基于avr單片機(jī)的vfd模塊gu112×16g7806的應(yīng)用

1、信息科技中國科技信息2009年第10期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFOrmATIONMay2009基于AVR單片棍的VFD模塊GU112x16G7806的應(yīng)用鄧杰中國西南電子技術(shù)研究所四部610056摘要介紹一種基于AVE單片機(jī)和VFD點(diǎn)陣圖形顯示模塊GUll2x16G7806的設(shè)計(jì)。給出VFD顯示器的顯示原理、硬件接口設(shè)計(jì)框圖以及以實(shí)例示范的菜單的制作和應(yīng)用，同時(shí)給出基于C語言的程序設(shè)計(jì)模塊。凝鍵詞，玎一。_

2、foIv。”Ⅲ|，馕AVR單片機(jī)；VFD模塊；GUl12x16G7806翻劬粥t“忡叫。，，。篇∥。，，r，。^十蕊TheapplicationofAVRmicrocontrollerandthedotgraphicVFDmoduleGUl12x16G7806aleInintroducedItmainlyexPatbtesOntheprincipleofdisplaybasedOnVFDmodule，thediagramofhardwa

3、PeinterfaceAtthesametime，ItshowssomeCprogramaccordingtOtheuseofmakingamerlJ毓“w口rd=：。，：j一“”≮。一。n蝴AVE蝴troHer；VFDmodule；GUI216G7806引言VFD(真空熒光顯示屏，VACUUMFLUORESCENTDISPLAY)是一種低壓、直流驅(qū)動的平板電真空器件。由于VFD具有高亮度、高對比度顯示特性，同時(shí)具有很高的環(huán)境適應(yīng)性與可

4、靠性，如抗紫外線、抗振動、寬工作溫度范圍、使用長壽命等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在家用電器、辦公自動化設(shè)備、工業(yè)儀器儀表及汽車等各種領(lǐng)域中。本文介紹的VFD顯示模塊GU112x16G7806，它體積小巧，可實(shí)現(xiàn)ASCII碼、圖形、漢字的顯示，并可在一40℃的低溫環(huán)境下工作，這是其它大多數(shù)顯示屏所不具有的，所以該顯示模塊在特殊環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話具有廣闊的應(yīng)用前景。1VFD顯示器顯示原理VFD顯示屏有三個(gè)電極，分別是陰極(燈絲)，陽極，柵極，都封

5、閉在高真空的玻璃容器內(nèi)。發(fā)光的原理簡單的說是從陰極放射出電子沖擊熒光粉，使其發(fā)光，根據(jù)這個(gè)原理，可以顯示出各種各樣的內(nèi)容。燈絲是在不妨礙顯示的極細(xì)鎢絲蕊線上，涂覆上鋇、鍶、鈣的氧化物，再以適當(dāng)?shù)膹埩Π惭b在燈絲支架與彈簧支架之間，在兩端加上規(guī)定的燈絲電壓，使陰極溫度達(dá)到600度左右而放射熱電子。柵極也是在不妨礙顯示的原則下，將不銹鋼等的薄板予以光刻蝕后成型的金屬網(wǎng)格，在其上加上正電壓，可加速并擴(kuò)散自燈絲所放射出來的電子，將之導(dǎo)向陽概相反地

6、，如果加上負(fù)電壓，則能攔阻游向陽極的電子，使陽極消光。陽極是指在形成大致顯示圖案的石墨等導(dǎo)體上，依顯示圖案的形狀印刷熒光粉，於其上加上正電壓后，因前述柵極的作用而加速，擴(kuò)散的電子將會互相沖擊而激發(fā)熒光粉，使之發(fā)光。通過改變熒光粉種類，可以獲得各種不同顏色。常規(guī)的VFD需要有安裝驅(qū)動器的空間，整體尺寸較大，而本文中的GUll2x16G7806內(nèi)置了驅(qū)動器，安裝在VFD管內(nèi)，這樣尺寸得到了控制，并且由于不需要外加驅(qū)動器，讓電路設(shè)計(jì)大大簡化。

7、GUll2x16G一7806輸入電壓與CMOS完全兼容，輸入邏輯電壓為5V，經(jīng)過模塊內(nèi)部的電壓轉(zhuǎn)換器提供給VFD顯示器的陰極、陽極提供所需要的驅(qū)動電壓。GUl12x16G7806對外提供并行或串行接口，通過接13電路控制內(nèi)置的8位微控芯片進(jìn)行顯示。2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)21AVR單片機(jī)AVR單片機(jī)近年來由于其優(yōu)異的性能～118一得到了廣泛的使用，這里介紹的ATMELMegal28是一款采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的基于AVRRISC(精簡指令集計(jì)

8、算機(jī))結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)，其主要性能是高性能、低功耗；片內(nèi)集成128kB的Flash程序存儲器，4kB的EEPROM和4kB的SRAM數(shù)據(jù)存儲器；具有JTAG接口l集成了8位和16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、A／D轉(zhuǎn)換器、PWM(脈寬調(diào)制)、SPI同步串口、UART異步串口，豐富、強(qiáng)大的53個(gè)可編程I／0接口l并且在軟件上有效支持C高級語言及匯編語言11t。ATMELMega128最高工作頻率可達(dá)16MHz，大多數(shù)指令可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，這樣，

9、工作在16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS。ATMELMegal28中數(shù)量眾多的t／0接13可配置為輸入或輸出端13，在與外設(shè)連接后可方便的進(jìn)行讀寫控制。在本文中，ATMELMegal28就采用I／O13對顯示模塊連接控制。22VFD顯示器的接口設(shè)計(jì)GUl12“16G7806對外提供并行或串行接口。串行接13包括同步串KI和異步串口，電平為TTL。模塊提供跳線來使能串El通訊，包括指定異步串13通訊的數(shù)據(jù)傳輸波特率和奇偶校驗(yàn)位。并口通訊包括

10、8位數(shù)據(jù)和4位數(shù)據(jù)通訊2種方式，后者與前者的區(qū)別主要是只使用數(shù)據(jù)線的高4位，對模塊2次寫操作才能完成1個(gè)字節(jié)的發(fā)送。這里介紹采用8位數(shù)據(jù)的并口方式，外部引腳包括數(shù)據(jù)線(D0～D7)，使能信號(E)，讀寫控制(R／W)寄存器選擇(RS)，顯示器狀態(tài)(BUSY)。ATMELl28采用I／O口對GUl12x16G一7806進(jìn)行控制，示意圖見圖1。該接口簡單易用，所有的數(shù)據(jù)寫入、讀出只需R／W、RS，E這3根控制線及萬方數(shù)據(jù)信息科技中國科技信息

11、2∞9年第10期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINF呲TIONM|y2009值可顯示不同的效果。voidsetAont(charfont)wirte—command(0xf2)I寫指令Oxf2，表示指定體格式wirte_data(font)I寫入要顯示的字體格式32GU112X16G一7806的應(yīng)用實(shí)例在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常要用到菜單顯示，這里就以實(shí)現(xiàn)圖2為例，介紹軟件編程方法。圖2菜單示例要在屏幕上實(shí)現(xiàn)字符顯示和圖形顯示

12、等功能，需要定義在圖形顯示模式下的各種參數(shù)，具體步驟是：首先確定顯示字體類型，包括字體大小和字體間距，然后確定在圖形顯示模式下菜單字符起始坐標(biāo)及菜單邊框的大小，然后可根據(jù)實(shí)際需要，增加簡易立體效果，比如邊框加背景框、加陰影(反顯菜單字符)等等。321設(shè)置菜單初樣喊婦呱’B’)I喊蜘《’l’)IG_cursor(x1，y1)lGcursor(x2，y2)利用前面介紹的設(shè)置字體函數(shù)set—font，設(shè)置好字體大小為5x7點(diǎn)陣和字體間距離為1

13、個(gè)點(diǎn)距后，通過圖像模式下的坐標(biāo)定位函數(shù)G_cursor將2個(gè)菜單“SelfTest”、“Config”的起始坐標(biāo)定位G—cursor(x1，y1)、G—cursor(x2，y2)。函數(shù)中的坐標(biāo)(xl，y1)，(x2，y2)分別代表該字符串“SelfTest”、。Config”起始字符’S’、’C’左下點(diǎn)對應(yīng)在屏幕點(diǎn)陣中的位置。322給菜單加上邊框setarea(x∞sl，ycosl，xms2，ycoS2，’0。)，蚍area(xcos3

14、，ycos3，xccs4，yo：治4，。0’)，用設(shè)置特殊顯示區(qū)域函數(shù)set—area，命令字cmd選’O’，實(shí)際作用是在設(shè)定區(qū)域畫矩形，將字符串填加矩形邊框，形成菜單。程序中的坐標(biāo)(xcosl，ycosl)，(xcos2，ycos2)，(xeos3，ycos3)，(xcos4，ycos4)5f另tl是菜單“SelfTest”、“Config”的邊框左上角、右下角的點(diǎn)坐標(biāo)。323簡易立體效果set～area(xcosI1，ycos2，x

15、cos21，yooS2l，oF’)‘set—area(xcos2，ycosll，xcos2l。yoor2l，’F‘)Iset—area(xcos3l，ycos4，xcos4l，yc004l，’F‘)lset_area(xcos4，ycos3l，xcos4l，ycos4l，‘F’)l用設(shè)置特殊顯示區(qū)域函數(shù)set—area，命令字cmd選’F。，其實(shí)際功能是畫線，將菜單矩形邊框的右邊框下移1個(gè)點(diǎn)和下邊框右移1個(gè)點(diǎn)后加粗，做出簡易的陰影立體效

16、果，如圖2。324菜單反顯效果啦_ama(xcosl，ycosl，xcos2，yccs2，。I’)I用設(shè)置特殊顯示區(qū)域函數(shù)set—area，命令字cmd選’I’，作用是將選定的區(qū)域做反顯，圖例3將第1個(gè)菜單做反顯效果，以表示選中當(dāng)前菜單。圖3反顯效果示例若要取消反顯效果，再次在相同區(qū)域上使用相同的命令字cmd為’I。的set_area()函數(shù)即可。325顯示漢字和其他功能的實(shí)現(xiàn)本模塊也能實(shí)現(xiàn)漢字的顯示，下面將簡單介紹一下。由于該顯示器是

17、11216點(diǎn)陣，則最多可采用16點(diǎn)陣的漢字顯示。若要顯示漢字，首先要取得該漢字的32個(gè)字節(jié)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，有很多字模提取軟件可方便獲得漢字字模，比如軟件WIN—TC中自帶的字模提取工具，它可以提供宋體、楷體、隸書等多種字體的字模。例如“大”字，獲得其宋體的32個(gè)字節(jié)的字模數(shù)據(jù)與其點(diǎn)陣圖形對應(yīng)關(guān)系示意圖如圖4。0x01OIcooo】c01Ox000加1Ox00Ox01，Ox00Ox01，Ox000埔OxfeOx01，oxoo0x02，OxSO

18、Ox02OxSOOx02，Ox40Ox04，Ox40Ox04，0)【20Ox08，OxlO0，(10Oxl8Ox20，OxOeOx40，Ox04圖4漢字顯示點(diǎn)陣32個(gè)字模數(shù)據(jù)對應(yīng)點(diǎn)陣是按從左至右，從上至下的順序排列，每個(gè)字節(jié)為高位在前，低位在后。設(shè)置特殊顯示區(qū)域函數(shù)set_area中的命令字cmd為‘H‘時(shí)，圖像數(shù)據(jù)在預(yù)先設(shè)置的區(qū)域內(nèi)按照水平填寫且坐標(biāo)水平遞增的方式寫入，剛好與字模數(shù)據(jù)和點(diǎn)陣圖像的對應(yīng)關(guān)系吻合。故在用顯示模塊GUI12x

19、16G7806進(jìn)行漢字顯示時(shí)，可大大簡化程序設(shè)計(jì)，即利用120一set—area()函數(shù)，在設(shè)置好顯示區(qū)域、使用‘H。命令字后，按順序連續(xù)寫入32個(gè)字節(jié)的字模數(shù)據(jù)即可。一般在實(shí)際應(yīng)用中，所使用的漢字有限，可自建字符庫，把用到的漢字字模數(shù)據(jù)按順序排列，在需要顯示時(shí)，直接在該字符庫中提取字模數(shù)據(jù)即可t31。下面給出在屏幕點(diǎn)陣坐標(biāo)為(xl，y1)位置顯示一個(gè)在字符庫hzbu士【】中的漢字的函數(shù)。函數(shù)中的“xUhaO”指該漢字在字符庫的序號。v

20、oiddisp—hz(unsignedcharxl，unsignedcharyl，unsortedcharxuhao)unsignedintiIset。ama(x1，yl，xl15，yl15，‘H’)Ifor(i=0li32Ii)wirte—data(hzbuf【i32(xuhao—1)DIretulTl!在本模塊調(diào)試過程中也實(shí)現(xiàn)了在屏幕上顯示簡易圖像的功能，具體實(shí)現(xiàn)過程與漢字的顯示相似，就是利用設(shè)置特殊顯示區(qū)域函數(shù)set_area0用

21、不同的命令字cmd來實(shí)現(xiàn)，這里不再具體敘述。4結(jié)語以上程序均在ICCAⅥt編譯器里調(diào)試通過，實(shí)現(xiàn)了在屏幕上正常顯示各種漢字、英文、數(shù)字及簡單的圖形功能。在筆者參與開發(fā)的車載控制設(shè)備中，采用了本顯示模塊，達(dá)到了顯示穩(wěn)定，人機(jī)界面友好的較理想的顯示效果。滲考r爻_獻(xiàn)一耿德根AVR高速嵌入式單片機(jī)原理與應(yīng)用[M】北京航空航天大學(xué)出版社2001【2】NORITAKE1TR0NVFDIVlODULEGUl121667806，1999【5】譚浩強(qiáng)c