液晶驱动电路HT1612及其在蒸汽流量积算器中的应用

液晶驱动电路HT1612及其在蒸汽流量积算器中的应用胡萍梁杰申摘要：介绍段式液晶显示驱动电路HT1621的特点及基本使用方法，以蒸汽流量积算器为例，简述HT1621应用在液晶显示仪器仪表中有关硬件和软件的设计关键词：液晶显示驱动电路流量积算器蒸汽流量HT1621LiquidCrystalDrivingCircuitandItsApplicationinSteamTotalizerAbstract：ThefeaturesandthebasicoperationmethodoftheHT1621liquidcrystaldisplaydrivingcircuitareintroduced．WiththesteamflowtotalizerasexamplethedesignofrelevanthardwareandsoftwarefortheapplicationofHT1621inliquidcrystaldisplayinstrumentsisdescribedinbrief．Keywords：LiquidcrystaldisplayDrivingcircuitFlowTotalizerSteamflow▲0引言液晶显示器（LCD）凭借其功耗低、体积小、图形美观、价格低等多种优势，在仪器仪表产品中得到越来越多的应用。与发光二极管（LED）相比，它存在驱动电路逻辑比较复杂、较难与单片机接口等缺点。近年来，随着大规模集成电路的迅速发展，这些缺点已经得到克服。目前彩色高分辨率液晶显示器已经大量用于便携式个人计算机，可见液晶显示技术已经达到了比较成熟的阶段。驱动液晶显示器的集成电路有几种形式：段式、字符点阵式和图形点阵式。对于以数字显示为主，辅以少量图标显示的仪器仪表，宜采用段式液晶显示。因为段式液晶显示不但驱动的IC电路和液晶片的价格低，而且显示驱动软件也比点阵式的软件简单。本文介绍的是段式液晶显示驱动IC，即HT1621以及它在作者设计的蒸汽流量积算器中的用法。1段式LCD驱动集成电路HT16211.1简介HT1621是一种多功能、内存映射的LCD驱动器，它提供了128个显示点（32×4）供选择，可以用软件的方式设定系统功能。在HT1621和单片机之间只需要3～5根线的接口。除此之外，HT1621还提供了省电指令，可减少电源的损耗。主要特性如下：①工作电压：2.4～5.2V；②片内256kHzRC振荡器或外接32kHz石英晶振或256kHz时钟输入；③1／2或1／3偏压以及1／2或1／3或1／4占空比的选择；④蜂鸣器输出；⑤定时器输出或看门狗输出；⑥48引脚封装（也有28引脚封装，但只能驱动48个显示点）。图1为HT1621的方框图。图1HT1621方框图1.2内部结构1.2.1显示内存HT1621的静态显示RAM为32×4Bit，直接映射LCD显示器的每一段。RAM的数据可以用READ，WRITE或READ-MODIFY-WRITE指令来存取。表1是RAM和LCD显示段的映射关系。表1内存映射COM3COM2COM1COM0SEG00SEG11SEG22SEG3131BIT3BIT2BIT1BIT0地址Bit1.2.2系统时钟HT1621的系统时钟固定为32.768kHz。在采用内部256kHzRC振荡器或外接256kHz时钟信号时，内部经过8分频得到32.768kHz系统时钟；如果外接32.768kHz晶振，则不经过内部8分频。1.2.3定时器输出和看门狗输出参考图2，系统时钟经过一个2n分频器产生定时器的时钟脉冲，其中n为0～7，可用软件指令设定。该脉冲经过时基发生器256分频产生定时器输出，定时器输出经过4分频并经一个D触发器锁存而得到看门狗输出。软件指令可选择定时器输出或看门狗输出接到IRQ引脚（反相开漏极输出），但如果IRQ输出被IRQDIS指令所禁止的话，IRO引脚会浮空。所以，要定时器输出或看门狗输出真正出现在IRO引脚上，还要执行IROEN指令。图2定时器和看门狗由于看门狗输出是锁存的，所以一旦看门狗定时器溢出，IRQ引脚会一直维持在低电平，直到执行了CLRWDT或IRQDIS指令为止。CLRWDT指令清除时基发生器、4分频计数器和D触发器。看门狗输出可用于单片机程序失控之后的自动复位。1.2.4蜂鸣器输出HT1621提供一个简单的音调发生器，产生一对反相的驱动信号BZ和，可以直接驱动蜂鸣器。执行TONE2K或TONE4K指令，可分别将音调频率设定为2kHz或4kHz。执行TONEON或TONEOFF指令，可以开启或关闭蜂鸣器输出。1.2.5指令概述HT1621的指令有两种模式：命令模式和数据模式。属于命令模式的指令完成系统配置、LCD配置、音调频率选择、定时器／看门狗设定、各部分的禁止／允许等功能；而数据模式指令包括了READ，WRITE，READ-MODIFY-WRITE等操作。1.2.6与单片机的接口HT1621的接口有5根线：CS，DATA，WR，RD和IRQ。其中前3根是必需的，RD仅仅在需要把数据读回来时用，IRQ仅仅在需要定时器输出或看门狗输出时用。所以，最简单的接口只需要3根线。1.3常用指令表2中，a5～a0、d3～d0分别为RAM的地址和数据；斜体数字100与110为指令模式的ID，正体数字100代表命令模式，101代表数据写模式。表2HT1621的常用指令名称指令码功能WRITE110将数据写入RAMa5a4a3a2a1d0d1d2d3SYSEN10000000001×开启系统振荡器LCDON10000000011×开启LCD偏压产生器WDTEN10000000111×允许看门狗溢出标志输出CLRWDT100000111××清除看门狗定时器内容RC256K100000110××设置系统时钟来源为内部RC振荡器BIAS1／31000010ab×0×设置LCD1／3偏压，ab＝10选择4个commonIRQEN100100×1××××允许IRQ输出F32100101××101×设定看门狗溢出周期为1／8s系统上电时，系统振荡器、LCD偏压产生器、看门狗定时器和IRQ输出都是禁止的，因此应先执行一系列开启或允许它们的指令，才能使HT1621正常工作。HT1621的指令还有很多。限于篇幅，这里只列出与本文有关的指令。1.4典型时序图见图3给出了命令模式指令的时序图。图3时序图当CS为低时，WR的上升沿把DATA打入HT1621。CS变低后的头3位是模式ID。命令模式时，ID后面是9位指令码C8～C0；数据模式时，ID后面是6位地址和4位数据。指令码和地址是高位在先，而数据则是低位在先。如果有连续多条指令要送，则从第2条指令开始可以省去命令模式ID，只要保持CS为低即可连续送多条指令。类似地，如果要对多个连续地址RAM写入数据，则从第2个地址开始，可以省去模式ID及地址，只要保持CS为低即可连续写入多个数据。但是，一旦CS变高，再变低时就必须先写3位模式ID。2HT1621在蒸汽流量积算器中的应用2.1蒸汽流量积算器的功能蒸汽流量积算器有4个模拟量输入通道，可以进行4路流量信号的开方积算或比例积算。在第4路模拟量输入组态作为蒸汽压力信号时，可以对其余3路信号中的一路或多路进行饱和蒸汽的压力补偿。如果第3及第4路模拟量输入分别组态作为蒸汽温度和压力信号，则可对其余2路信号或其中之一进行过热蒸汽的温度压力补偿。积算器的程序内存中固化了标准的水蒸气密度表。实行温压补偿时，分别从水蒸气密度表中查出实测温度、压力下的密度ρ和设计温度、压力下的密度ρs，用系数ρ／ρs对流量输入进行补偿，然后才进行比例或开方积算。2.2蒸汽流量积算器的硬件结构积算器CPU采用AT89C52，A／D转换器采用12位的TLC2543，上电复位采用MAX810，存储工作参数采用EEPROM24LC16。由于89C52自带程序内存和RAM，而且所有外围芯片都使用串行接口，所以整个硬件非常紧凑。图4积算器硬件框图通过跳线选择，温度输入可以直接接热电阻Pt100，也可以是标准信号，使用比较灵活方便。考虑到24LC16只能写入有限次，故不能在每个周期都把累积值写入24LC16。为此采用了交流掉电监测电路，CPU发现交流掉电，立即在5V电源未跌落之前把各回路累积值写入24LC16。重新上电时，再取出继续运行。2.3液晶显示部分的设计蒸汽流量积算器的面板如图5所示。液晶片一共有64个笔画段，组成了一个8位七段数码显示器。其中右边5个数码有小数点，左边3个则没有。还有3段分别用于“累积”、“瞬时”和“参数”3个标志。图5积算器面板液晶驱动器HT1621最多可驱动128段笔画，这里只用了前64段，即SEG0～SEG15，COM0～COM3。引脚SEG16～SEG31让其悬空。采用内部256kRC时钟，不使用外接晶振。与单片机接口方面，用89C52P1中的3根口线分别连接CS，WR和DATA，RD引脚没有用，因为不需要把数据从HT1621的RAM中读回。积算器显示的数据分为3种类型，如图6所示。当“累积”标志出现时，左边一位数字是回路号，右边六位数字是该回路的累积值。图6三种类型的显示当“瞬时”标志出现时，左边一位数字是回路号，接着是“-”标志；右边四位是瞬时流量值。当“参数”标志出现时，左边三位字符是参数的代码；右边四位是参数值。参数的代码（如“1-1”）中，第1位是回路号，第3位是序号。每个回路都有3个基本参数，以第1回路为例，参数1-1是工作模式，参数1-2是积算系数，参数1-3是流量量程。工作模式可以取0到5，偶数表示比例积算，奇数表示开方积算。其中，模式0和1为无补偿；模式2和3以输入通道4的信号作压力补偿；模式4和5以输入通道3和输入通道4的信号作温度压力补偿，此时通道3是温度，通道4是压力。另外还有一些参数是用于温度、压力补偿运算的，包括3-4为设计温度；3-5为温度变送器量程下限；3-6为温度变送器量程上限；4-4为设计压力；4-5为压力变送器量程下限；4-6为压力变送器量程上限。不补偿时，这些参数无用。总之，回路1和2各有3个参数，回路3和4各有6个参数，一共有18个参数。“回路”键用于选择回路，键选择累积值、瞬时值及各参数，“▲”和键用于修改参数。2.4看门狗功能的应用积算器中利用了HT1621的看门狗功能。如图7所示，上电时MAX810起作用，使89C52复位；复位后单片机启动HT1621的看门狗定时器，并每隔一定时间清图7看门狗及复位电路除看门狗定时器，保证其不溢出。一旦单片机受干扰使程序失控，它就会“忘记”清除看门狗定时器，致使其溢出。于是HT1621的IRQ端就出现一个下降沿，经过微分及反相，产生一个单片机复位脉冲，使89C52复位，从而实现失控程序的自动恢复。3结语本文提出的蒸汽流量积算器方案经过了样机试验，证明是可行的。试验中，由于批量太少没有订做液晶片，故使用标准的8位七段数码加小数点的液晶片。试验证明：HT1621是一种功能齐全，使用方便的段式液晶驱动电器，适合在显示内容不多，以数字为主的仪器仪表中使用。■作者简介：胡萍，女，1958年生，1982年毕业于华南工学院(现华南理工大学)，高级工程师；侧重于计量标准化方面的研究，个人志向于物业自动化系统，特别是楼宇自动化及小区自动化管理系统的配套及改进。作者单位：胡萍（珠海市技术监督情报研究所，广东珠海519000）梁杰申（华南建工大学自控系，广东广州510641）参考文献：［1］HoltekMicroelectronicsInc.HOLTEKProductDataSheetsEdition3，1997［2］程贺．流量测量及补偿技术．北京：化学工业出版社，1995收稿日期：1999－03－26。