引言

近年來(lái)，智能控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煙葉烘烤系統(tǒng)中。由于烘烤自控系統(tǒng)通常在高溫、甚至夏日強(qiáng)光環(huán)境下運(yùn)行，并且煙葉烘烤工藝復(fù)雜，烘烤過(guò)程數(shù)據(jù)需要在信息提示下進(jìn)行人工設(shè)定，所以系統(tǒng)需要一種具備高亮度，含有文字顯示功能的顯示終端。目前，煙葉烘烤自控系統(tǒng)一般采用的數(shù)碼管或 LCD 顯示方式，均不能完全滿(mǎn)足系統(tǒng)需求。針對(duì)這般現(xiàn)狀，本文提出了一種新方案，即將有機(jī)發(fā)光顯示 OLED （Organic Light Emitting Display）顯示器嵌入煙葉烘烤自控系統(tǒng)，從而很好地解決了當(dāng)前煙葉烘烤自控系統(tǒng)存在的迫切問(wèn)題。OLED 是最具發(fā)展前景的新一代顯示技術(shù)，與 LCD 顯示技術(shù)相比，OLED 具有超輕薄、高亮度、廣視角、自發(fā)光、響應(yīng)速度快、適應(yīng)溫度范圍寬、抗震強(qiáng)、功耗低以及可實(shí)現(xiàn)柔軟顯示等優(yōu)越性能。為此，本文闡述了煙葉烘烤自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理和 OLED 顯示模塊 VGG12864G—S002 的功能，詳細(xì)介紹了該模塊基于單片機(jī) W78E54B 控制的電路設(shè)計(jì)及編程方法。

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

煙葉烘烤自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。按照傳統(tǒng)的烘烤工藝，自控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括干濕球兩個(gè)傳感器參數(shù)，整個(gè)煙葉烘烤過(guò)程控制都圍繞烘烤房?jī)?nèi)的溫度和濕度展開(kāi)。天窗和地窗是烤房?jī)?nèi)的濕度控制設(shè)備，每個(gè)巡檢周期動(dòng)作一次，由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的干擾，為了提高系統(tǒng)抗干擾能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了光電耦合隔離電路。由于烤房?jī)?nèi)的溫度存在垂直梯度差，故烤房必須設(shè)有熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)用以形成空氣對(duì)流，使溫度達(dá)到相對(duì)均衡?？痉繜嵩磥?lái)自于燒煤，煤爐風(fēng)機(jī)輸送的進(jìn)風(fēng)量決定了煤的燃燒程度，而系統(tǒng)通過(guò)對(duì)煤爐風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)烤房?jī)?nèi)溫度的控制。此外，系統(tǒng)還配備了報(bào)警裝置，當(dāng)烘烤過(guò)程出現(xiàn)異常時(shí)，它可提示工作人員采取相應(yīng)措施。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可不僅記錄系統(tǒng)烘烤時(shí)間，而且可為控制外設(shè)提供分鐘中斷信號(hào)。通常一次完整的煙葉烘烤過(guò)程將持續(xù)近 120 個(gè)小時(shí)。為了避免斷電導(dǎo)致系統(tǒng)停止運(yùn)作，系統(tǒng)配有備用干電池及數(shù)據(jù)保護(hù)電路，以確保連續(xù)性烘烤。為提高溫度控制的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)還采用單總線數(shù)字式溫度傳感器?？撮T(mén)狗電路可以在意外死機(jī)時(shí)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。顯示器及鍵盤(pán)是人機(jī)交互的必要設(shè)備，錄入烘烤過(guò)程中的數(shù)據(jù)和讀取烘烤信息都需通過(guò)顯示器，因此顯示設(shè)備的性能對(duì)本系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。

2、OLED 模塊

VGGl2864G—S002 是維信諾公司最新推出的一個(gè) OLED 單色 128x64 點(diǎn)陣且具有高亮度、高對(duì)比度的顯示器模塊。模塊內(nèi)部集成的控制器芯片 SSDl303 包括行列驅(qū)動(dòng)模塊、電源控制模塊、GDDRAM（Graphic Display Data RAM）、NPU 接口、命令控制模塊、振蕩器和時(shí)序發(fā)生器。VGGl2864G—S002 完整的模塊結(jié)構(gòu)和豐富的指令集決定了其外部接口與軟件設(shè)計(jì)非常方便而靈活。該模塊發(fā)綠光，工作溫度范圍是：一 40℃～+80℃。其外部接口及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，引腳說(shuō)明見(jiàn)表 l 所列。

3、硬件設(shè)計(jì)

3．1 接口設(shè)計(jì)

OLED 顯示模塊 VGGl2864G 的外部接口采用 8 位并行數(shù)據(jù)傳輸方式。CPU 對(duì)模塊的讀寫(xiě)無(wú)須考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因而控制非常方便，VGGl2864G 與單片機(jī) W78E54lB 的接口電路如圖 3 所示。為確保數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力，數(shù)據(jù)總線（DO~D7）可接約 10 kΩ的上拉電阻。

3．2 電源設(shè)計(jì)

該模塊內(nèi)部集成有高效率的電源，但外部需提供邏輯電壓 VDD（+3V），而華邦單片機(jī) W78E54B 和外圍芯片所需要提供的電壓均為 VCC（+5 V），因此必須專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)由+5 到+3 V 的直流電壓轉(zhuǎn)換電路，其電源設(shè)計(jì)電路如圖 4 所示。其中穩(wěn)壓芯片 SPXlll7T 一 3．0 性能穩(wěn)定，可輸出最大值為 800 mA 的電流，而 OLED 模塊的最大驅(qū)動(dòng)電流為 450 mA，可見(jiàn)足以驅(qū)動(dòng)顯示模塊。

4、 軟件設(shè)計(jì)

OLED 顯示模塊 VGGl2864G—S002 的讀寫(xiě)時(shí)序可兼容 Motorola 6800 與 Intel 8080 兩種總線模式，本系統(tǒng)采用 Intel 8080 總線控制方式。

4．1 控制方法

對(duì) VGGl2864G—S002 的控制分為數(shù)據(jù)和命令兩種，可通過(guò)控制 D／C 的電平來(lái)實(shí)現(xiàn)：高電平時(shí)傳送顯示數(shù)據(jù)，低電平時(shí)傳送操作命令。圖 5 為 VGGl2864G—S002 的寫(xiě)時(shí)序圖及時(shí)間參數(shù)表。對(duì) OLED 模塊的寫(xiě)命令子程序如下（寫(xiě)數(shù)據(jù)（WriteData（））只要將 DC 設(shè)置為 l 即可）：

4．2 0LED 設(shè)置

在顯示信息之前，系統(tǒng)須對(duì) OLED 做好顯示的準(zhǔn)備工作，應(yīng)當(dāng)寫(xiě)入 0LED 的設(shè)置命令如下：

0x81：設(shè)置亮度對(duì)比度，0xC0：O～255 級(jí)對(duì)比度，0xA6：設(shè)置正常顯示

0xA8：設(shè)置使用行數(shù)，0x40：顯示 64 行，0xAE：顯示面板開(kāi)啟

0xD3：設(shè)置滾屏，Ox00：關(guān)閉滾屏

VGGl2864G—S002 顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)采用分頁(yè)（B0～B7 共 8 頁(yè)）管理方式，每頁(yè) 128x8 點(diǎn)陣。每字節(jié)數(shù)據(jù)顯示對(duì)應(yīng) 8×1 點(diǎn)陣，在寫(xiě)入顯示的內(nèi)容前，先送入頁(yè)地址，然后送入 16 位行偏移地址，低位在前，高位在后，即行偏移地址=16×H0-3+L0-3，其中 L4-7=0000，H4-7=000l。例如，要從第 3 頁(yè)第四列開(kāi)始寫(xiě)入命令代碼（0xB2，0x03，0x00），接著寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)（OxFF），那么，顯示緩沖區(qū) RAM 的指針位置及顯示如圖 6 所示。

4．3 程序流程

煙葉烘烤自控系統(tǒng)管理外設(shè)較多，要求系統(tǒng)必須具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)操作性能，為了提高響應(yīng)速度，系統(tǒng)采用中斷管理方式。在本自控系統(tǒng)中，CPU 對(duì) OLED 顯示模塊及外設(shè)的軟件管理流程如圖 7 所示。流程圖中的巡檢周期、循環(huán)周期以及累計(jì)報(bào)警時(shí)間 N（小時(shí)）都可由用戶(hù)自己設(shè)定。

4.4 漢字顯示

VGGl2864G—S002 模塊的漢字或圖像顯示碼，可通過(guò)字模提取軟件 Zimo2l 獲得。軟件選項(xiàng)設(shè)置為縱向取模、字節(jié)倒序方式。根據(jù)煙葉烘烤自控系統(tǒng)的實(shí)際需求，應(yīng)該設(shè)置字體及大小為宋體 12，即一個(gè)漢字對(duì)應(yīng) 16×16 點(diǎn)陣（32 字節(jié)顯示碼），西文字符為 8×16 點(diǎn)陣（16 字節(jié)顯示碼）。由于每個(gè)漢字或字符跨越上下相鄰兩頁(yè)，因此每個(gè)字的顯示代碼可分兩批寫(xiě)入。其顯示程序如下：

128x64 點(diǎn)陣每行可以顯示 8 個(gè)漢字，而煙葉烘烤自控系統(tǒng)每行需顯示漢字 4～5 個(gè)，顯示需要西文字符 l~4 位（干濕球目標(biāo)、實(shí)際溫度、階段時(shí)間及升溫速度），另附幾位空格字符，因此，128x64 點(diǎn)陣的顯示面板恰好能滿(mǎn)足系統(tǒng)需求。

5、結(jié)束語(yǔ)

煙葉烘烤自控系統(tǒng)嵌入 OLED 顯示器，同時(shí)配合鍵盤(pán)，便可建立良好的人機(jī)交互界面，其操作及顯示性能顯著提高。相對(duì) P13501、VGGl2864Z 和 VGGl2864K 等顯示器，該模塊的軟硬件設(shè)計(jì)更加靈活、方便，可廣泛應(yīng)用于其它移動(dòng)儀器裝置。