基于uPSD3200的人機(jī)對(duì)話設(shè)計(jì)

摘要：本文在介紹具有USB，I2C，ADC，DDC和PWM功能，嵌入8032控制器內(nèi)核的uPSD3200單片機(jī)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析利用uPSD3200單片機(jī)與臺(tái)灣錸寶公司最新產(chǎn)品，內(nèi)嵌SSD1303驅(qū)動(dòng)芯片的超薄OLED顯示屏P09703的硬件連接和軟件編程，同時(shí)給出利用uPSD3200單片機(jī)一個(gè)A/D口實(shí)現(xiàn)32個(gè)按鍵的原理圖，從而實(shí)現(xiàn)完整的人機(jī)對(duì)話設(shè)計(jì)。
在自動(dòng)控制和智能化儀器儀表中，人機(jī)交互是不可缺少的一部分。如何選擇合適的顯示器件和用最少的單片機(jī)口線實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)輸入，以便將更多的單片機(jī)口線用作其它功能控制，是每個(gè)從事自動(dòng)控制和智能化儀器儀表電氣設(shè)計(jì)工程師要考慮的問(wèn)題。就顯示器件而言，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子顯示技術(shù)也在不斷地更新?lián)Q代。從傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)發(fā)展到液晶屏(LCD)?，F(xiàn)正在向新一代顯示技術(shù)過(guò)渡。作為新型顯示技術(shù)候選的有：等離子體放電顯示屏(PDP)、有機(jī)電致發(fā)光屏(OLED)、發(fā)光二極管(LED)、電場(chǎng)激發(fā)發(fā)光(FED)等。目前在研究開(kāi)發(fā)方面競(jìng)爭(zhēng)得最激烈的是PDP、OLED、LCD。它們各有所長(zhǎng)，但追求的最終目標(biāo)都是一樣的，即要求達(dá)到質(zhì)輕、體薄、高亮度、快速響應(yīng)、高清析度、低電壓、高效率、長(zhǎng)壽命、低成本。

　　目前，在光電顯示領(lǐng)域，CRT已經(jīng)走向末路，LCD正處于發(fā)展的頂峰時(shí)期，與技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)鏈完善、規(guī)模龐大的LCD產(chǎn)業(yè)相比，OLED還處于發(fā)展的初級(jí)階段，它的優(yōu)勢(shì)可以從技術(shù)與產(chǎn)業(yè)兩方面來(lái)看，在技術(shù)上：OLED很薄、很輕，厚度可以做到比LCD??；由于是不需要背光源的主動(dòng)發(fā)光，所以O(shè)LED視角很廣，一般認(rèn)為接近180度；并且具有省電、耐低溫特性，在低溫下的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于LCD；響應(yīng)速度快，圖像刷新率幾乎是LCD的100至1000倍；除了圖像質(zhì)量的根本性改進(jìn)外，還具有抗震性好這一特性，這對(duì)于便攜式設(shè)備而言十分有利；不僅如此，由于可彎曲的塑料也可以用作基質(zhì)材料，所以O(shè)LED顯示屏的外形不受限制，可以是任何形狀，可以放到任意物體的表面。由于使用了新的基質(zhì)材料，OLED顯示屏比目前最薄的薄膜電晶體管（TFT）屏幕還要平整得多[1]。臺(tái)灣錸寶公司生產(chǎn)的內(nèi)嵌SSD1303驅(qū)動(dòng)芯片的超薄OLED顯示屏P09703點(diǎn)陣數(shù)128X64，厚度僅2.05毫米，重量?jī)H11.1克，工作溫度-40℃到+85℃。下面給出uPSD3200單片機(jī)與OLED顯示屏P09703的硬件連接和軟件編程。

1 uPSD3200單片機(jī)簡(jiǎn)介

帶可編程邏輯的單片機(jī)uPSD3200系列是ST公司最新推出的在Flash PSD結(jié)構(gòu)中嵌入8032控制器內(nèi)核（12CLOCK）的可編程器件。uPSD3200系列帶兩塊Flash存儲(chǔ)器，SRAM(支持后備電池)，通用I/O口，帶有16個(gè)宏單元的3000門(mén)可編程邏輯電路PLD，管理監(jiān)控功能，并可實(shí)現(xiàn)USB，I2C，ADC，DDC和PWM功能，片內(nèi)8032微控中心，帶兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)異步通訊口，三個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和兩個(gè)外部中斷。何FlashPSD系列一樣，uPSD3200系列同樣可以通過(guò)JATG ISP接口進(jìn)行在系統(tǒng)編程。uPSD3200系列芯片在稅控收款機(jī)、POS機(jī)、微型打印機(jī)、出車計(jì)價(jià)器和GPS系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[2]。在成功推出uPSD3200系列后，ST公司2004年推出內(nèi)嵌高速8032控制器內(nèi)核（4CLOCK）的uPSD3300系列，在原來(lái)uPSD3200系列的基礎(chǔ)上提供8路10位ADC，IrDA，JTAG調(diào)試等增強(qiáng)功能，使其能更廣闊的應(yīng)用前景。

2 P09703與uPSD3200的硬件連接

　　臺(tái)灣錸寶公司最新推出的超薄OLED顯示屏P09703主要特性為：

　　

由于OLED顯示屏P09703的邏輯電平為2.4V - 3.5V，我們選用ST公司生產(chǎn)的uPSD3200系列單片機(jī)時(shí)，注意選用3.3V器件，我們以u(píng)PSD3234BV為例，給出OLED顯示屏P09703與uPSD3234BV單片機(jī)的硬件連接圖，同時(shí)給出利用uPSD3200單片機(jī)一個(gè)A/D口實(shí)現(xiàn)32個(gè)按鍵的原理圖，可以大幅度減少對(duì)I/O口的占用。如圖一所示，這里要說(shuō)明的是由于OLED顯示屏P09703內(nèi)藏控制器為臺(tái)灣SOLOMON生產(chǎn)的SSD1303，該控制器在接口控制電路內(nèi)有兩套時(shí)序電路，由時(shí)序適配電路設(shè)置以適配不同計(jì)算機(jī)操作時(shí)序的要求。時(shí)序適配電路的設(shè)置端為BS1和BS2。BS1和BS2的時(shí)序設(shè)置如表一所示。OLED顯示屏P09703種沒(méi)有串行接口，圖二為P09703OLED顯示屏8080時(shí)序圖。

　　圖一 P09703與uPSD3234BV硬件連接原理圖

　　

　　圖二 P09703OLED顯示屏8080時(shí)序圖

3 軟件編程

在與計(jì)算機(jī)連接方面，SSD1303的接口，包括數(shù)據(jù)輸入緩存器、數(shù)據(jù)輸出鎖存器，指令寄存器及譯碼器，忙狀態(tài)觸發(fā)器以及時(shí)序控制電路等，具有高性能的接口控制電路。計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)訪問(wèn)SSD1303而不需要判斷其當(dāng)前狀態(tài)，與以前用的以T6963C控制器不同，SSD1303判斷忙狀態(tài)在操作上不是那么重要，因?yàn)镾SD1303的接口部能夠適時(shí)地接收計(jì)算機(jī)的訪問(wèn)。只是在計(jì)算機(jī)對(duì)顯示存儲(chǔ)器大量的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)與控制部向驅(qū)動(dòng)部傳輸顯示數(shù)據(jù)相沖突，會(huì)在顯示屏上出現(xiàn)“雪花”。但是由于這個(gè)間隙時(shí)間很短，加上人眼在視覺(jué)上的惰性而看不出“雪花”現(xiàn)象，有時(shí)判斷忙標(biāo)志再進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，忙標(biāo)志已經(jīng)消失了。正是由于這些，計(jì)算機(jī)訪問(wèn)SSD1303的操作流程非常簡(jiǎn)單。

　　sbit DC_PIN_NUM = P0^5; //P0.5 數(shù)據(jù)/指令控制位，低電平—指令操作，高電平—數(shù)據(jù)操作

　　sbit WR_PIN_NUM = P0^6; //P0.6 寫(xiě)數(shù)據(jù)/指令控制位，高電平變低電平時(shí)寫(xiě)入

　　sbit RD_PIN_NUM = P0^7; //P0.7 讀數(shù)據(jù)/指令控制位，低電平有效

　　unsigned char ReadData(void) //從P09703OLED顯示屏讀取數(shù)據(jù)

　　{ unsigned char temp;

　　DC_PIN_NUM = 1;

　　RD_PIN_NUM = 0;

　　RD_PIN_NUM = 1;