基于RA8806控制器的溫濕度控制系統設計

陳高鋒,熊剛

(楊凌職業技術學院 陜西 楊凌 712100)

基于RA8806控制器的溫濕度控制系統設計

陳高鋒,熊剛

(楊凌職業技術學院 陜西 楊凌 712100)

使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶顯示模塊具有顯示數據量大,顯示位置及大小易于控制,與控制器連接簡單等特點,非常適合使用在小型自動化控制領域。本文以冷庫溫濕度控制系統設計為例,介紹RA8806控制器的功能,與單片機的接口以及該系統軟件的設計思想與流程,并且進行現場測試。測試結果表明,使用RA8806控制器構成的顯示部分,硬件電路緊湊、顯示畫面豐富、軟件設計靈活,具有較高的應用價值。

RA8806；LCD；單片機；溫濕度

目前以單片機為控制器的各類控制系統中,顯示部分的設計是其中非常重要的一部分。常用的顯示元件有LED數碼管、1602、12864等,但這些元件顯示的信息量非常有限,1位LED數碼管只能顯示1位數字,而且不能是漢字,連續多位LED數碼管只能適用于很少量的數字顯示。1602是一款16× 2的點陣圖形液晶顯示模塊,上下兩行,每行可以顯示16個字符,總共可以顯示32個字符。12864是一款帶中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊,可以顯示8×4行16×16點陣的漢字,最多顯示32個漢字,對于需要顯示較多信息量的控制系統,這些顯示元件就顯得不很適合。文中介紹一種基于RA8806控制器的JXD320240AF液晶顯示模塊的冷庫溫濕度控制系統的設計。

該系統主要用于實現冷庫溫濕度的多點測量和控制,其主要功能為使用AM2301數字溫濕度一體傳感器測量冷庫4個點的溫濕度,測量數據進入AT89S52單片機,經單片機進行數據處理后,使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶顯示屏顯示測量的溫濕度以及所設定的溫濕度上下限,同時顯示通過時鐘芯片DS1302傳送過來的日期和時間。另外,在測量的溫濕度進入單片機后,單片機還要將測量的溫濕度與所設定的溫濕度進行比較,以確定溫濕度是否超限,如果超限,單片機將控制相關的元件進行聲光報警,并驅動繼電器,控制相關的加熱、加濕設備工作,系統的溫濕度上下限和日期時間可以通過按鈕來設置。本系統的重點在于對使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶顯示屏的控制和操作,使數據能夠正常的按照設定要求顯示。

1 RA8806控制器簡介

RA8806是一個文字與繪圖模式相結合的點矩陣液晶顯示控制器,內建雙圖層顯示內存,一般模式最大支持320×240點雙圖層混和顯示,擴展模式支持640×240點或320×480點單圖層顯示,支持4/8-bits的6800/8080 MPU接口和4/8-bits LCD驅動接口,內建聰穎的8×8或4×8可調節長按鍵功能鍵盤掃瞄電路,支持水平和垂直區域卷動,內建簡體/繁體中文（GB/BIG5）和ASCII字體的ROM,支持90度、180度、270度文字旋轉顯示功能,支持1倍到4倍字型放大（垂直和水平）,內建512Byte字型創造內存 （CGRAM）,其中半型字為8×16點,全型字為16×16點,支持文字對齊功能,支持4灰階顯示（灰階模式）,支持粗體字和行與行間距設定功能,內建脈波寬度調變（PWM）提供LCD對比或背光的調節［1］。

2 系統硬件設計

2.1 系統總體框圖

本系統用于實現冷庫溫濕度的多點采集與控制,其相關溫濕度數據和日期時間數據通過RA8806控制的JXD320240AF液晶屏實時顯示,按照模塊劃分,可分為數據顯示單元、多路溫濕度檢測單元、時鐘單元、鍵盤輸入單元、電源單元、驅動控制單元、超限報警單元。系統總體框圖如圖1所示。

圖1 系統總體框圖Fig.1 The overall framework of the system

2.2 單元設計

1）數據顯示單元

數據顯示單元選用RA8806控制的JXD320240AF帶中文字庫的點陣圖形液晶顯示屏,主要用于顯示多路溫濕度,日期,時間以及所設定的溫濕度上下限等數據,其共有22根引腳,引腳功能如表1所示。

表1 RA8806控制器外部引腳功能表Tab.1 The RA8806 controller external pin function table

該顯示屏除去電源和地之外的其他引腳與單片機直接相連,其中8位數據線與P1口連接,其他控制信號與P2口的相應位連接,接口電路如圖2所示。

圖2 RA8806與單片機的接口電路Fig.2 The interface circuit of RA8806 and single chip microcomputer

2）多路溫濕度檢測單元

多路溫濕度檢測單元選用4個AM2301數字溫濕度一體傳感器,該傳感器具有極高的可靠性和穩定性,響應速度快,抗干擾能力強,其采用單總線進行溫濕度數據的傳輸,在開發各類溫濕度控制系統時,所需要占用的硬件資源較少,其4個傳感器分別接到單片機的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7端,系統依次將4路數據讀入單片機,AM2301一般在距離小于20 m時需接5K左右的上拉電阻,Vcc和GND管腳連接高電平和地。

3）時鐘單元

時鐘單元部分選用DS1302時鐘芯片,其具有自動計時、掉電保護、閏年補償等多種功能,采用串行通信方式與單片機連接,其SCLK端接到單片機的P3.0,I/O端接到P3.1,RST接到P3.2,電路如圖3所示。

圖3 時鐘單元電路圖Fig.3 The clock unit circuit diagram

4）其他單元

鍵盤輸入單元主要實現溫濕度上下限和日期時間的設定,其采用4個獨立按鍵,分別接到單片機的P3.3,P0.1, P0.2,P0.3端,其名稱分別為設置、增加、減小、確認,功能分別為循環選擇設定值,設定值加1,設定值減1,退出設置功能。

超限報警單元選擇聲光報警的形式,聲音選擇具有一定功率的蜂鳴器,亮燈選擇4個發光二極管,分別代表溫度低于下限,溫度高于上限,濕度低于下限,濕度高于上限,當某一項超限時,相應的發光二極管被點亮。

3 系統軟件設計

本系統在Keil4下,使用C語言開發,按照模塊化設計的思想進行設計,主要包括數據顯示模塊、多路溫濕度檢測模塊、時鐘模塊、鍵盤輸入模塊、超限報警與驅動模塊。多路溫濕度檢測模塊主要實現讀取4路AM2301溫濕度傳感器傳送的溫濕度信號,將其轉換成RA8806控制的LCD便于顯示的格式,由于AM2301是單總線數據傳送,其讀取時序時的控制是特別需要注意的問題。時鐘模塊主要是從時鐘芯片DS1302讀取年、月、日、時、分、星期,并將其轉換成便于顯示的格式。鍵盤輸入模塊由4個獨立按鍵組成,用于設置溫濕度的上下線,設置日期和時間,并將設置后的日期和時間重新寫入DS1302,該部分通過外部中斷的方式來實現,當按下確認按鈕后,觸發外部中斷1,進入中斷處理程序。超限報警與驅動模塊用于判斷溫濕度是否超過設定溫濕度的上下線,若超過,聲光報警并驅動相應的繼電器。其中數據顯示模塊是選用RA8806控制的JXD320240AF屏,將需要顯示的溫濕度數據、溫濕度上下線數據,日期時間數據等采用適當的大小顯示在適當的地方,這里主要介紹數據顯示模塊的設計思想及組成部分,主程序和中斷程序的流程圖。數據顯示模塊主要由以下函數組成:

主程序流程圖如圖4所示,中斷程序流程圖如圖5所示。

圖4 主程序流程圖Fig.4 The flow chart of the main program

4 測試

在系統設計完成后,對該系統從工作的穩定性、精度、響應速度等方面進行了較長時間的測試。在初始測試時,系統連續運行1個小時以后,出現數據反白顯示,顯示異常字符等情況,再連續運行2個小時,出現藍屏［8］,數據不能顯示等情況,經過對軟件和硬件電路板的測試,發現問題出現在電路板的設計方面,電路板上的導線設計過細,焊點不夠牢靠。通過對電路板重新設計制作,以上問題得到解決。

圖5 中斷程序流程圖Fig.5 Internet program flow chart

連續運行10天后,RA8806芯片發熱量非常大,以至于顯示屏部分區域泛紅,再連續運行,泛紅區域不斷擴大。通過分析,一方面當時的系統測試是在夏天,室內溫度就在30度左右,連續運行造成芯片發熱量巨大；另一方面,電路板與顯示屏之間的距離過小,使芯片產生的熱量不能快速散發出去。于是對硬件進行了重新設計,給芯片增加散熱裝置,再進行測試。

經過一個月的運行,該系統沒有出現任何問題,數據顯示正常,設置按鈕、增加按鈕、減少按鈕、確認按鈕都能夠正常工作。溫度測量值與實際溫濕度的誤差范圍在-0.2～+0.2℃范圍內,相對濕度的最大誤差為±2﹪RH,能夠滿足控制系統的要求。報警正常,沒有誤報現象,溫濕度超過上下線的報警響應時間為0.5 s,執行器工作正常,啟動外部加熱、加濕等設備的工作時間不超過3 s。時間和日期能夠正常顯示,沒有誤差,顯示測試圖如圖6所示。

圖6 顯示測試圖Fig.6 Display test pattern

5 結束語

使用RA8806控制器的JXD320240AF帶中文字庫的點陣圖形液晶屏與同類LCD比較,具有顯示數據量大、顯示范圍廣、字體大小可調、可顯示圖形等諸多特點,其與單片機的連接非常方便,軟件系統設計方便、靈活,特別適用于有較多數據顯示需要的各類控制系統中,具有較高的工程應用價值。

［1］瑞佑科技有限公司.RA8806雙圖層文字/圖形LCD控制器規格書［M］.深圳:瑞佑科技有限公司，2008.

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The design of control system of temperature and humidity based on RA8806 controller

CHEN Gao-feng,XIONG Gang
（Yangling Vocational&Technical College,Yangling 712100，China）

In the field of small intelligent control，using a RA8806 controller JXD320240AF LCD module with a display of large amount of data，display the location and size of easy control，characteristics and the controller is connected with a simple.This paper takes the design of the temperature and humidity control system as an example，introduced the RA8806 controller of the pin function，and the interface circuit of the singlechip and the system software design thought and process，and the field test.The test results show that，the display part use RA8806 controller，compact hardware circuit，display picture rich，flexible software design，has higher application value.

RA8806；LCD；single chip microcomputer；temperature and humidity

TN873+.93

：A

：1674-6236（2015）18-0123-04

2014-11-22稿件編號：201411193

楊凌職業技術學院2013年科學研究基金項目(A2013033）

陳高鋒（1976—）,男,陜西楊凌人,碩士,副教授。研究方向:程序設計,自動化控制及嵌入式系統等方面的教學研究。