摘要 在概述Philips P89LPC932的基本功能以及与P89LPC764比较的基础上，针对LCD显示设计中的诸多问题，给出一种能广泛应用于各类现场数据显示、组态式LCD的软硬件实现方案；分析硬件电路及其工作原理，并给出软件设计中部分关键代码。该方案在模拟系统上和现场运行情况中进行了验证，成本低，且具有通用性和灵活性等优点。

关键词 P89LPC932 组态设计 LCD显示 通信模式 堆栈空间 初始化程序

引言

　　随着微电子技术、网络技术和控制技术的不断发展，LCD作为现场显示设备广泛应用在各种通信与控制系统中。大部分的LCD集成了中英文字库，用户输入区位码或ASCII码即可实现文本显示。由于现场控制设备通常较为分散，系统中模拟量和开关量随着控制要求的变化而不同，显示的项目个数和功能也不尽相同，往往给设计带来许多不便[1]。常用的方法是，在软件的设计阶段，根据要求把各个显示信息固化在程序中。若要修改某个中文字符，程序员首先必须查出其区位码，然后修改计算机上的汉字数据。这样，不但系统的开发周期长、程序可读性差，而且给日后的维护带来很大的不便。为了实现程序的通用性，选用Philips的P89LPC932实现具有组态功能的LCD显示。其优点是，在不需要修改系统软件情况下，通过串口与组态软件方便地设定LCD显示的项目和个数，功能菜单随着设定项目的个数自动改变，并且实现了对设备的简单控制操作，达到了通用性和灵活性结合的目的。

1  P89LPC932介绍

　　P89LPC932是Philips公司推出的高性能高速度的80C51 CPU，采用0.35μm Flash，6倍速于标准的80C51。8KB Flash 程序存储器，具有1KB可擦除扇区和64B可擦除页；512B数据EEPROM存储器可用来存放器件序列码及设置参数；256B RAM，512B辅助片内RAM。

　　在P89LPC76X系列中，P89LPC764得到了广泛的应用；但由于LPC764只有4KB的程序空间和128B的数据存取空间，故不能满足较大量数据通信和显示的要求。与之相比，P89LPC932还具有如下特点与优势：

　　①  程序区域扩大。由4KB的EPROM扩大为8KB Flash，并提供在线编程功能。
　　②  数据区域扩大。P89LPC932有256B的内部数据存取区，512B的辅助存取区和512B的EEPROM。
　　③  串行通信功能增强。设置高精度波特率发生器。LPC764实行串行通信时，模式3要使用到定时器1。LPC932使用波特率发生器实现通信设置，可节省出定时器1。带有字符检测、帧错误检测、溢出错误检测、双缓冲发送功能、发送中断控制(停止位的开始或结束产生中断)、可实现RX/TX中断分开，从而提高通信效率。
　　④  新增定时器模式6。 简单的8位PWM 信号发生器，带自动重装的8位定时/计数器，重装值表示PWM信号的占空比。
　　⑤  串行外围接口SPI。高速串行通信接口，最高速度为3Mb/s。主从模式实现全双工同步通信。

2  LCD系统组态

　　组态式LCD实现的关键在于对汉字处理，以往的做法把系统菜单的汉字区位码固定在程序中。由于立即数表示的信息难于维护，一旦需要对程序修改，将是一件费劲的事情。我们的处理方法是，设置系统信息表，并把所有的中文信息(系统菜单和显示信息)存放于EEPROM。中文信息和系统信息表通过由VB编写的LCD组态软件完成，并通过串口下载到EEPROM。当LCD上电后，程序根据系统信息自动配置显示菜单，从而实现了系统的组态性。

　　如表1所列，系统信息表记录实际显示的AI、AO、操作参数、DI、DO的个数。LCD在进行页面更新时，先读出相应项目的个数，并自动调整显示的条目。所有AI、AO、OPER、DI、DO的名称中文区位码，单位ASCII码，状态信息中文区位码都存放到EEPROM中。项目名称为4个汉字，单位信息为2个ASCII字符，状态信息为2个汉字。

表1  组态信息数据在EEPROM中的物理地址分配

LCD显示装置实现功能如下：

　　①  实时显示8个模拟量输入点(AI)、8个模拟量输出点(AO)、8个运行参数、8个开关量输入点(DI)、8个开关量输出点(DO)。
　　②  修改模拟量输出点、运行参数和开关量输出点，实行就地对设备的控制。
　　③  密码管理。用户可以直接在LCD上或通过组态软件修改密码。
　　④  滚动显示和手动显示功能。
　　⑤  组态功能。通过组态软件可以方便地修改各显示量的中文代码和单位等信息。

　　在各种通信与控制系统中，LCD显示特定的数据信息而处于控制系统的末端，通常做法是通过RS485总线与控制器相连形成一个网络[1, 2]。控制器与LCD在数据传送上有两种关系。一种是控制器为Master，LCD为Slave。控制器轮流地向各LCD传送数据，从而实现实时数据显示。另外一种是控制器为Slave，LCD为Master。LCD主动地向控制器发出请求信号，实现集中显示的功能。为了系统的通用性，我们设计了两个特殊功能开关，从而实现LCD主从模式的和组态模式的切换。其功能定义如表2所列。

表2  功能键说明

　　Slave模式：LCD等待主站发送实时数据。当接收到数据时检测是否为本机站号。若是，立即接收数据并进行显示，否则丢弃数据包，如图1所示。

图1  Slave模式

　　Master模式：LCD轮流向各个控制器发出请求读数命令，并作相应的显示，如图2所示。

图2  Master模式

　　组态模式：LCD发出组态命令，当接收到组态信息后发出组态成功信息。

3  硬件设计

　　如图3所示，P89LPC932中P0口作为键盘输入和站号地址，P2口与LCD数据线相连，P1.7、P1.6为LCD数据传输的握手信号。串行通信线TXD、RXD与MAX487相连，并通过P1.4实现通信方向的切换。

图3  系统电路原理

　　LCD选用的是OCM2×8液晶显示器，内含GB2312 16×16点阵国际一级简体汉字字库和ASCII 8×8及8×16点阵英文字库；具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。LCD所有的设置初始化工作在上电时自动完成，实现了即插即用。LCD硬件接口使用8位并行接口方式，采用REQ/BUSY握手协议。图4所示为LCD写汉字时序。LCD模块在收到外部的REQ高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据，同时将应答线BUSY变为高电平，表明LCD已收到数据并正在忙于对数据的内部处理。当BUSY变为低电平时，表明LCD对用户的写操作已经执行完毕。在写入多个数据时，可以不断地查询应答线BUSY是否为低电平。如果为低电平，可以继续送下一个数据。

图4  LCD写汉字时序

4  软件设计

　　图5是软件的结构，每个模块对应一个独立的处理函数。LCD显示以页为单位，程序设“PageArbiter”函数实现对页面的管理。页面管理函数根据用户的按键，决定进入如“菜单显示”、“密码设定”、“参数显示”等画面。以下是硬件驱动功能的说明。

图5  软件结构

(1)  串行通信

　　P89LPC932 的增强型UART 具有一个独立的波特率发生器，波特率取决于对BRGR1 和BRGR0 的值。如果SMOD1(PCON.7)置位，定时器T1被2分频。但需要修改BRGR1和BRGR0 寄存器的值前，为了避免向波特率发生器装入错误的值，必须在RBGCON 寄存器中的BRGEN 位为0才能写入。程序设计使用外晶振(11.0592MHz)选择串行通信模式3，并利用波特率发生器设置通信速率。波特率发生器计算为

(BRGR1，BRGR0)= (11.0592MHz/19200)－16＝0x0230

　　 初始化流程如图6所示。

　　 若不使用波特率发生器设置串行通信的通信速率，可以使用定时器1。其计算公式为

波特率=2fosc×192/[0xFF－(TH1)]

　　 选用11.0592MHz的外晶振，波特率为19 200bps，则计算出TH1=0xFA。其初始化流程如图7所示。

图6  串行通信设置1                图7  串行通信设置2

(2)  EEPROM读写操作

　　P89LPC932 拥有512 字节的片内数据EEPROM ，用于保存配置参数数据。EEPROM 由SFR 控制，可字节读、字节写以及可擦除(通过行填充和块填充)。用户通过3个SFR和1 个中断对其进行读、写和填充。EEPROM可寻址空间为512个字节，使用9位地址。当数据地址大于0xFF时，置控制寄存器DEECON的第0位。值的注意的是，在访问EEPROM时，必须对DEECON的第0位清0或置1。在仿真过程中发现，当读一个地址少于0xFF的字节数据后，再次向同一地址读数据时出现错误。检查的结果是第一次读数时DEECON第0位为0，但第二次读数时DEECON的第0位就自动地变为1。所以在读写数据时，必须对DEECON的第0位赋正确的值。

　　DEECON中的第4、5位定义了读写操作的模式，其定义如表3所列。

表3  EEPROM模式

　　在任何模式中操作完成之后，硬件都会置位EEIF 位。如果EEPROM中断允许位(EIEE) 和系统中断位(EA) 都置位，将产生中断请求。中断产生后必须由软件清零。其初始化程序如下：

　　EIEE=TRUE; /*允许EEPROM中断*/
　　EA=1; /*允许系统中断*/

(3)  辅助RAM的使用

　　我们把所有从串行通信得到的实时数据存放在辅助RAM区内。信息含义如表4所列。

表4  信息字符组成

　　读写程序如下：

　　#include "ABSACC.H"
　　bData=XBYTE[i]; /*辅助RAM读操作*/
　　XBYTE[i]=bData; /*辅助RAM写操作*/

　　其中XBYTE[]中的参数可以是立即数、常数、变量。通过循环语句可以方便地实现数据块的读写操作。

5  组态软件设计

　　组态软件和仿真软件是由VB开发的[3]。当LCD进入组态状态后，发送请求组态信号。组态软件检测LCD的站号，并向相应的LCD发出组态初始化信息包。LCD接收到组态软件发出的数据包并发出回答信息包。组态软件依次把中文内码和单位传送到LCD。

结语

　　采用P89LPC932芯片实现了具有组态功能的LCD显示。系统硬件电路简单，易于根据用户和系统的需要设置显示的项目和个数，实现了对AI、AO、DI、DO和运行参数的显示和修改。

参考文献

1  阳宪惠. 现场总线技术及其应用. 北京：清华大学出版社，1998
2  童晓阳，吴广宁. 一种基于3层C/S结构的电能量计费管理系统. 电力系统自动化，2000，24(10)：58～60
3  Ken Getz， Mike Gilbert. VBA高级开发指南. 北京：电子工业出版社，1997
4  王智涛，梅生伟, 等. 基于无源控制方法的TCSC控制器及其仿真研究. 电力系统自动化，2003，27(1)：11～15
5  Vastava L，Singh S N，Sharma J. Estimation of Loadability Margin Using Parallel Self-organizing Hierarchical Neural Network. Computers and Electrical Engineering，2000，26(2)：151～167

周齐国  副教授，主要从事控制理论、人工智能等研究。
霍继明  硕士研究生，主要从事控制理论、人工智能等研究。