内容摘要： 触摸屏作为一种新型输入设备，以其简单、方便、自然，成为人机交互方式的选择。文中研究了液晶触摸屏JM320240显示驱动的硬件电路和软件程序，并设计了一套简单的电池电量监测和控制系统来验证驱动电路和软件的可行性和可靠性。经验证，该液晶驱动能满足一般军事与工业应用需要。
在人机交互过程中，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，使使用者越来越多地感受到使用触摸屏的优越性。为了给液晶触摸屏提供数据源，本文设计了一套简单的电池电量监测与控制系统。该系统采集的电压信号需要经过数模转换器A/D转换为数字信号，并在液晶屏上显示。根据液晶控制接口以及最小应用系统和所需控制接口数等需求分析，采用C8051F021单片机;针对实际装箱尺寸和分辨率等因素，采用深圳骏显电子科技有限公司提供的型号为JM320240的液晶触摸屏。
1 JMB20240简介
JM320240使用RA8806作为控制器。适配Intel8080和M6800系列MPU的两种操作时序电路，通过硬件设置，可二者选一。4位显示数据线，传输数据迅速;并具有强大的作图功能;支持文本显示、图形显示以及图形和文本混合显示;具备简捷的MPU接口和功能齐全的控制指令集。同时采用SMT工艺制作，结构稳固，使用寿命长。
1.1 JM320240模块接口说明
JM320240有20个引脚，其功能如表1所示。
1.2 JM320240原理框图
RA8806为JM320240的控制器，其内建了双图层显示内存及512 kB ROM的字型码，可显示繁体或简体中文字型。在一般模式下，可支持最大到320×240点分辨率的LCD面板，在扩展模式下，可支持640×240或是320×480点分辨率的LCD面板，是一款易于使用的LCD显示控制器。如图1左侧，单片机通过与RA8806连接的引脚/WR，/RD，/CS1，C/D，DB0-DB7，/RST，INT/CS2控制和监测LCD的显示状态。如图1右侧，RA8806与LCD面板的段驱动器和通用驱动器连接，控制LCD面板像素点的显示。VSS、VDD、VR、VEE引脚构成JM320240的LCD电源供给电路。
LEDA和LEDK控制LED的背光显示。
1.3 JM320240主要硬件构成说明
(1)时序选择。JM320240可提供6800和8080两种总线时序和相对应的硬件连接方式与外界进行数据交流。6800和8080两种总线区别主要是总线的控制方式上，对于内存的存储，需要数据总线和地址总线。但对于存取的控制，则采用了不同的方式--8080是通过“读使能(RE)”和“写使能(WE)”两条控制线进行读写操作，而6800是通过“总使能(E)”和“读写选择(W/R)”两条控制线进行。国内广泛使用的MCS--51单片机使用的是8080总线与外设进行总线型读写操作，硬件接口为8根数据线，1根片选线，1根读信号和1根写信号。系统采用的F020单片机也同样是8080总线，故对JM320240采用8080的连接方式，如图2所示。
(2)忙标志(BSY)。MPU访问RA8806不需要判断其是否“忙”，RA8806随时准备接受MPU访问并在内部时序下及时地将MPU发送的数据、指令就位。在MPU访问显示存储器时这样做虽满足了MPU的实时控制，但牺牲了内部显示扫描的数据读取周期，也就是要中断为显示驱动而读取显示数据的操作，因而不可避免地将在显示屏上出现“雪花”现象。如果仅几次操作，这种中断在瞬间出现，由于人眼在视觉上的惰性而不易被发现“雪花”现象的存在，但当大量的数据被传送时，“雪花”对显示的影响将不可忽略。
为了避免“雪花”的影响，使MPU的操作对显示的影响降至最小，RA8806在接口部提供一个状态信号——“忙”标志BUSY。忙标志寄存器是一个只读寄存器，它仅有1位“忙”标识位BF。在传送完1行有效显示数据到下1行传送开始之间的间歇内BF=0。在这段时间内RA8806将不读取显示数据，此时RA8806接应MPU对显示存储器的访问将不会影响显示效果。BUSY=1则表示控制器正在向显示模块传送有效数据，此时RA8806接应MPU对显示存储器的访问将会影响显示效果，只根据MPU访问的频率决定影响显示的强弱。
(3)复位电路。RA8806内部配置有复位电路，其控制端为RES引脚，复位信号为低有效，其低电平宽度应>200μs。复位电路将RA8806内部电路复位，RES引脚连接在数据总线的P03位上控制系统复位。
(4)中断。当人通过触摸屏时引发中断，单片机响应相应命令。中断引脚为INT，连接至单片机P01上。
(5)其他。主要包括液晶使能引脚CS\液晶背光供给电源引脚LEDA等，连接至相关单片机引脚即可。
2 硬件设计
硬件设计主要为电池电量采集控制板的设计。需要有相应的数据线和控制线连接到单片机，实现对显示屏的背光和显示图像内容的控制以及对于触摸所做的反应，该部分引脚连接图如图3所示。
该电路板通过单片机控制继电器的开断来决定电池是否充电。首先单片机采集电池组两端电压，经过A/D转换输入单片机作为控制参数，经过单片机处理，最后显示在液晶上。电路板的右侧接电池，左侧接口接JM320240触摸屏。整体电路板实物如图4所示。
3 软件设计
单片机程序通过Keil Uvision4进行编程，主要分为：电量监视模块、触摸屏模块、充电控制模块。
3.1 电量监视模块
单片机的模数转换通道接收锂电池的电压分压值，以此判断电池的电量值，然后按正比例转换得到转换过后的数字值的大小，其代表了电量大小。系统采用255代表电量值满，0代表电量值空，从而提供给触摸屏显示模块作为电量值大小依据。
3.2 触摸屏模块
使用液晶代理商给出的基础库文件，编程得到想要显示的图案和文字，设计出充电控制显示界面。本文设计的电池由一大一小两个矩形组成，且电池图像上方有编号。通过数字值的大小反映电池的电量值，并通过触摸屏显示在界面上。电量充足时用实心表示，电量空时用空心表示，充电时用由左向右的扫动图像显示。通过人眼进行充电判断，实现手动充电和自动充电按钮、触屏校正按钮的界面显示，以及触摸后响应的程序，被选中的图像反显。触摸屏校正模块是当触摸屏坐标与实际位置不符时进行的校正操作。
3.3 充电控制模块
通过触摸屏监控电池电量，利用触摸屏界面的触摸操作对电量少的电池组进行充电操作，分为手动充电和自动充电两种模式，手动充电模式为电量充满后报警两声自动停止充电，自动充电模式为当前电池充满电后警报两声顺序跳向下一个电池组进行充电，如果检测到充满继续警报两声顺序跳向下一组电池充电直到全部电池组完成充电后便停止充电。
该主界面为图像实时显示窗口，分A、B共2个显示区域。其中区域A显示各组电池电量值，区域B显示【充电】、【取消】、【自动充电】【触屏校正】等按钮。
4 结束语
文中研究了基于液晶触摸屏JM320240的显示驱动，并设计实现了液晶驱动的硬件电路和软件程序。为验证该驱动电路和软件的可行性以及可靠性，又设计了一套简单的电池电量监测和控制系统。经调试，该系统较好地实现了电池电量的监测与控制，说明该液晶驱动具有良好的实用性。
