基于MC9S08AW32和HT1621家電液晶顯示系統設計

液晶顯示系統是家電控制系統的重要組成部分。家電液晶顯示系統通過液晶顯示模塊(Liquid Crystal Display)將其工作狀態和時間等重要信息顯示出來，用戶根據這些信息下達操作指令到微控制器進行處理，從而實現對家電功能的控制。液晶顯示模塊不僅可以生動地顯示圖形、漢字及字符，而且功耗小，工作電壓低，因此在現代家電產品中的應用越來越廣泛。家電液晶顯示系統主要包括液晶顯示模塊LCD、背光源、液晶驅動芯片HTl621、飛思卡爾微控制器MC9S08Aw32和按鍵模塊等。在此，根據HT1621的性能特點、組成結構和編程方法，結合MC9S08AW32，對HT1621在家電液晶顯示系統中的實際應用作了詳細論述，闡述了該系統的硬件設計和軟件設計過程，并給出了該系統的硬件接口框圖和軟件流程圖。

1 液晶驅動芯片HT1621介紹

1.1?HT1621的特性

HT1621是***盛群(HOLTEK)公司推出的128段(32×4)內置存儲器的多功能驅動器，可以驅動多段LCD字符是其主要特征。HT1621可以構成LCD顯示模塊和顯示系統，與微控制器的通信僅需要3～4根，同時它還包括了一個省電命令，有效地減少了系統的功耗。HT1621是48引腳的SSOP封裝，具有很多優良的特性，其主要特性如下：

(1)工作電壓2.4～5.2 V；

(2)內嵌256 kHz RC振蕩器；

(3)節電命令可用于減少功耗；

(4)一個32×4段的LCD驅動器；
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(5)一個內嵌的32×4位顯示RAM內存；

(6)三種數據訪問模式。

1.2? HTl621內部系統結構

HT1621內部系統結構包括顯示內存(RAM)、系統振蕩器、看門狗定時器、聲音發生器和LCD驅動器等。下面僅介紹與該設計相關的顯示內存(RAM)和LCD驅動器。

1.2.1? 顯示內存(RAM)

靜態顯示內存RAM，以32×4位的格式儲存所顯示的數據。RAM的數據可直接映射到LCD驅動器；RAM中存儲的數據可用READ，WRITE和READ-MODIFY-WRITE命令訪問。圖1是從RAM到LCD驅動器的映像。

1.2.2? LCD驅動器

HT1621是一個128段(32×4)的LCD驅動器。它可由軟件配置成1／2或1／3的LCD驅動器偏壓和2，3或4個公共端口。這一特性使HT1621適用于多種LCD應用場合。LCD驅動時鐘由系統時鐘分頻產生；LCD驅動時鐘的頻率值保持為256 Hz，由頻率為32.768 kHz的晶振、片內RC振蕩器或外部時鐘產生；LCD驅動器相關命令參見表1。

粗體100即“100"表示命令模式類型。如果執行連續的命令，除了第一個命令，其他命令的模式類型碼將被忽略。LCD OFF命令使LCD偏壓發生器失效，從而關閉LCD顯示；LCD ON命令使LCD偏壓發生器有效，從而打開LCD顯示。BIAS&COM是LCD模塊的相關命令，可以使HT1621與大多數LCD模塊相兼容。

1.3? HT1621命令格式

HT1621可以用軟件設置。兩種模式的命令可以配置HT1621和傳送LCD所顯示的數據。HT1621的配置模式稱為命令模式，命令模式類型碼為100。命令模式包括系統配置命令，系統頻率選擇命令，LCD配置命令，聲音頻率選擇命令，定時器／WDT設置命令和操作命令。

數據模式包括：READ，WRITE和READ-MODI-FY-WRITE操作，表2是數據和命令模式類型碼表。

模式命令應在數據或命令傳送前運行。如果執行連續的命令，命令模式代碼即100，將被忽略。當系統在不連續命令模式或不連續地址數據模式下，端口CS應設為“1”，而且先前的操作模式將復位。當端口CS返回“0”時，應先運行新的操作模式類型碼。

2? 液晶顯示系統硬件電路的設計

2.1? MC9S08AW32微控制器

MC9S08Aw32微控制器是美國飛思卡爾半導體公司開發的基于高性能HCS08核的系列成員之一。它包含眾多有價值的特性，如20 MHz內部總線頻率，32 KB片上在線可編程FLASH存儲器，2 KB片上RAM，靈活而無需外部元件的內部時鐘發生器，低壓檢測、高性能的模／數轉換器(ADC)，串行通信模塊等。即使在各類惡劣環境下，MC9S08AW32亦可達到極佳的EMC性能。

2.2硬件接口電路

液晶顯示系統硬件接口電路主要包括微控制器MC9S08AW32、液晶顯示模塊LCD、背光源、液晶驅動芯片HT1621和按鍵模塊以及電阻、電容元器件等，如圖1所示。

圖1中，微控制器MC9S08AW32的PTC0～PTC2端口分別接液晶驅動芯片HT1621的片選信號端口(CS)、“寫”信號控制端口(WR)和數據信號端口(DATA)，并分別接上拉電阻到高電平(Vcc)。由于不需要對HT1621進行“讀”操作，“讀”信號控制端口(RD)只需通過上拉電阻接到高電平(Vcc)。MC9S08AW32的PTE0～PTE7端口接鍵盤模塊；PTC3端口接NPN晶體管，以控制背光板。液晶驅動芯片HT1621的COM0～COM3端口分別與LCD的COM1～COM4端口相連；SEG0～SEG31端口分別與LCD的SEG1～SEG32端口相連。當LCD的顯示段碼數少于128(32×4)時，將HT1621剩余的驅動端口置空。該設計采用的LCD有4個公共端口和32×4個段碼。

3液晶顯示系統的軟件實現

微控制器MC9S08AW32通過三個端口即PTC0～PTC2分別與HT162l的“CS”、“WR”和“DATA”相連，實現對液晶驅動芯片“寫”命令和數據的控制。“CS”是HT1621的片選信號端口，當“CS”為低電平和作為輸入時，“讀／寫”HT1621的數據和命令有效。“DATA”是串行數據輸入／輸出端口，“讀／寫”數據和“寫”命令通過“DATA”進行。“WR”是寫時鐘輸入端口，當“WR”信號為上升沿時，端口“DATA”上的數據地址和命令被寫入HT1621上相應的RAM區。

在微控制器初始化過程中，設定PTE0～PTE7為輸人口。MC9S08AW32通過掃描這些端口的狀態來檢測、判斷是否有按鍵按下，并通過MC9S08AW32對HT1621進行“寫”操作使LCD顯示相應的功能。同時，當有按鍵按下時，MC9S08AW32通過PTC3端口輸出高電平，NPN晶體管Q1導通，背光板K極拉低點亮。當超過一定的時間無按鍵操作時，背光板關滅，以減小功耗。通過編程，當有按鍵操作時，LCD可以閃爍顯示用戶要選家電的工作模式。若無按鍵操作，LCD顯示當前的時間、工作狀態等信息。

3.1? HT1621的初始化及控制時序

HT1621是可編程芯片。根據HT1621的命令和數據代碼，通過把下面的宏定義程序“寫”到HT1621，完成HT1621的初始化以及與“寫”數據和命令相關的模式的設置。

圖2是HT1621的“寫”命令和數據的信號時序圖。

根據圖2“寫”命令和數據的信號時序圖，以及MC9S08AW32的端口定義，通過下面的賦值語句和宏定義，初始化MC9S08AW32對HT1621的三個控制端口為“輸出”，完成3個端口的高低電平設定。

3.2軟件設計流程圖

軟件設計流程圖如圖3所示。

4? 結? 語

該設計主要應用于家電控制系統的顯示部分。液晶顯示系統是家電控制系統的重要組成部分。MC9S08AW32和HT1621都具有高性能、低功耗、可靠性高等優點。目前，將兩者相結合，已經成功應用于電飯煲、冰箱、空調、洗衣機等家電液晶顯示系統。實踐證明，該顯示系統不僅顯示穩定，功耗小，設計、使用方便，而且通過節省單片機I／O口，降低了生產成本，達到工業上對顯示系統性能的要求。