關鍵詞： C8051F00x , HCMS2964 , 串行接口 , 顯示屏

HCMS2964是AGILENT TECHNOLOGIES公司生產的新一代點陣顯示屏。該產品內部自帶CMOS集成電路，可驅動LED，并可直接與處理器串行連接實現數據傳輸。由于其亮度調節方便快捷，故可廣泛地應用在嵌入式系統和單片機控制的儀表、儀器和飛行模擬設備領域中，本文介紹了HCMS2964的顯示原理和顯示屏的驅動方式、亮度調節以及基層軟件的設計方案。  

1 HCMS 2964顯示屏  

HCMS2964模塊為雙列直插封裝，每一個HCMS2964都有12個引腳以及內部晶陣和寄存器。HCMS2964它通過CMOS刷新電路來驅動四個發光的字符塊，每個字符的尺寸是1.8 cm×1 cm，這些字符是由5column×8row共40 bit點寄存器首尾相連而成的，其中row0沒有用到，因而不會發光，所以，每個字符實際由35個點像素組成。  

HCMS2964有兩個獨立的控制寄存器，可通過改變寄存器的內容來設置HCMS2964模塊的屬性。其中控制寄存器0用于PWM亮度脈寬調節、峰值電流強度設定(亮度調節)以及睡眠模式控制等。控制寄存器1則用于設置數據輸出方式和晶陣選擇模式(選擇為品陣頻率或晶陣頻率的1／8)。每個顯示模塊中的160bit點寄存器的內容和驅動LED的關系是對應且唯一對應的，故可直接對點寄存器置1或0，并通過內部IC電路來控制點陣上燈像素的亮或暗，從而形成相應的字符。  

2 系統硬件接口設置  

HCMS2964的輸入引腳應經過上拉后與單片機的I／O口相連，其中主要的控制引腳有RS、CE、CLK，設計時可分別與C8051F00x的P1.0、P1.1、P1.2相對應，其中RS用于選擇點陣顯示寄存器(L)或命令寄存器(H)，具體的時序是在寫顯示數據之前須將CE拉低，由RS選擇相應的寄存器。輸入時鐘用于寫點陣寄存器或命令寄存器，可在上升沿觸發數據讀入。在數據傳人的整個過程中，CE要始終保持低電平，最后通過CLK時鐘為低電平、CE為高(點寄存器)或上升沿(命令寄存器)來鎖存數據顯示輸出。  

3 級聯  

級聯主要用于擴展系統的顯示部分，以便把更多的顯示設備掛在串行擴展接口線上。設計時可以通過單片機來控制片選信號輸入端，通常把多個片選信號接在一起統一控制。每個顯示模塊的輸出引腳連接下一個顯示屏的輸入引腳，便可實現多個顯示模塊的級聯，一般地，在多模塊級聯顯示系統中，第一個顯示模塊用于控制最左端的四個字符，最后一個顯示模塊用于控制最右端的四個字符，數據轉換寄存器的長度是160位×N(N的個數為級聯的個數)，每個模塊的位置0都是(N-1)×160位，依次順延。  

要注意的是，級聯中的多個顯示模塊的控制寄存器是相互獨立的，因此，在對顯示模塊進行屬性的統一設置時，要對每個顯示模塊的控制寄存器寫入相同的控制字。  

CE、RS、BL、RST、CLK五根控制總線最終應連接到C8051f00×的I／O線。從口線出來的DIN連接到最左端的模塊，DOUT線則連接下一個顯示模塊的DIN，最后一個模塊的DOUT空閑。每個模塊均可用內部晶陣或外部晶陣。本系統最左端模塊的SEL高電平就是由IC內部晶陣(MASTER)產生的，其它模塊的SEL低電平則接受來自左端模塊的晶陣(SLAVE)，本系統可通過OCS總線完成晶陣傳輸。

4 40級亮度調節  

點陣式HCMS2964系列IC提供有兩種改變亮度的方式，分別是16級和4級的亮度調解，它們都是通過改變控制寄存器0來實現的。其中PWM亮度控制是利用控制字0的DO～D3并通過實時脈寬調節來改變點陣的亮度。一般PWM都通過調節晶體振動的時鐘周期來調節脈寬大小，從而改變亮度。而峰值像素電流控制則是利用控制字0的D4和D5并通過改變四種峰值像素電流來改變點陣的亮度。  

以上這兩種改變亮度的方式適于分級調亮，但實際上常常會遇到通過采集電位計的模擬量來實現持續調亮的情況，而此時上述兩種方式由于亮度采集只有16級或4級，各級之間電路中通過點光源的電流跳變很大，亮度階梯變化也較為明顯，而這種亮度階梯在視覺上會形成過于明顯的亮度突變，因而視覺效果較差。要使亮度調節變得連續柔和并更容易被人眼接受，只有增加調亮的級數，提高分辨率，才能模擬持續亮度調節所達到的效果。  

由于D4-D5位(峰值像素電流)與D0-D3(PWM調亮)共占了控制字0的低六位，因此設計時可以想到把所有控制亮度的因素考慮進來，并按照亮度打亂排序，重新組成4×16=64級階(即64個亮度等級)來改善調亮效果。在這里要說明的是，由于從000000H～111111H采集出來的亮度不是遞增的，故不要采集模擬量直接送入控制字的低六位，也不能將脈寬值與像素電流峰值簡單的累加計算來進行亮度的對比，實驗證明：MX=亮度這一公式只有當M和X的其中一個作為常量，另一個為變量才成立，而不能應用于兩個變量相乘。筆者已通過光學儀器的分析，把它們的光能從小到大排列起來，并篩選掉突變和相近的能量值，從而形成了一個40級軟件調光方案。  

5 系統軟件設計  

本系統軟件設計可分為顯示模塊、模擬量采集模塊、串口通信模塊三部分。其點陣系統控制字和顯示子程序如下：