便携式仪表液晶显示及按键电路的设计

1．引言
LCD液晶显示器(Liquid Crystal Display)具备低耗电量、价格低廉等特点，目前已经渐渐取代了传统的显示装置，在各种仪表上被广泛使用。为了方便和计算机联机使用，通常将LCD驱动电路组合成模块，因此又称为LCM或LCDM(LCD module)。由于上述特点，使得液晶显示器的使用范围广泛。本论文着重阐述如何用单片机来识别常用的4*4行列式非编码键盘及驱动LCM的显示。
2．系统硬件设计
液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件等装配在一起的组件。英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文称为“液晶显示模块”。常见的液晶显示模块有数显模块、点阵字符液晶模块和点阵图形液晶模块三种。本设计采用点阵字符液晶模块，目前常用的有16*1、16*2、20*2、40*2等字符模组，但是都具有相同的输入输出界面。本设计选用16*1的字符模组。字符LCD模块的控制器主要为日立公司的HD44780及其替代集成电路，驱动器为HD44100及其替代的兼容集成电路。
16*1 LCM的内部结构可分为：LCD控制器、LCD驱动器、LCD显示装置三个部分，如图1所示。

其特性如下：
(1)+5V电压，反视度(明暗对比度)可调整。
(2)内含振荡电路，系统内含重置电路。
(3)提供各种控制命令，如清除显示器、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。
(4)数据显示用DDRAM共有80个字节。
(5)字符发生器CGROM有160个5*7点阵字型。
(6)字符发生器CGRAM可由使用者自行定义8个5*7的点阵字型。
键盘是一组键的组合，它是各种仪表中最常用的输入设备。操作人员可通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机对话。.在单片机应用系统中，有的是单个按键，有的是矩阵式的按键，即行列式按键。按键是一种常开型按钮开关，常态时按键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合。键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专门的硬件译码器实现，并产生键编号或键值的称编码键盘，如BCD码键盘和ASCII码键盘等；靠软件识别按键状态的称为非编码键盘。在一般的单片机系统中，大多采用非编码键盘。
非编码键盘又分为独立式非编码键盘和行列式非编码键盘两种。独立式非编码键盘又分为中断方式和查询方式两种；行列式非编码键盘分为程序扫描工作方式、定时扫描工作方式和中断扫描工作方式。扫描方式又分为扫描法和线反转法。本设计采用的是行列式非编码键盘，采用扫描工作方式。
目前电子业所使用的单片机有MCS-51系列、PIC系列、AVR系列等系列，较早出现的就是51系列的了，考虑到选材的方便、成本及与液晶显示器的配合，所以本设计选用的是使用非常普及的MCS-51系列中的ATMEL89C51。
依据系统分析及实现功能，硬件小系统方框图如图2所示：

依据系统分析及实现功能，硬件小系统电路图如图3所示：