【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板和反光膜。背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以反射光線。它的作用主要是提供均勻的背景光源。當(dāng) LCD 中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。通過對(duì)不同部分液晶分子的控制，我們就可以在屏幕上顯示出所需的內(nèi)容。 液晶屏一般分為段式和點(diǎn)陣式。段式液晶屏是由若干液晶段組成的，而點(diǎn)陣式液晶屏是由很多 的液晶點(diǎn)所組成的。段式和點(diǎn)陣式的原理是一樣的，段式一般用于顯示數(shù)字或者固定的幾種圖案。點(diǎn)陣式中的點(diǎn)相當(dāng)于段式中的段，由于點(diǎn)很多，則可以顯示復(fù)雜的內(nèi)容。 高潔：便攜式體溫檢測(cè)儀的設(shè)計(jì) MSP430F413 液晶驅(qū)動(dòng)方式 在 MSP430 系列單片機(jī)中 ,液晶驅(qū)動(dòng)作為一個(gè)片內(nèi)外圍模塊驅(qū)動(dòng)才能在于MSP430F4XX 和 MSPX3XX 等類型號(hào)的器件中 ,.MSP430 的器件上的液晶顯示器的控制 /驅(qū)動(dòng)將簡(jiǎn)化液晶顯示器的顯示 .而我所使用的 MSP430F413 是有的 . 對(duì)于液晶的驅(qū)動(dòng)有 4 中方法 : 1 ,靜態(tài) 。 2, 2MUX 或 1/2 占空比 ,1/2 偏壓 。 3, 3MUX 或 1/3 占空比 ,1/3 偏壓 。 4, 4MUX 或 1/4 占空比 , 1/4 偏壓 . 液晶本身不發(fā)光 ,其顯示是通過反射環(huán)境光線實(shí)現(xiàn)的 ,因此液晶本身的功耗是很低的 .由于液晶的特性 ,液晶的器樂動(dòng)需要交流信號(hào) ,而直流驅(qū)動(dòng)將損壞液晶 .在驅(qū)動(dòng)電路中 ,液晶可以等效為電容 .兩個(gè)電極分別為公共極與段極 .公共極由COMn 信號(hào)驅(qū)動(dòng) ,段極由 SEGn 信號(hào)驅(qū)動(dòng) . 對(duì)于液晶的驅(qū)動(dòng)的 4 種方法 . (1) 靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)將只使用一個(gè)引腳作為液晶公共端 COM0,而每一段需要另一個(gè)引腳驅(qū)動(dòng) ,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù) =1+段數(shù) (2) 2MUX 驅(qū)動(dòng) 2MUX 驅(qū)動(dòng)方式將兩個(gè)引腳作為液晶公共端 COM0,COM1,而每?jī)啥涡枰硪粋€(gè)引腳驅(qū)動(dòng) ,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù) =2+段數(shù) /2 (3) 3MUX 驅(qū)動(dòng) 3MUX 驅(qū)動(dòng)方式將使用 3 個(gè)引腳作為液晶公共端 COM0,COM1,COM2,而每 3 段需要另一個(gè)引腳驅(qū)動(dòng) ,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù) =3+段數(shù) /3 (4) 4MUX 驅(qū)動(dòng) 4MUX 驅(qū)動(dòng)方式將使用 4 個(gè)引腳作為液晶公共端 COM0,COM1,COM2,COM3,而每 4 段需要另一個(gè)引腳驅(qū)動(dòng) ,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù) =4+段數(shù) /4 從表上述可以看出，對(duì)于確定的段極管腳數(shù)，選用 4MUX 的方式可以驅(qū)動(dòng)最多的液晶段。例如： MSP430F413 的段極管腳數(shù)是 24 個(gè)，采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式可以驅(qū)動(dòng) 24 段液晶段（ 24 段極管腳 1 公共極 =24 段）；采用 2MUX 方式可以驅(qū)動(dòng) 48 段液晶段（ 24 段極管腳 2 公共極 =48 段）；采用 3MUX 方式可以驅(qū)動(dòng) 72段液晶段（ 24 段極管腳 3 公共極 =72 段）；采用 4MUX 方式可以驅(qū)動(dòng)的液晶段數(shù)最多，為 96 段（ 24 段極管腳 4 公共極 =96 段）。 MSP430 系列單片機(jī)具有液晶驅(qū)動(dòng)能力的型號(hào)中， 專門開辟了一片存儲(chǔ)空間來存放要顯示的信息，稱為液晶顯示緩存，簡(jiǎn)稱顯存 [26]。顯存（ LCDM1~LCDM20）一共有 20 字節(jié)單元，地址為 0x91~0xA4。如圖 25 所示。 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 25 顯存與 MSP430管腳對(duì)應(yīng)關(guān)系 圖 25 所示是顯存與公共極管腳和段極管腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系。液晶顯存中每個(gè)字節(jié)的高 4 位可以看成是一組，低 4 位也可以看成是一組。每一組對(duì)應(yīng)一個(gè)段極管腳（ Segment Pin），每一組中的每一位又分別對(duì)應(yīng)公共極 COM0~COM3。例如地址為 0x91 的字節(jié)的低 4 位對(duì)應(yīng)段極管腳 0（ S0），這 4 位中的最低位到最高位分別對(duì)應(yīng) COM0、 COM COM COM3。液晶屏上的每一段都由一個(gè)公共信號(hào)和一個(gè)段信號(hào)控制，也就是說液晶屏上的每一段都與 MSP430 的段極管腳和公共極 管腳的組合相對(duì)應(yīng)。 MSP430 的段極管腳和公共極管腳的組合又與液晶顯存中的某一位對(duì)應(yīng)。對(duì)液晶顯存中的相應(yīng)位寫入 1 則對(duì)應(yīng)的液晶段顯示；寫入 0 則對(duì)應(yīng)的液晶段消失。 MSP430 有 4 種驅(qū)動(dòng)方式，選用哪種驅(qū)動(dòng)方式由需要驅(qū)動(dòng)的液晶段數(shù)以及液晶屏的管腳和液晶屏內(nèi)部電極的排 布決定。本系統(tǒng)采用的液晶屏是大連東顯電子有限公司生產(chǎn)的 EDS812 液晶顯示屏。該顯示屏可以顯示 3 位數(shù)字，有 24 個(gè)管腳，其中 1 個(gè)公共極管腳， 23 個(gè)段極管腳。由于該液晶屏只有 1 個(gè)公共極，所以只能采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式下， COM0 和所有的液晶段的一端相連，每個(gè)液晶另一端和段極管腳相連。段式液晶顯示屏通常顯示數(shù)字 ―8‖， ―8‖段的定義如圖 26 所示，顯存與顯示段的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 27 所示。 圖 26 液晶段定義 高潔：便攜式體溫檢測(cè)儀的設(shè)計(jì) 圖 27 靜態(tài)模式下顯存，液晶段， MSP439 管腳對(duì)應(yīng)關(guān)系 從圖 27 中可以看出，在靜態(tài)驅(qū)動(dòng)模式下，只用到顯存中每個(gè)字節(jié)的第 0 位和第 4 位。如：地址為 0x91 的顯存的第 0 位對(duì)應(yīng)著第一個(gè) ―8‖字的 ―a‖段，第 4位對(duì)應(yīng)著第一個(gè) ―8‖字的 ―b‖段。向 0x91 的第 0 位寫入 1，則第一個(gè) ―8‖字的 ―a‖段就會(huì)顯示出來；寫入 0，則第一個(gè) ―8字的 ―a‖段就會(huì)消失。使用者可以根據(jù)圖 27來確定液晶屏上顯示的內(nèi)容和向顯存中寫入的數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 圖 28 EDS812 的外形如圖 本系統(tǒng)采用的 EDS812 的外形如圖 28 所示。 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） EDS812 的管腳如表 21 所示。 表 21 EDS812 的管腳 pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 sym 1e 1d 1c 1dp 2e 2d 2c 2dp 3e 3d 3c pin 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 sym 3b 3a 3f 3g 2b 2a 2f 2g 1b 1a 1f 1g MSP430F413 的引腳 36（ COM0）和 EDS812 的引腳 1 相連，引腳 12~35（ S0~S23）按照?qǐng)D 27 和表 22 的對(duì)應(yīng)關(guān)系連接。 液晶的偏壓設(shè)置。由于液晶驅(qū)動(dòng)使用交流電壓，所以必須根據(jù) MSP430 的液晶驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行偏壓設(shè)置。在靜態(tài)模式下， R03 接地， R13～ R33 開路； 2MUX方式下，分別在 R3 R13 以及 R1 R03 之間接上 10K 的電阻， R03 接地； 3MUX和 4MUX 方式下，分別在 R3 R23 之間， R2 R13 以及 R1 R03 之間接上10K 的電阻， R03 接地。在 R03 和地之間接上不同阻值的電阻可以改變液晶的對(duì)比度， R03 直接接地相當(dāng)于選擇了最高的對(duì)比度 . 液晶驅(qū)動(dòng)頻率設(shè)置。在 MSP430F4xx 系列中有基本定時(shí)器（ BasicTimer1），它的功能之一就是為液晶驅(qū)動(dòng)模塊提供時(shí)鐘信號(hào)?；径〞r(shí)器的計(jì)數(shù)器分為兩個(gè)部分，分別由寄存器 BTCNT1 和 BTCNT2 控制。液晶模塊的時(shí)鐘信號(hào)是從BTCNT1 中引出的，而 BTCNT1 的時(shí)鐘源只能是 ACLK。液晶驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)的頻率 FLCD 可以對(duì) ACLK 進(jìn)行 3 6 12 256 分頻得到。 EDS812 的 標(biāo)準(zhǔn)頻率為 128Hz，本系統(tǒng)的 LFXT1 接頻率為 的晶振，對(duì) ACLK 進(jìn)行 256分頻，可以得到合適的液晶驅(qū)動(dòng)頻率 FLCD。 串行通信部分硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)測(cè)得的溫度除了可以顯示外，還可以發(fā)送給 PC， PC 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的溫度自動(dòng)記錄，繪制出患者一天 24 小時(shí)（或者某一段時(shí)間范圍內(nèi)）的體溫波動(dòng)曲線；也可以比較不同日期，同一時(shí)間的體溫值以供醫(yī)護(hù)人員分析病情。 單片機(jī)與 PC 之間可以通過串行口實(shí)現(xiàn)通信。 PC 串行口采用的 EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)的電平和邏輯關(guān)系與單片機(jī)的 TTL 電平和邏輯關(guān)系是 不同的。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平對(duì)地是對(duì)稱的，邏輯 ―0‖電平規(guī)定為 +3V~+15V 之間，邏輯 ―1‖電平為 3V~15V 之間， TTL 電平的邏輯 ―1‖和 ―0‖分別為 和 。由于 RS–232C和 TTL 各自規(guī)定了自己的電氣標(biāo)準(zhǔn)，互不兼容，因此 RS–232C 與 TTL 電路接口時(shí)需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 [36] 。 RS232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA（ Electronic IndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。 RS232 鏈路可以將通訊雙方在 15 米以內(nèi)有效連接。 RS232C 總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 了 21 個(gè)信號(hào)和 25 個(gè)引腳，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道。完整的 RS232C接口采用標(biāo)準(zhǔn)的 25 芯插頭，對(duì)于一般的雙工通信，常用 9 芯插頭，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，最簡(jiǎn)單的通訊方式只需 3 條引線，包括一條發(fā)送線、一條接收線和一條地線。 高潔：便攜式體溫檢測(cè)儀的設(shè)計(jì) C 1+2C 14C 2+5C 26T 1I N11T 1O U T9EN1VCC15V+3V7T 1O U T13R 1I N8S H D N16GND14R?SPP P V C CV C C162738495J?D B 9C?C A PC?C A PC?C A PC?C A PC?C A PP C R X DP C T X D 圖 29 RS232 轉(zhuǎn)換電路 MSP430 系列單片機(jī)的串行通信有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種方式是利用硬件通用串行同步 /異步模塊（ USART），通過對(duì)一系列的寄存器設(shè)置后，由硬件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移入和移出；另一種方式 是利用定時(shí)器模塊，由用戶軟件控制，將數(shù)據(jù)一位一位的移入和移出。本系統(tǒng)采用的 MSP430F413 沒有硬件通用串行同步 /異步模塊（ USART）只能采用第二種方式。 鍵盤電路 鍵盤是人機(jī)對(duì)話的輸入設(shè)備，通過鍵盤可以設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，控制系統(tǒng)運(yùn)行。在單片機(jī)系統(tǒng)中，一般沒有現(xiàn)成的通用鍵盤，需要設(shè)計(jì)者根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的鍵盤分為非行列式鍵盤和行列式鍵盤。非行列式鍵盤的硬件電路和執(zhí)行軟件都比較簡(jiǎn)單，消耗 CPU 資源少。但由于非行列式鍵盤的一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)著單片機(jī)的一個(gè) I/O 端口，所以只適用于按鍵較少的 情況。本系統(tǒng)的按鍵較少，只有兩個(gè)。一個(gè)電源開關(guān)鍵，一個(gè)溫度測(cè)量鍵。所以本系統(tǒng)采用非行列式鍵盤。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤中的按鍵是輕觸按鍵，它是通過開關(guān)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)其功能的。它的結(jié)構(gòu)如圖 210 所示。 圖 210 鍵盤的單元電路 Key A B 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 按鍵的基本結(jié)構(gòu)由兩個(gè)電極和金屬彈簧片構(gòu)成。當(dāng)金屬彈簧片上的按鍵KEY 按下時(shí)，電極 A 和 B 導(dǎo)通。在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)的運(yùn)行速度相對(duì)于操作者鍵的速度來說是非?？斓模@樣就必須考慮按下按鍵前后的抖動(dòng)問題。即在金屬片和 A、 B 剛剛 接觸和將要分開的時(shí)候，由于機(jī)械抖動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為產(chǎn)生了多次按鍵過程。抖動(dòng)的消除方法一種是用硬件電路來實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)消除，另外一種是利用軟件延時(shí)來實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)消除。本系統(tǒng)是采用軟件延時(shí)來實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)消除的。利用軟件來消除抖動(dòng)就是當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，經(jīng)過 20ms 再次檢測(cè)是否該按鍵被按下。如果檢測(cè)到該按鍵被按下，則表明該按鍵確實(shí)被按下，執(zhí)行該按鍵對(duì)應(yīng)的功能；如果檢測(cè)到該按鍵沒有被按下，則表明該按鍵沒有被按下。 鍵盤部分電路圖如圖 211 所示 圖 211 鍵盤電路 高潔：便攜式體溫檢測(cè)儀的設(shè)計(jì) 第 3 章便攜式溫度監(jiān)測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì) MSP430開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)的功能主要是在程序的控制下完成的，軟件編寫是本系統(tǒng)的主要部分。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件編寫可以使用匯編語言也可以使用 C 語言。匯編語言編譯效率高，占用硬件資源少，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但也有一些缺點(diǎn)，比如可移植能力差，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的一些程序，應(yīng)用匯編語言工作量大、調(diào)試?yán)щy。 C 語言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活方便，目標(biāo)程序