù)據(jù)。
3 調試中遇到的問題
1)由于MGLS-12864液晶顯示模塊沒有字符庫，首先對要顯示的漢字、數(shù)字、字母等通過字模提取軟件——zimo0221取模，將取模方式設成C51方式可得到一個漢字的16x16的點陣數(shù)據(jù)。
2)在NGLS-12864中，2片HD61202的ADC均接高電平，RST也接高電平，這樣在使用NGLS-12864時就不必考慮這兩個引腳的作用。
3)RAM中的每一個字節(jié)(8位)對應LCD屏上一行中的一列，一個字節(jié)中的一位對應LCD屏上一個點(“0”為滅“1”為亮)，在清除一列時，在要被清除的列的位置寫入“00H”，用此方法可以清除屏上的一個區(qū)域或全屏。
4)實驗中滿足時序是非常重要的，如果時序錯誤就不能進行正常顯示。
4 結束語
本文介紹利用8031單片機控制NGLS-12862液晶顯示模塊的軟硬件設計。通過實踐，顯示系統(tǒng)完成了漢字、數(shù)字和字母的顯示以及光標閃爍和實時數(shù)據(jù)顯示等功能。這個設計不僅能用于煤礦井下饋電開關智能綜合保護器顯示，還可用于智能化儀器儀表等需要顯示的場合。