基于AVR單片機(jī)的終端顯控設(shè)計(jì)方案

摘要：介紹了如何使用AVR單片機(jī)ATmega64和液晶模塊CM320240-7進(jìn)行顯示控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分析了其硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，給出了應(yīng)用軟件的架構(gòu)，介紹了其中最主要的菜單選擇程序的設(shè)計(jì)流程，分析了一種樹狀菜單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)的終端顯控系統(tǒng)在實(shí)際系統(tǒng)中運(yùn)行穩(wěn)定可靠，證明了設(shè)計(jì)方法的正確性。

1 引言

隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，作為信息顯示終端之一的LCD器件也得到了空前的發(fā)展。液晶顯示器（LCD）具有顯示信息豐富、功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其他顯示器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。近些年來被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。為LCD配置驅(qū)動(dòng)電路，就形成了液晶顯示模塊LCM（Liquid Crystal Module）。它的基本組成部件除了LCD、驅(qū)動(dòng)電路外一般還有連接件、背光源等。液晶顯示模塊同一個(gè)系統(tǒng)中的其他電路一樣，有簡單的接口，并提供了豐富的控制顯示的指令系統(tǒng)。為整機(jī)的開發(fā)節(jié)約了時(shí)間。AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的具有精簡指令集RISC結(jié)構(gòu)的新型8位單片機(jī)。具有豐富的硬件接口。它采用低功耗、非揮發(fā)的CMOS工藝制造，內(nèi)部分別集成Flash、EEPROM和SRAM三種不同性能和用途的存儲(chǔ)器。除了可以通過SPI口和一般的編程器對(duì)AVR單片機(jī)的Flash程序存儲(chǔ)器和EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行編程外，大多數(shù)的AVR單片機(jī)還具有ISP在線編程和IAP在級(jí)應(yīng)用編程的特點(diǎn)。其中一些高檔的AVR單片機(jī)，例如ATmega64、ATmegal28等還具有mG接口。這些優(yōu)點(diǎn)為使用AVR單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)產(chǎn)品提供了極大的方便。

介紹了圖像點(diǎn)陣式液晶模塊CM320240與AVR單片機(jī)ATmega64相結(jié)合實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備顯示控制的一種方法。給出了硬件電路的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件架構(gòu)的搭建，并闡述了一種樹形菜單界面的設(shè)計(jì)方法。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 液晶模塊CM3XPA0-7及ATmega64單片機(jī)簡介

CM320240-7是一個(gè)中英文文字與繪圖模式的點(diǎn)陣式液晶顯示模塊（LCM），點(diǎn)陣數(shù)是320*240。內(nèi)建512KB的ROM字型碼，可以顯示中文字型、數(shù)字符號(hào)、英日歐文等字母。在文字模式中，可接受標(biāo)準(zhǔn)中文文字內(nèi)碼直接顯示中文，而不需要進(jìn)入繪圖模式描述中文，可以節(jié)省許多微處理器時(shí)間，提升液晶顯示中文的處理效率。ATmaga64是一款高檔的AVR單片機(jī)，具有豐富的硬件資源。

（1）先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，130條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期，32個(gè)8位通用工作寄存器。全靜態(tài)工作，工作于16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPs,只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器。

（2）非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。64K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash,具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)，通過片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的讀寫同時(shí)操作2K字節(jié)的EEPROM,4K字節(jié)片內(nèi)SRAM,64K字節(jié)可選外部程序存儲(chǔ)空間，可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密。

（3）JTAG接口（與IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)兼容），符合JrI'AG標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能，支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能，可以通過JTAG接口實(shí)現(xiàn)Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程。

（4）外設(shè)豐富，兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。兩個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC,兩路8位PWM通道。8路十位ADC,面向字節(jié)的兩線接口'冊(cè)，與12C完全兼容。兩個(gè)可編程的串行USART,可工作于主杌/從機(jī)模式的SPI串行接口。具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器。

（5）還具有一些特殊的處理器特點(diǎn)：上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)，片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC振蕩器，軟件選擇時(shí)鐘頻率，具有六種睡眠模式。

2.2系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)硬件平臺(tái)主要由MCU、人機(jī)接口（液晶模塊和鍵盤）、通信接口三部分組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。