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VFD顯示模塊128S64AA1及其應用
摘要：128S64AA1是一種128×64點陣式VFD顯示模塊，具有使用方便、亮度高且可以調節、顯示圖文靈活等優點。本文介紹128S64AA1的基本原理，探討實際應用中的硬件設計和軟件編程方法。關鍵詞：VFD模塊點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備有發光二極管顯示器LED、液晶顯示器LCD等，但是由于LED不能顯示復雜字符、LCD不宜在暗室中使用的缺點，無法滿足智能儀表對顯示的更高求；而真空熒光顯示屏VFD具有亮度高、可調節、顯示圖案靈活的優點，在智能儀表中得到了廣泛的應用。本文以Samsung公司的128S64AA1VFD顯示模塊為例，介紹在基于51系列單片機的智能儀表中的應用。
1顯示模塊的結構以及與單片機的接口
1.1128S64AA1的基本結構
該模塊提供有128×64點陣，包括VFD顯示屏、VFD驅動電路、DC/DC轉換器以及顯示控制器；供電電壓是12V，邏輯電壓是5V；亮度可以由軟件來控制。
其接線端子有供電端和接口端兩個。其中接口端的引腳說明如表1所列。
表1接口端引腳說明
引腳名稱引腳名稱引腳名稱1BRAD11A721D22GND12A622D33WRITE13A523D44GND14A424D55READY15A325D66CLEAR16A226D77DSPE17A127WP08A1018A028DP09A919D029WP110A820D130DP1
外部接口簡單易用，表1中所列的30根接口線的功能分別為：8根數據線D0～D7和于傳輸數據及亮度控制信號；11根地址線用于指定數據寫入地址，其中A0～A7指定列數，A8～A10指定行數；9根控制線中，BRAD為選擇寫數據模式與亮度控制模式，WRITE為寫控制信號，READY為模塊寫數據允許，CLEAR為清屏信號，DSPE為顯示允許信號，WP為選擇寫數據頁數，DP為顯示頁數；2根地線為從電池和邏輯地。
1.2128S64AA1與單片機的接口
圖1是128S64AA1模塊與51系列單片機的接口示意圖。其中P1口作為VFD所需的控制線，P0和P2作為地址線和數據線。
2顯示模塊的控制和操作
該模塊有清空方式（ClearMode）、寫數據方式（WriteMode）和亮度控制方式（DimmingMode）三種工作方式，對應的操作時序如圖2所示。
圖2所示的操作時序清晰示意了三種工作方式下對VFD模塊的控制和操作過程。
（1）清空方式
將CLEAR端置低電平，此時由WP0和WP1所選擇的RAM清空。當清空完畢時，READY輸出低電平。此方式的優先級最高，即使READY的輸出為1，RAM仍波清空。
用C51實現的RAM清空的函數為：
voidVFD_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
}
（2）寫數據方式
當DSPE為高電平，BRAD為高電平時，通過寫操作可將待顯示的數據寫入由WP0和WP1所選擇的RAM；當數據寫入完畢，READY輸出低電平，此時可以繼續寫入下一個數據。在此工作方式中，為了使VFD內部的RAM按照行排列地址連續，以便于軟件編程，在實際設計時可將地址A8～A10接VFD的A0～A2，以用于選擇點陣的行數；而將地址線A0～A7接VFD的A3～A10，用于選擇點陣的列數。
在寫工作方式中，應包括以下幾個操作步驟：
①置寫數據模式；
②置顯示允許；
③選擇寫數據頁數；
④寫待顯示數據；
⑤選擇顯示頁數。
因此，可將實現此功能的C51程序設計如下：
voidWrChar(ucharxdata*addr,ucharcode*codename,ucharcount)
//addr為字的起始地址，count為字符個數
{uinti=0;
ucharcol;
for(col=0;col<count;col++){
*(addr++)=codeName[i++];
do{}
while(P1^1==1);
}
}//寫數據函數
P1^0=1；//置寫數據模式
P1^3=1；//置顯示允許
P1^4=0；//選擇寫第0頁
P1^6=0；//選擇寫第0頁
WrChar(0x1000,page0[],64);//寫數據，從1000開始按行寫64個字符編碼，存放于page0[]數組中
P1^5=0；
P1^7=0；//選擇顯示第0頁
（3）亮度控制方式
當WRITE輸入有效信號，BRAD為低電平時，D0和D1兩位的值決定顯示的亮度。初始化時的亮度為100%，所需亮度與D1、D0兩位數據的關系如表2所列。
表2亮度控制表
D1D0亮度/%00250150107511100
因此，若要控制顯示亮度，可用下列C51程序實現：
ucharxdata*p；
p=0x00；
(*p)=0x02;//控制亮度為75%
3應用實例
某測控裝置需顯示包括概貌、溫度控制、pH值控制以及實時同線在內的一系列圖文信息，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。該系統人機交互部分包括顯示模塊以及四個按鍵：確認鍵、參數修改鍵、光標移動鍵及返回鍵。
開機時要求顯示公司名稱，待按下確認鍵后，再進入主菜單顯示。此時，用戶可通過按光標移動鍵來選擇不同的菜單頁面，待確認鍵按下后進入相應的畫面。在次級頁面，按光標移動鍵和確認鍵，可以完成實時值和實時曲線的顯示以及相應參數的修改和保存；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移動的子程序為例，簡要介紹在鍵盤按下后，VFD上顯示信息變化的過程。菜單包括7個菜單項；概貌、溫度控制、pH值控制、轉速消泡補料、pHDO的電極標定、pHTemp實時曲線和DOAgit實時曲線。為了簡化程序設計，光標采用反寫字符的方式，簡單直觀。該子程序的框圖如圖3所示（SemiPg為菜單號），VFD顯示的2幅主菜單內容如圖4所示。
當光標移動鍵按下后，先判斷光標的位置（SemiPg=?），然后正寫光標所在的位置，恢復原貌；SemiPg加1（保持SemiPg在1～7內），然后反寫SemiPg菜單項，使光標移動到下一項。此時按下確認鍵，就可根據SemigPg的值進入光標所在的下一級菜單。
以上僅是128S64AA1模塊在實際測控裝置中的一個信息顯示實例。在實際裝置中，該模塊還實現了實時數據顯示、設定參數修改顯示、實時數據曲線顯示功能。
結語
VFD顯示模塊是一種集顯示、控制與驅動于一體的顯示器件，其最大特點是自身發光，特別適合在光線不足的條件下實現圖文信息顯示。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，編程簡單等優點，可被廣泛應用在家用電器、辦公自動化設備、工業儀器表及汽車等各種領域中。
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