基于液晶屏M19264的人机界面设计

汤建华

(成都西科微波通讯有限公司，四川 成都 610091)

0 引言

应工业控制的需求，用户需要直观、简洁、方便操作的人机界面。传统的用发光数码管LED来显示数据的控制方式已经不能满足用户的需要。而液晶显示器具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程等其它显示器无法比拟的优点，不仅可以显示数字、字符，还可以显示各种图形、曲线及汉字等功能，从而成为人机界面的最佳选择。

常用的点阵液晶屏是自带字符模块的字符型显示屏，这种字符型显示屏本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。该种模块最少可以显示8位1行或16位l行以上的字符。这种模块的点阵排列是由5×7、5×8或5×11的一组组像素点阵排列组成的。每组为1位，每位间有一点的间隔，每行间也有一行的间隔，所以不能显示图形。在模块内具有已固化好的字符字模的字符库CGROM，还有让用户自定义建立专用字符的随机存储器CGRAM，允许用户建立有限的自定义字符。

其优点是:整个液晶屏划分明确，每个字符大小都已经固定好，所有字符均可通过查表来实现，使用较简单。

其缺点是:不能显示汉字、图像、曲线或特殊字符等，应用上受限制;字符大小不能任意调节，方式单一;宽温型需要一个负电压的驱动电源，对电源有要求;由于模块内具有已固化好的字符库CGROM，所以价格相对较高。

本文选用的信利液晶屏是信利半导体公司生产的液晶屏M19264－13A2，可以显示最大图形为192×64。其特点是:无字符模块，点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示连续完整的图形、字符和汉字。单电源供电，无需负电压。电路设计简单易实现，软硬件开发扩展容易，成本低廉，是开发控制系统人机界面比较理想的选择。

1 信利液晶屏M19264简介

M19264－13A2是Truly公司生产的192×64单色模块，显示颜色为蓝底白字，接口为20位并行总线方式，各引脚定义如表1所示。

表1 M19264各引脚的含义

(1)RS:数据/指令选择信号。RS=1，表示出现在数据总线上的是数据;RS=0，表示出现在数据总线上的是指令或读出的状态。

(2)R/W:读/写选择信号。R/W—1，为读选通;R/W—0，为写选通。

(3)E:读/写使能信号。在E下降沿，数据被锁存(写入);在E高电平期间，数据被读出。

(4)D0～D7:数据总线。

(5)CS1～CS3:芯片片选信号，低电平有效。CS1—0，选左片Chip1;CS2—0，选中片Chip2;CS3—0，选右片Chip3。

(6)RST:复位信号，低电平有效。复位信号有效时，关闭液晶显示，显示寄存器设置为初值。

2 显示原理

信利液晶屏M19264整个显示屏屏高分为64行，屏宽分为192列，由左中右3个Chip组成，这样每个Chip空间为64×64。每个Chip分为8页，每页高为8行，每页点阵大小为64×8。由于每个字节只能显示8个点阵(1列)，所以需要显示的字符或图像高度必须是8的整数倍。

考虑显示一个8×8点阵的字符“0”，每一个字节(8bit)表示8个点阵，由于每个字节只能显示一列8×1的点阵，所以应该由8个字节组成。其对应的显示数据为00H、00H、3CH、42H、42H、3CH、00H、00H，则点阵显示效果如图1所示。

图1 8×8点阵的字符显示效果

当显示一个汉字或图像时，由于汉字需要的点阵比较多，8×8点阵就不能满足要求了，必须考虑更大的点阵。比如汉字“藏”，假定字符大小为16×16点阵，由于每个字节只能显示一列8×1的点阵，所以应该由32个字节组成;由于每页只能显示8行点阵，所以需要由两页来显示，每页显示列数为16。其对应的显示数据为02H、E2H、82H、F2H、12H、DFH、52H、D2H、52H、17H、FAH、16H、DAH、92H、12H、00H、10H、8EH、62H、1FH、00H、1FH、15H、1DH、57H、20H、13H、0CH、33H、40H、30H、00H，其点阵显示效果如图2所示。

图2 汉字或图像的点阵显示效果

3 人机界面设计实现

信利液晶屏M19264－13A2的硬件接口电路很简单，控制芯片采用新华龙公司的单片机，原理图如图3所示。

图3 M19264－13A2的硬件接口电路原理图

图3中，P1口作为液晶屏M19264的数据线，P3口各个控制线控制液晶屏M19264的复位、读/写数据等各种操作功能。

软件开发采用Keil C51语言开发工具，软件程序主要包括两部分内容，一部分是给液晶写指令/数据、初始化及清屏等通用子程序;另一部分是汉字和菜单图形的显示程序。有了通用子程序，就可以构造出各种显示程序。与字符、汉字和菜单图形显示的原理类似，关键在于字模数据库的建立，字模数据可由专门的字模提取软件生成，然后将这些代码逐字节写到相应的页和列。常用的通用子程序有:

(1)写指令子程序。

void wr_command(unsigned char command)

{

RW=0;//写操作

RS=0;//总线数据为指令

P1=command;//将指令值送至总线

E=0;//指令数据锁存

E=1;//将指令数据写入寄存器

E=0;//指令数据锁存

RW=1;//写操作无效

}

(2)写数据子程序。

void wr_data(unsigned char data)//write data in ddram

{

RW=0;//写操作

RS=1;//总线数据为显示数据

P1=data;//将显示数据值送至总线

E=0;//显示数据锁存

E=1;//将显示数据写入寄存器E=0;//显示数据锁存

RW=1;//写操作无效

}

(3)初始化子程序。

void INS()//对左中右3个区域进行初始化设置{

unsignedchar i;

RES=0;//关闭显示屏，显示屏处于复位状态

delay(1000);//延时

RES=1;//显示屏退出复位状态

delay(1000);//延时

for(i=1;i<=3;i++)

{

select_chip(i);//选择显示区域

delay(200);//延时

wr_command(0x40);//设置列地址为0

wr_command(0xb8);//设置页地址为0

wr_command(0xc0);//设置显示位置为(0，0)wr_command(0x3f);//开启显示

}

}

一般来说，显示汉字字符采用16×16点阵，这样显示屏每行可以显示12个汉字，每屏可显示4行。由于要显示的汉字数量不多，所以直接将需要显示的汉字点阵数据存放到程序中，通过编程调用显示数据来实现显示内容，使用十分方便。图像数据可通过绘图工具生成各种图像，其显示数据可以通过字模提取软件来生成，操作简单，修改方便。汉字与图像的显示程序略。

人机界面实现过程为:先依据要显示的内容设计人机显示界面，确定要显示的图像和字符大小和个数，然后通过字模提取软件生成各种显示数据，并将数据存入控制芯片中，以便随时调用。通用子程序通过调用各个显示数据，在显示屏上显示出相应内容。最后根据实际效果对显示内容进行适当调整，就实现了整个人机界面设计。

4 结束语

在人机界面设计中，采用信利液晶屏M19264，实现了图文并茂的人机界面效果，并且硬件设计简单，软件易于维护和扩展，降低了人机界面软件开发难度。该液晶显示屏显示区域适中，可以任意显示字符、汉字、图像等显示内容，应用方便灵活，显示效果良好，性价比高，为控制系统产品的人机界面设计提供了很好的设计思路。

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