基于OLED显示模块VGG12864G和单片机实现烟叶烘烤自控系统的设计

引言

近年来，智能控制已经广泛应用于烟叶烘烤系统中。由于烘烤自控系统通常在高温、甚至夏日强光环境下运行，并且烟叶烘烤工艺复杂，烘烤过程数据需要在信息提示下进行人工设定，所以系统需要一种具备高亮度，含有文字显示功能的显示终端。目前，烟叶烘烤自控系统一般采用的数码管或LCD显示方式，均不能完全满足系统需求。针对这般现状，本文提出了一种新方案，即将有机发光显示OLED （Organic Light Emitting Display）显示器嵌入烟叶烘烤自控系统，从而很好地解决了当前烟叶烘烤自控系统存在的迫切问题。OLED是最具发展前景的新一代显示技术，与LCD显示技术相比，OLED具有超轻薄、高亮度、广视角、自发光、响应速度快、适应温度范围宽、抗震强、功耗低以及可实现柔软显示等优越性能。为此，本文阐述了烟叶烘烤自控系统的结构原理和OLED显示模块VGG12864G—S002的功能，详细介绍了该模块基于单片机W78E54B控制的电路设计及编程方法。

1、系统结构

烟叶烘烤自控系统的结构框图如图1所示。按照传统的烘烤工艺，自控系统采集的数据包括干湿球两个传感器参数，整个烟叶烘烤过程控制都围绕烘烤房内的温度和湿度展开。天窗和地窗是烤房内的湿度控制设备，每个巡检周期动作一次，由于电机驱动电路对系统具有较强的干扰，为了提高系统抗干扰能力，系统设计了光电耦合隔离电路。由于烤房内的温度存在垂直梯度差，故烤房必须设有热风循环风机，风机转动用以形成空气对流，使温度达到相对均衡。烤房热源来自于烧煤，煤炉风机输送的进风量决定了煤的燃烧程度，而系统通过对煤炉风机的转速调控来实现对烤房内温度的控制。此外，系统还配备了报警装置，当烘烤过程出现异常时，它可提示工作人员采取相应措施。实时时钟可不仅记录系统烘烤时间，而且可为控制外设提供分钟中断信号。通常一次完整的烟叶烘烤过程将持续近120个小时。为了避免断电导致系统停止运作，系统配有备用干电池及数据保护电路，以确保连续性烘烤。为提高温度控制的稳定性，本系统还采用单总线数字式温度传感器。看门狗电路可以在意外死机时，使系统恢复正常运转。显示器及键盘是人机交互的必要设备，录入烘烤过程中的数据和读取烘烤信息都需通过显示器，因此显示设备的性能对本系统起着至关重要的作用。

2、OLED模块

VGGl2864G—S002是维信诺公司最新推出的一个OLED单色128x64点阵且具有高亮度、高对比度的显示器模块。模块内部集成的控制器芯片SSDl303包括行列驱动模块、电源控制模块、GDDRAM（Graphic Display Data RAM）、NPU接口、命令控制模块、振荡器和时序发生器。VGGl2864G—S002完整的模块结构和丰富的指令集决定了其外部接口与软件设计非常方便而灵活。该模块发绿光，工作温度范围是：一40℃～+80℃。其外部接口及内部结构如图2所示，引脚说明见表l所列。

3、硬件设计

3．1 接口设计

OLED显示模块VGGl2864G的外部接口采用8位并行数据传输方式。CPU对模块的读写无须考虑内部结构，因而控制非常方便，VGGl2864G与单片机W78E54lB的接口电路如图3所示。为确保数据总线的驱动能力，数据总线（DO~D7）可接约10 kΩ的上拉电阻。

3．2 电源设计

该模块内部集成有高效率的电源，但外部需提供逻辑电压VDD（+3V），而华邦单片机W78E54B和外围芯片所需要提供的电压均为VCC（+5 V），因此必须专门设计由+5到+3 V的直流电压转换电路，其电源设计电路如图4所示。其中稳压芯片SPXlll7T一3．0性能稳定，可输出最大值为800 mA的电流，而OLED模块的最大驱动电流为450 mA，可见足以驱动显示模块。

4、 软件设计

OLED显示模块VGGl2864G—S002的读写时序可兼容Motorola 6800与Intel 8080两种总线模式，本系统采用Intel 8080总线控制方式。

4．1 控制方法

对VGGl2864G—S002的控制分为数据和命令两种，可通过控制D／C的电平来实现：高电平时传送显示数据，低电平时传送操作命令。图5为VGGl2864G—S002的写时序图及时间参数表。对OLED模块的写命令子程序如下（写数据（WriteData（））只要将DC设置为l即可）：

4．2 0LED设置

在显示信息之前，系统须对OLED做好显示的准备工作，应当写入0LED的设置命令如下：

0x81：设置亮度对比度，0xC0：O～255级对比度，0xA6：设置正常显示

0xA8：设置使用行数，0x40：显示64行，0xAE：显示面板开启

0xD3：设置滚屏，Ox00：关闭滚屏

VGGl2864G—S002显示数据缓冲区采用分页（B0～B7共8页）管理方式，每页128x8点阵。每字节数据显示对应8×1点阵，在写入显示的内容前，先送入页地址，然后送入16位行偏移地址，低位在前，高位在后，即行偏移地址=16×H0-3+L0-3，其中L4-7=0000，H4-7=000l。例如，要从第3页第四列开始写入命令代码（0xB2，0x03，0x00），接着写入显示数据（OxFF），那么，显示缓冲区RAM的指针位置及显示如图6所示。

4．3 程序流程

烟叶烘烤自控系统管理外设较多，要求系统必须具有较强的实时操作性能，为了提高响应速度，系统采用中断管理方式。在本自控系统中，CPU对OLED显示模块及外设的软件管理流程如图7所示。流程图中的巡检周期、循环周期以及累计报警时间N（小时）都可由用户自己设定。

4.4 汉字显示

VGGl2864G—S002模块的汉字或图像显示码，可通过字模提取软件Zimo2l获得。软件选项设置为纵向取模、字节倒序方式。根据烟叶烘烤自控系统的实际需求，应该设置字体及大小为宋体12，即一个汉字对应16×16点阵（32字节显示码），西文字符为8×16点阵（16字节显示码）。由于每个汉字或字符跨越上下相邻两页，因此每个字的显示代码可分两批写入。其显示程序如下：

128x64点阵每行可以显示8个汉字，而烟叶烘烤自控系统每行需显示汉字4～5个，显示需要西文字符l~4位（干湿球目标、实际温度、阶段时间及升温速度），另附几位空格字符，因此，128x64点阵的显示面板恰好能满足系统需求。

5、结束语

烟叶烘烤自控系统嵌入OLED显示器，同时配合键盘，便可建立良好的人机交互界面，其操作及显示性能显着提高。相对P13501、VGGl2864Z和VGGl2864K等显示器，该模块的软硬件设计更加灵活、方便，可广泛应用于其它移动仪器装置。

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