摘要：128S64AA1是一種128×64點(diǎn)陣式VFD顯示模塊，具有使用方便、亮度高且可以調(diào)節(jié)、顯示圖文靈活等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹128S64AA1的基本原理，探討實(shí)際應(yīng)用中的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程方法。

    關(guān)鍵詞：VFD模塊 點(diǎn)陣式顯示 真空熒光顯示屏

引言

目前，智能儀表常用的顯示設(shè)備有發(fā)光二極管顯示器LED、液晶顯示器LCD等，但是由于LED不能顯示復(fù)雜字符、LCD不宜在暗室中使用的缺點(diǎn)，無(wú)法滿足智能儀表對(duì)顯示的更高求；而真空熒光顯示屏VFD具有亮度高、可調(diào)節(jié)、顯示圖案靈活的優(yōu)點(diǎn)，在智能儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以Samsung公司的128S64AA1VFD顯示模塊為例，介紹在基于51系列單片機(jī)的智能儀表中的應(yīng)用。

1 顯示模塊的結(jié)構(gòu)以及與單片機(jī)的接口

1.1 128S64AA1的基本結(jié)構(gòu)

該模塊提供有128×64點(diǎn)陣，包括VFD顯示屏、VFD驅(qū)動(dòng)電路、DC/DC轉(zhuǎn)換器以及顯示控制器；供電電壓是12V，邏輯電壓是5V；亮度可以由軟件來(lái)控制。

其接線端子有供電端和接口端兩個(gè)。其中接口端的引腳說(shuō)明如表1所列。
表1 接口端引腳說(shuō)明

引  腳	名  稱	引  腳	名  稱	引  腳	名  稱
1	BRAD	11	A7	21	D2
2	GND	12	A6	22	D3
3	WRITE	13	A5	23	D4
4	GND	14	A4	24	D5
5	READY	15	A3	25	D6
6	CLEAR	16	A2	26	D7
7	DSPE	17	A1	27	WP0
8	A10	18	A0	28	DP0
9	A9	19	D0	29	WP1
10	A8	20	D1	30	DP1

外部接口簡(jiǎn)單易用，表1中所列的30根接口線的功能分別為：8根數(shù)據(jù)線D0～D7和于傳輸數(shù)據(jù)及亮度控制信號(hào)；11根地址線用于指定數(shù)據(jù)寫入地址，其中A0～A7指定列數(shù)，A8～A10指定行數(shù)；9根控制線中，BRAD為選擇寫數(shù)據(jù)模式與亮度控制模式，WRITE為寫控制信號(hào)，READY為模塊寫數(shù)據(jù)允許，CLEAR為清屏信號(hào)，DSPE為顯示允許信號(hào)，WP為選擇寫數(shù)據(jù)頁(yè)數(shù)，DP為顯示頁(yè)數(shù)；2根地線為從電池和邏輯地。

1.2 128S64AA1與單片機(jī)的接口

圖1是128S64AA1模塊與51系列單片機(jī)的接口示意圖。其中P1口作為VFD所需的控制線，P0和P2作為地址線和數(shù)據(jù)線。

2 顯示模塊的控制和操作

該模塊有清空方式（Clear Mode）、寫數(shù)據(jù)方式（Write Mode）和亮度控制方式（Dimming Mode）三種工作方式，對(duì)應(yīng)的操作時(shí)序如圖2所示。

    圖2所示的操作時(shí)序清晰示意了三種工作方式下對(duì)VFD模塊的控制和操作過(guò)程。

（1）清空方式

將CLEAR端置低電平，此時(shí)由WP0和WP1所選擇的RAM清空。當(dāng)清空完畢時(shí)，READY輸出低電平。此方式的優(yōu)先級(jí)，即使READY的輸出為1，RAM仍波清空。

用C51實(shí)現(xiàn)的RAM清空的函數(shù)為：

void VFD_clear(void)

{P1^2=0; //置清空RAM模式

P1^2=1；

P1^1=0；

do {}

while(P1^1==1); //等待清空響應(yīng)

}

（2）寫數(shù)據(jù)方式

當(dāng)DSPE為高電平，BRAD為高電平時(shí)，通過(guò)寫操作可將待顯示的數(shù)據(jù)寫入由WP0和WP1所選擇的RAM；當(dāng)數(shù)據(jù)寫入完畢，READY輸出低電平，此時(shí)可以繼續(xù)寫入下一個(gè)數(shù)據(jù)。在此工作方式中，為了使VFD內(nèi)部的RAM按照行排列地址連續(xù)，以便于軟件編程，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可將地址A8～A10接VFD的A0～A2，以用于選擇點(diǎn)陣的行數(shù)；而將地址線A0～A7接VFD的A3～A10，用于選擇點(diǎn)陣的列數(shù)。

在寫工作方式中，應(yīng)包括以下幾個(gè)操作步驟：

①置寫數(shù)據(jù)模式；

②置顯示允許；

③選擇寫數(shù)據(jù)頁(yè)數(shù)；

④寫待顯示數(shù)據(jù)；

⑤選擇顯示頁(yè)數(shù)。

因此，可將實(shí)現(xiàn)此功能的C51程序設(shè)計(jì)如下：

void WrChar(uchar xdata *addr,uchar code *codename,uchar count)

//addr為字的起始地址，count為字符個(gè)數(shù)

{uint i=0;

uchar col;

for(col=0;col<count;col++){

*(addr++)=codeName[i++];

do {}

while(P1^1==1);

}

} //寫數(shù)據(jù)函數(shù)

P1^0=1； //置寫數(shù)據(jù)模式

P1^3=1； //置顯示允許

P1^4=0； //選擇寫第0頁(yè)

P1^6=0； //選擇寫第0頁(yè)

WrChar(0x1000,page0[],64); //寫數(shù)據(jù)，從1000開始按行寫64個(gè)字符編碼，存放于page0[]數(shù)組中

P1^5=0；

P1^7=0； //選擇顯示第0頁(yè)

（3）亮度控制方式

當(dāng)WRITE輸入有效信號(hào)，BRAD為低電平時(shí)，D0和D1兩位的值決定顯示的亮度。初始化時(shí)的亮度為100%，所需亮度與D1、D0兩位數(shù)據(jù)的關(guān)系如表2所列。
表2 亮度控制表

D1	D0	亮度/%
0	0	25
0	1	50
1	0	75
1	1	100

因此，若要控制顯示亮度，可用下列C51程序?qū)崿F(xiàn)：

uchar xdata *p；

p=0x00；

(*p)=0x02; //控制亮度為75%

3 應(yīng)用實(shí)例

某測(cè)控裝置需顯示包括概貌、溫度控制、pH值控制以及實(shí)時(shí)同線在內(nèi)的一系列圖文信息，且顯示要求較高，要求在光線不足的條件下保證其亮度。為此，選用128S64AA1這一VFD模塊作為顯示器件。該系統(tǒng)人機(jī)交互部分包括顯示模塊以及四個(gè)按鍵：確認(rèn)鍵、參數(shù)修改鍵、光標(biāo)移動(dòng)鍵及返回鍵。

開機(jī)時(shí)要求顯示公司名稱，待按下確認(rèn)鍵后，再進(jìn)入主菜單顯示。此時(shí)，用戶可通過(guò)按光標(biāo)移動(dòng)鍵來(lái)選擇不同的菜單頁(yè)面，待確認(rèn)鍵按下后進(jìn)入相應(yīng)的畫面。在次級(jí)頁(yè)面，按光標(biāo)移動(dòng)鍵和確認(rèn)鍵，可以完成實(shí)時(shí)值和實(shí)時(shí)曲線的顯示以及相應(yīng)參數(shù)的修改和保存；修改完成后，按返回鍵返回到主菜單。

下面以主菜單畫面中光標(biāo)移動(dòng)的子程序?yàn)槔?，?jiǎn)要介紹在鍵盤按下后，VFD上顯示信息變化的過(guò)程。菜單包括7個(gè)菜單項(xiàng)；概貌、溫度控制、pH值控制、轉(zhuǎn)速消泡補(bǔ)料、pH DO的電極標(biāo)定、pH Temp實(shí)時(shí)曲線和DO Agit實(shí)時(shí)曲線。為了簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，光標(biāo)采用反寫字符的方式，簡(jiǎn)單直觀。該子程序的框圖如圖3所示（SemiPg為菜單號(hào)），VFD顯示的2幅主菜單內(nèi)容如圖4所示。

當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)鍵按下后，先判斷光標(biāo)的位置（SemiPg=?），然后正寫光標(biāo)所在的位置，恢復(fù)原貌；SemiPg加1（保持SemiPg在1～7內(nèi)），然后反寫SemiPg菜單項(xiàng)，使光標(biāo)移動(dòng)到下一項(xiàng)。此時(shí)按下確認(rèn)鍵，就可根據(jù)SemigPg的值進(jìn)入光標(biāo)所在的下菜單。

以上僅是128S64AA1模塊在實(shí)際測(cè)控裝置中的一個(gè)信息顯示實(shí)例。在實(shí)際裝置中，該模塊還實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、設(shè)定參數(shù)修改顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線顯示功能。

結(jié)語(yǔ)

VFD顯示模塊是一種集顯示、控制與驅(qū)動(dòng)于一體的顯示器件，其特點(diǎn)是自身發(fā)光，特別適合在光線不足的條件下實(shí)現(xiàn)圖文信息顯示。由于該模塊亮度高，可滿足在暗室中顯示的要求，而且性能可靠，顯示美觀。另外，VFD模塊還有接口方便，編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可被廣泛應(yīng)用在家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)儀器表及汽車等各種領(lǐng)域中。