摘要：采用单片机和点阵LCD构建图形界面是电子设备一种低成本显示方案。本文简要介绍了系统的组成及其硬件设计，详细分析了点阵LCD图形的显示方法及其单片机编程，通过软件编程实现了在240×128点阵LCD显示屏上“九宫格”显示菜单，并以按键动态切换菜单及串行发送指令。该图形界面显示方案为产品开发提供了有益的参考。
关键词：图形用户界面；单片机；点阵LCD

Abstract: The graphic user interface (GUI) consisted of MCU and dot-matrix LCD is a display solution for electronic equipment. In this thesis, the architecture and hardware design are introduced tersely. The display mothed of the graphic dot-matrix LCD and programming of MCU are introduced in detail. A displaying menu including “nine square” is displayed on 240×128 dot-matrix LCD. The menu can be switched dynamically and an instruction can be sent through serial communication as well as pressing keys. This GUI display solution provides a good reference for product development.
Key Words: Graphic User Inteface；MCU；Dot-matrix LCD

1 前言
1.1 研究背景
液晶作为一种显示器件，以其特有的优势广泛应用于测试仪器设备及电子仪表中。液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程驱动等其它显示无法比拟的优点。对于点阵LCD，不仅可以显示数字和字符，通过对像素点的显示编程还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能。液晶显示器日益成为智能仪器仪表和测试设备的首选显示器件。
在仪器及电子仪表的人机接口中，LCD技术在显示领域目前占据着主导地位，小到数码相机、音乐播放器和智能手机，大到计算机显示器和平板电视，LCD的身影几乎无处不在。在电子产品中，LCD图形界面作为首先呈现在客户或消费者面前的人性化可视界面对产品品质的第一印象起到了重要的作用。因此，以低成本单片机实现点阵LCD图形界面及其多级菜单显示产品开发中具有实际的应用价值。
目前，国内先进的工业设备大多是直接进口或者在引进国外技术基础上开发的，菜单显示内容均是以英文、字符及符号为主，使用起来就相当繁琐，而采用图形点阵式液晶屏图形用户界面装置通常配置以性能较高的32位处理器（如ARM7处理器等），因而价格较高。如日本普洛菲斯（Pro-face）公司的人机界面触摸屏价格在3000元以上。

在点阵LCD中，通过合理的菜单结构设计可以在小型液晶屏上显示大量的信息，同时，这样，设备的最终用户使用最简便的人机交互方式完成对设备的调试和运行管理。
1.2 国内外研究现状
传统上的测试控制仪器大都采用LED或笔段式液晶显示屏进行参数设定和结果显示，其显示信息量少、形式单一、缺乏人机交互性，同时对操作人员要求较高。作为智能仪表的信息显示及人机交互的界面，LCD 液晶显示器件具有低压、信息显示量大以及寿命长等特点。它的各向异性及低弹性常数等特异性能使其具有丰富多彩的电光效应，具有美观大方的效果，在一定范围内取代了传统的数码显示模式。
LCD自上世纪70 年代在计算机和手表开始使用起至今已有30多年的历史。目前，在LCD上做图形界面开发国内外研究发展迅速。液晶显示器组件分为图形和字符型两种，图形液晶显示器整屏都是点阵，用户可根据需要建立汉字库，然后调出显示即可。而字符型液晶显示器一个字符为一个点阵，有5 ×7、5 ×10 两种，其点阵之间不连续。典型的字符点阵液晶显示器模块由控制器、驱动器、字符发生器和字符点阵液晶显示器组成。LCD的发展突出反映在大尺寸化、价格的急降和各有关技术性能的不断改进。从当初只能显示数字、字符到现在可以显示汉字及各种复杂图形，在LCD上现在都一一实现了。目前在单片机上基于点阵图形液晶显示器上面的多级菜单图形显示设计的研究还不多，对于工业上，由于液晶显示器具有功耗低、体积小、驱动电压低、价格低、所含信息多等优点，它在许多微机控制系统中被用作显示终端、人机接口等设备。单片机能直观、方便、动态的任意显示图形和文本。随着单片机应用领域的不断扩大，用单片机控制液晶显示已成为一种单片机发展趋势。

2 系统组成
2.1 总体架构设计
整个系统的硬件设计包括以下几个模块：控制器模块、键盘输入模块、液晶显示模块以及串行通讯模块。控制器模块中微处理器为AT89C55WD、液晶显示模块选用RT240128A液晶显示器（带T6963C控制器）、键盘输入模块采用4×4矩阵式键盘。

图1 系统框图
Fig 1 Structure of System

系统设计开发平台是8位单片机，点阵式LCD显示屏为240×128点阵的单色图形液晶屏。LCD显示屏的操作可以归结为对LCD控制器（T6963C）的读写操作，以显示字符（一般均带有英文字符库，汉字字符需要汉字库支持或自行编写特定字库）和某一坐标上的象素点（pixel）。由字符和象素点即组成图形界面。并配合外部按键动作（自行定义按键功能）利用串口发送数据或变更图形（简单的菜单操作）。
在本系统中的中央控制器，采用AT89C55WD单片机为主要控制芯片，配合4x4的矩阵式键盘，控制类似手机屏上的9个功能菜单图像，0-8这几个键分别对应点阵图形1-9的手机功能菜单.系统的工作流程是：首先通过对LCD初始化，再调用屏图像显示函数，显示欢迎界面，再进入功能主菜单界面。这时可以通过键盘输入信号，接着由单片机进行判断，然后作相应处理，显示下一级菜单或同时通过串口通信向上位机发送对应数据。按A键：确认进入下一级菜单，发送相应串行数据给上位机。按B键：返回主菜单屏，重新扫描按键信号。
本系统中三个主要部分描述如下：
1) 单片机系统
介绍发送相应指令与数据给液晶显示控制器T6963C，从而控制相应图像的显示与动态效果。另外，对键盘输入的信号进行判断并实施相应的控制操作来对应LCD屏上的图像显示效果。转贴于酷文网-论文下载中心 http://www.coolwen.net

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