51單片機實現多級液晶顯示中文菜單

【摘要】以AT89C51單片機控制使用比較普遍的YM12864液晶顯示器為基礎，介紹了一種采用分頁原理實現多級中文菜單操作的方法。給出了YM12864主要技術參數、顯示特性和核心的程序。設計的中文菜單具有一定的通用性，只需更改其中的菜單項即可將此設計應用到家電、儀器儀表等設備上，為操作者提供友好方便的中文操作界面。

【關鍵詞】單片機；分頁；YM12864液晶；中文菜單

一、引言

目前小型的顯示器主要有LCD和LED，LED顯示器只能顯示數字和有限個英文字符，不能顯示漢字，顯示內容不直觀，操作人員只能根據約定格式了解顯示內容。而LCD則可顯示各種漢字和圖形，尤其能實現中文菜單顯示，為操作者提供方便友好的操作界面，并且功耗低，因此LCD得到廣泛應用。而現在市面上帶中文字庫的LCD比比皆是，價格適中，且大部分具有與MCU統一的標準接口，為使用LCD實現中文菜單操作提供了很大的方便。相信更多的電子產品在提升性能的同時，設計更加人性化的中文菜單交互界面，將會使產品具有更廣闊的前景。

二、YM12864液晶顯示模塊簡介

YM12864漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）。

主要技術參數和顯示特性：

電源：VDD 3.3V～+5V（內置升壓電路，無需負壓）

顯示內容：128列×64行

與MCU接口：8位或4位并行/3位串行

多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。

其引腳功能為通用20腳LCD接口，用戶指令集也為通用128*64LCD用戶指令集，相關資料很容易獲取。因其內置中文字庫，省去了自己造字庫的工作量，而只需寫入相應的漢字和字符內碼即可顯示所需要的漢字和字符，這在許多程序開發軟件中很容易實現，如：WAVE、KEIL等。所以使用帶中文字庫的LCD來實現中文菜單操會更加簡便。

三、原理分析

通常的人機交互界面有兩種方式，選擇菜單和輸入參數，為了便于分析，本文使用三級樹狀菜單結構，如圖1所示，來闡述中文菜單的顯示原理。因YM12864滿屏能顯示四行、每行八個漢字，故將四個選擇或參數輸入菜單項編為一頁，不足一頁的補空格。補空格的目的是為了歸一化操作，可大大簡化程序。每一個菜單、參數輸入、空格都為固定的八個漢字空間。圖1中頂級菜單1、頂級菜單2、頂級參數輸入3、頂級4構成一級菜單，四個菜單項為一頁同時顯示在液晶屏幕上；一級菜單1-1、一級菜單1-2、一級參數輸入1-3、一級空格1-4構成了頂級菜單1下的二級菜單，也組成一頁同時顯示在液晶屏幕上，三級菜單也是如此。使用4*4鍵盤進行操作，其中“0-9”為數字鍵，“Esc”為刪除/返回鍵，“Down”為向下選擇健，“Enter”為確定健，剩余三個按鍵預留備用，為了不與其他程序的通用寄存器混淆，而使用89C51的第二組通用寄存器R0和R2來記錄菜單的頁碼和行碼（光標所在的菜單行）。

現通過按鍵的功能來分析多級中文菜單的原理。當按下“Down”鍵后，光標移動一行（光標所在的行表示此行顯示的菜單處于激活狀態）行碼加1，即（R2）=（R2）+1；當光標已在本級菜單的最后一項，此時按下“Down”鍵，光標回到本級菜單的首項，行碼為0，即（R2）=0。例如：光標處于二級菜單1-1-1，按下“Down”鍵，則光標移動到二級菜單1-1-2。按下“Enter”，分兩種情況處理，如為選擇菜單，則根據頁碼和行碼的值：R0*4+R2調用下一級子菜單顯示，同時將子菜單的頁碼賦值給R0，得到子菜單的頁碼，并且使行碼R2=0，表示處于此級菜單的首項。例如：光標處于頂級菜單1，按下“Enter”鍵，則液晶顯示屏上顯示一級菜單1-1、一級菜單1-2、一級參數輸入1-3、一級空格1-4。如為參數輸入菜單，則進入相應的參數輸入對話框。例如：光標處于參數輸入1-3，按下“Enter”健，則液晶顯示屏上顯示對應的要求輸入參數的對話框（一般為數字，為了簡化程序，可采用統一的參數輸入對話框），此時輸入符合要求的參數，再按下“Enter”鍵，菜單將返回到上一級菜單，同時將輸入到YM12864液晶顯示器的數據讀出，送到相應的單元存儲，以備使用。“Esc”鍵起到返回上一級菜單和刪除參數輸入時的錯誤輸入雙重功能，程序中只需使用一標志位來區分選擇菜單和參數輸入菜單即可，同時修改頁碼和行碼值，即R0和R1的值。例如：液晶屏上顯示二級菜單1-1-1、二級菜單1-1-2、二級菜單1-1-3、二級空格1-1-4，此時按下“Esc”鍵，則返回到一級，屏幕上顯示一級菜單1-1、一級菜單1-2、一級參數輸入1-3、一級空格1-4。

四、硬件設計

使用89C51的P1口作為液晶顯示器的數據口，使用P0口作為鍵盤掃描端口，當然這些端口也可以使用擴展口，只需在程序的開頭修改端口的值便可。電路圖如圖1所示。

五、軟件設計

重點在于軟件的設計，而程序的關鍵又在于使用了分頁的操作方式。以下為菜單數據，按頁的方式存放，不足一頁的補空格。

TABLE00：

DB’頂級菜單1 ‘ ；第0頁，每頁為4行

DB’頂級菜單2 '

DB ‘頂級參數輸入3 '

DB ‘ ’ ；此為頂級空格4

TABLE10：

DB ‘一級菜單1-1 ‘ ；第1頁

DB ‘一級菜單1-2 ‘ DB ‘一級參數輸入1-3 ‘

DB ’ ‘ ；此為一級空格1-4

TABLE20：

DB ‘一級菜單2-1 ‘ ；第2頁

DB ‘一級參數輸入2-2 ‘ DB ‘ ‘ ；此為一級空格2-3

DB ‘ ‘ ； 此為一級空格2-4

…………………………

由于篇幅有限，不能將所有的程序都寫出，只是將程序的框架列出，其它程序如：按鍵掃描子程序、YM12864顯示子程序可參照其它資料。實際應用時需要根據具體情況加以補充。

六、結語

本方法設計的多級中文菜單易于實現、可靠性高，并且具有一定的通用性和使用價值，實際應用時根據產品的操作要求修改上述的菜單名稱即可。當某級菜單的項目數有多頁時，為方便操作，可增加翻頁按鍵；所有菜單的頁數最大為256頁，共1024個菜單項，對于一般的系統完全夠用。采用此方法設計的全中文菜單操作的信號發生器曾獲得2007年全國大學生電子設計大賽三等獎（江西賽區）。

參考文獻

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[2]夏繼強，沈德金，邢春香.單片機實驗與實踐教程[M].北京航空航天大學出版社，2006，5.

[3]高吉祥.全國大學生電子設計競賽培訓系列教程[M].電子工業出版社，2007，5.

作者簡介：游雨云（1983—），男，江西贛州人，工程碩士，講師，現供職于上饒職業技術學院，主要從事單片機課程開發與教學工作，全面負責學院高職電子類專業競賽，指導學生多次獲得國家、省級獎勵，深受學生好評。