【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單電源供電。 它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分； 第 一個(gè) 部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道 部分 。兩個(gè)數(shù)據(jù)通道 是 由 1 1 1 14 腳組成 。其中 11 腳（ T1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 13 腳（ R1IN）、 14 腳（ T1OUT） 作為 第一數(shù)據(jù)通道。 7 腳（ T2OUT） 、 8腳（ R2IN）、 9腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）為第二數(shù)據(jù)通道 [5]。 第 二 部分是電荷泵電路 部分。有 4 個(gè) 電容 和 6 引 腳。 作用 是 生成 +12v和 12v 兩 相反 個(gè)電源。 第三部分就是供電 部分 。 15腳 GNG、 16 腳 VCC（ +5v）。 此處使用基本型 MAX232 作為 89C51 的串行數(shù)據(jù)通信。基本電路連接如圖 圖 RS232 接口 [4] RS232 interface 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 PCB 板圖電路連接方式如下圖所示： 圖 RS232電路板 RS232 pcb 2． 4 鍵盤(pán)操作部分介紹 本課題是使用的通用的 4*4 的行列式鍵盤(pán)，這種鍵盤(pán)的規(guī)格是現(xiàn)在工業(yè)中比較通用的，其中包括了按鍵的多種功能的切換，能夠很好的完成數(shù)據(jù)輸出的功能，具體的樣式如下 表 鍵盤(pán) Table Keyboard 7 8 9 退格 4 5 6 點(diǎn) 1 2 3 線 0 確定 圓 矩形 圖 鍵盤(pán)接口圖 The interface of the keyboard 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 在硬件實(shí)現(xiàn)方面采用的是按鍵操作， 每個(gè)鍵就是一個(gè)行與列的交點(diǎn)，按鍵有兩個(gè)端點(diǎn)，一端接行，另一端接列。鍵按下就是將會(huì)使兩端點(diǎn)短路，使二者連通。有鍵按下則行與列連通 。 顯示部分介紹 使用通用的 8 段數(shù)碼管，在安排具體數(shù)目的時(shí)候考慮到命令集的代碼情況和命令的代碼數(shù)目，應(yīng)該在 4 個(gè)以上。因?yàn)橥ㄟ^(guò) uln2021 進(jìn)行位選 ，而此芯片能驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管的數(shù)目是 7個(gè)，所以從節(jié)省芯片的角度考慮所以選用 7 個(gè) 8 字?jǐn)?shù)碼管作為顯示區(qū)的部件。具體的硬件電路如圖 圖 顯示接口 The interface of the display 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 第三章 液晶顯示終端 DGUS 屏介紹 DGUS 綜述 DGUS 是根據(jù)迪文 K600+內(nèi)核所設(shè)計(jì)的智慧型 GUI 系統(tǒng)軟件，全稱(chēng)是 DWIN Graphical Utilized Software，即迪文圖形應(yīng)用服務(wù)軟件。而 DGUS 屏是一種液晶屏，它建立于該智慧型軟件。該液晶屏并且是運(yùn)用直接變量驅(qū)動(dòng)顯示方式，所有的操作都根據(jù)前期都已經(jīng)配置好的變量文件，來(lái)顯示不同于傳統(tǒng)的 LCM 的根據(jù)指令和時(shí)序來(lái)控制顯示。比起傳統(tǒng)的 LCM 采用直接驅(qū)動(dòng)顯示方式，操作更為簡(jiǎn)單實(shí)用。此外運(yùn)用 DGUS 進(jìn)行人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)，運(yùn)用 PC 機(jī)進(jìn)行一些組態(tài)設(shè)計(jì)，把人機(jī)交互的過(guò)程和控制過(guò)程分開(kāi)，可以大幅度降低用戶(hù)單片機(jī)所需的代碼量（因?yàn)橹恍枰獙?xiě)點(diǎn)通過(guò)串口來(lái)讀或?qū)懽兞看鎯?chǔ)器的代碼即可）。 DGUS 屏組態(tài)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)不同于常規(guī)的人機(jī)界面開(kāi)發(fā)， DGUS 屏擁有 256M 存儲(chǔ)器，最大可以擴(kuò)展到 2GB。用戶(hù)所要用的圖形完全可以 用一些 PS 圖形處理軟件來(lái)設(shè)計(jì)， DGUS 屏都可以支持，即用戶(hù)可以任意發(fā)揮創(chuàng)意來(lái)設(shè)計(jì)界面。 軟件平臺(tái)是 DGUS 與傳統(tǒng)的 HMI 最大的不同點(diǎn)，傳統(tǒng)的 HMI 一般使用常規(guī)的軟件系統(tǒng)，像是 Andriod、 Linux 等等。而 DGUS 采用的是自身特有的，嵌入在硬件中的專(zhuān)用軟件。其明顯的特征有：（ a）抗干擾的能力強(qiáng)，較為可靠性、穩(wěn)定性也好；（ b）不需要付版權(quán)費(fèi)用，使得產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本下降；（ c）由于可以較好的保護(hù)用戶(hù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，就能有效地避免同行山寨的惡性競(jìng)爭(zhēng)。在相比于傳統(tǒng)的液晶屏和指令屏， DGUS 的本質(zhì)是硬件化的 GUI的 平臺(tái) 。它的典型特征就是開(kāi)發(fā)質(zhì)量高，二次開(kāi)發(fā)門(mén)檻低，生產(chǎn)、維護(hù)簡(jiǎn)單，并且很容易在用戶(hù)通用的硬件的平臺(tái)上形成系列化產(chǎn)品 [6]。 DGUS 軟件架構(gòu)如下： 圖 DGUS 軟件架構(gòu) DGUS software architecture 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 DGUS 屏的主要特點(diǎn) DGUS 屏的主要特點(diǎn)如下： 執(zhí)行時(shí)可以把 GUI 分成控件，并按頁(yè)面來(lái)配置，變量直接控制控件顯示； 用 PC 的軟件來(lái)配置控件文件（ ），配 置完后，下載到 DGUS 屏，假如用戶(hù)要實(shí)現(xiàn)控件顯示的相應(yīng)改變，僅僅只需要串口改寫(xiě)變量值。比如，要在某個(gè)頁(yè)面顯示兩位小數(shù)（ ）的溫度值，分兩步開(kāi)發(fā)完成： 第一步設(shè)置：首先用迪文的 PC 組態(tài)開(kāi)發(fā)軟件，在需要設(shè)置的頁(yè)面來(lái)添加一個(gè)數(shù)據(jù)變量控件，并設(shè)置好要顯示的格式（顯示顏色、單位、字體大小、數(shù)據(jù)類(lèi)別、數(shù)據(jù)源）。在全部設(shè)置添加完畢后，通過(guò) SD 卡把已生成的控件文件（ ）下載到 DGUS 屏。 第二步運(yùn)行：用戶(hù)使用軟件只進(jìn)行定時(shí)或者參數(shù)變化時(shí)，通過(guò)串口把溫度值刷新到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源地址， 當(dāng)顯示切換到所對(duì)應(yīng)頁(yè) 面時(shí)，屏幕就會(huì)自動(dòng)按照預(yù)先所設(shè)定顯示格式來(lái)顯示。 觸摸屏或鍵盤(pán)錄入過(guò)程，通過(guò) PC 軟件按照頁(yè)面定義的觸控文件（ ）來(lái)控制，用戶(hù)軟件僅需要定時(shí)（或者參數(shù)改變時(shí)的串口中斷觸發(fā)）來(lái)讀取錄入變量值即可。 比如，要觸摸輸入顯示兩位小數(shù)，需要分兩步開(kāi)發(fā)完成： 第一步設(shè)置：首先用迪文的 PC 組態(tài)開(kāi)發(fā)軟件，在需要添加頁(yè)面位置來(lái)添加一個(gè)變量數(shù)據(jù)錄入控件，并設(shè)置好錄入格式（數(shù)據(jù)類(lèi)別、顯示顏色、小數(shù)點(diǎn)長(zhǎng)度、字體大小、數(shù)據(jù)源），在全部設(shè)置添加完畢后，借助 SD 卡把生成的控件文件（ ）直接下載到 DGUS 屏。 第二步運(yùn)行：當(dāng)按到對(duì)應(yīng)頁(yè)面，并且按下觸摸屏觸發(fā)相應(yīng)控件， DGUS 就會(huì)自動(dòng)完成錄入過(guò)程。也就是用戶(hù)使用軟件只需要定時(shí)（或者配置為錄入完成自動(dòng)串口下發(fā)給用戶(hù)）查詢(xún)錄入值即可。 其它參數(shù)如下： 擁有 8 通道曲線趨勢(shì)圖存儲(chǔ)器和 56KB 變量空間，以及極快的變量顯示反應(yīng)速度； 擁有 256 字節(jié)配置寄存器空間， 串行命令來(lái)讀取和寫(xiě)入 ，用于硬件控制和操作； 擁有 256MB（擴(kuò)展到 1GB、 2GB） Flash 存儲(chǔ)器，以及海量圖片、圖標(biāo)、字庫(kù)存儲(chǔ)、海量圖片可用； 每個(gè)頁(yè)面可以任意設(shè)置多個(gè)的 觸控控件和多達(dá) 128 個(gè)顯示控件（支持顯示控件疊加）。 FAT32 文件格式， SD/SDHC 接口，可使用 SD 卡實(shí)現(xiàn)圖片數(shù)據(jù)下載、 DGUS 屏硬件參數(shù)的配置、軟件升級(jí)，批量生產(chǎn)時(shí)更為方便，并且便于生產(chǎn)檔案管理。 支持電容觸摸屏、支持語(yǔ)音播放功能、可以在圖片存儲(chǔ)器空間構(gòu)造高可靠性用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)；集成了觸控蜂鳴器伴音功能、集成背光亮度調(diào)節(jié)、 RTC（公歷 /農(nóng)歷）、背光自動(dòng)待機(jī)； 集成的 DWIN OS 平臺(tái)，其擁有豐富的指令，允許用戶(hù)把代碼放到 DGUS 屏上運(yùn)行，方便了用戶(hù)的二次開(kāi)發(fā)，也提供了 DGUS 屏成為系統(tǒng)主控設(shè)備的可能性。 除此之外，迪文 OS 平臺(tái)集成了常用通信協(xié)議處理（比如 Modbus 協(xié)議、 DL/T645 電力天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 抄表協(xié)議等）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（包括 Flash 數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)）、數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括 MAC、 CRC）、串口外設(shè)（比如打印機(jī)）驅(qū)動(dòng)、 DGUS 進(jìn)程控制等指令、串口通信，典型應(yīng)用案例包括 POS 設(shè)備、電力抄表、票據(jù)打印、 Modbus 總線管理等。 擁有迪文自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件設(shè)計(jì)和可靠的硬件平臺(tái)，使得 DGUS 屏不僅性能優(yōu)越，而且運(yùn)行也是可靠穩(wěn)定的。通過(guò) RoHS 和 TUV CE 認(rèn)證。 DGUS 串口操作 串口的指令或者數(shù)據(jù)都是十六進(jìn)制的格式；對(duì)于字型數(shù)據(jù)，總是采用高字節(jié)先傳送（ MSB） 方式。舉例： 0x4321 傳送時(shí)先傳送 0x43。用戶(hù)界面的復(fù)雜程度決定了 DGUS 一個(gè)周期內(nèi)能夠傳送的最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；另外 DGUS 屏在一個(gè) DGUS 周期內(nèi)最好不要接受超過(guò) 4KB 的數(shù)據(jù)； DGUS迪文屏的串口接收的 FIFO 是 4KB，也就是可以傳送至少 4KB 數(shù)據(jù)（約等于 230400691200bps波特率連續(xù)發(fā)送）在 1 個(gè) DGUS 周期（ 80/120/160/200mS）內(nèi)。迪文 DGUS 屏使用全雙工串口（ UART）、異步。迪文 DGUS 屏的 串口模式是 8n1，即每個(gè)數(shù)據(jù)傳送用 10 個(gè)位，即 1個(gè)起始位， 1 個(gè)停止位， 8個(gè)數(shù)據(jù)位?？梢酝ㄟ^(guò) SD 卡來(lái)配置串口波特率。 DGUS 屏數(shù)據(jù)幀架構(gòu)，如下表所述： 表 DGUS屏數(shù)據(jù)幀架構(gòu) Table DGUS screen data frame structure 數(shù)據(jù)塊 1 2 3 4 5 定義 幀頭 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 指令 數(shù)據(jù) 指令和數(shù)據(jù)的 CRC校驗(yàn) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 2 1 1 N 說(shuō)明 配置文件的R3:RA 定義 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度包括指令 、數(shù)據(jù)和校驗(yàn) 0x800x84 配置文件的 決定是否啟用 舉例 5A A5 05 81 00 10 20 24 DGUS 軟件開(kāi)發(fā)流程 迪文 DGUS 屏是采用直接變量驅(qū)動(dòng)的顯示方式，與傳統(tǒng)的液晶顯示模塊通過(guò)指令或時(shí)序控制顯示有所不同。事先設(shè)置好的變量配置文件將決定所有的顯示和操作的工作。在用戶(hù)應(yīng)用時(shí)，用戶(hù)采用兩種不同的工作方式，將導(dǎo)致軟件架構(gòu)和二次開(kāi)發(fā)難度完全不同。 在某些小、中型電子工程項(xiàng)目應(yīng)用中，當(dāng)是由一些功能完善、相對(duì)獨(dú)立的組件構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)時(shí)， DGUS 屏可以直接被用戶(hù)當(dāng)成主機(jī)使用。用戶(hù)還可以把 DGUS 屏和 所相匹配的設(shè)備用485 網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，用 DWIN OS 二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)用戶(hù)的主控軟件可以直接在 DGUS 屏上運(yùn)行，來(lái)替代用戶(hù) CPU 的工作?？偠灾?，變量配置文件是 DGUS 屏工天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 作的基礎(chǔ)，換一句話就是，使用 PC 軟件（或其它繪圖軟件）設(shè)計(jì)完成變量配置文件的過(guò)程也就是 DGUS 屏開(kāi)發(fā)的過(guò)程，基本的開(kāi)發(fā)流程如下： 第 1 步：變量規(guī)劃 在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以使用 Excel 表格一排排來(lái)整理、記錄好變量的分配，有利于將來(lái)的維護(hù)，修改和升級(jí)。 第 2 步：界面設(shè)計(jì) 利用 PS 輔助軟件進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，比如進(jìn)行 整體背景界面，圖標(biāo)和字庫(kù)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為確保最終顯示效果和設(shè)計(jì)效果一致，調(diào)色板系統(tǒng)切記設(shè)置為為 65K 色。 第 3步：界面配置 進(jìn)行界面的配置可以使用迪文提供的工具軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，來(lái)生成變量配置文件 ()和觸控配置文件 ()。 第 4步：測(cè)試修改 把剛才配置圖片、文件、字庫(kù)、圖標(biāo)庫(kù)等借著 SD 卡下載到迪文 DGUS屏，進(jìn)行界面修改和測(cè)試。 把串口連上用戶(hù) MCU 系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)。 第 5 步：定版歸檔 定版后，把配置文件、圖片、字庫(kù)、圖標(biāo)庫(kù)等 DGUS 屏涉及的文件保存在一張 SD 卡轉(zhuǎn)生產(chǎn)即可。 如 果不希望最終客戶(hù)通過(guò) SD卡接口改變或者導(dǎo)出內(nèi)部數(shù)據(jù)，可以對(duì) SD卡接口加密鎖死 (加密后用戶(hù)必須保管好 SD 卡的開(kāi)鎖密碼，因?yàn)?SD 卡一旦鎖死，沒(méi)有開(kāi)鎖的密碼，只能更換 CPU才能使 SD 卡再次可以用 )。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 第四章 設(shè)計(jì)原理硬件及軟件介紹 系統(tǒng)概述 在對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際上一般需要統(tǒng)一考慮硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并一起協(xié)同開(kāi)發(fā)，一般而言，當(dāng)系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)完成后，軟件設(shè)計(jì)就清楚了。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是關(guān)于工具系統(tǒng)功能的。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包含監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)和執(zhí)行軟件（完成各種 實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)。 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮一下幾個(gè)方面： 培養(yǎng)好的編程習(xí)慣，如子程序化、模塊化等等，又便于修改和移植； 根據(jù)軟件功能的需求，將系統(tǒng)軟件分為幾干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的整體體結(jié)構(gòu)，使軟件開(kāi)發(fā)具有清晰、簡(jiǎn)捷和流程合理的特點(diǎn)； 建立正確的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)； 繪制程序流程圖； 合理分配系統(tǒng)的資源，包含定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷源和端口、 ROM、 RAM、 FLASH 存儲(chǔ)器等； 為程序加入注釋?zhuān)岣呖勺x性，實(shí)施軟件工程； 注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)的可靠性。軟件設(shè) 計(jì)可以使用匯編語(yǔ)言、 C 語(yǔ)言和 C51語(yǔ)言，并在編輯軟件中將源程序生成目標(biāo)代碼，利用目標(biāo)代碼進(jìn)行系統(tǒng)程序調(diào)試。 本設(shè)計(jì)軟件部分分為兩塊，一塊為單片機(jī)軟件編程，另一方面對(duì)液晶屏編程?？傮w硬件框圖如下。 8