1、苏州大学本科生毕业设计(论文)1目录摘要 .1Abstract.2第一章 前言 .41.1 研究的背景及意义 .41.2 图形液晶介绍 .5第二章 微处理器介绍 .62.1 微处理 器介绍 .62.2 ARM 微处理器芯片 .62.2.1 STM32F103ZET6 芯片性能特点 .72.2.2 STM32F103ZET6 系统构成 .72.3 Keil 开发环境与 C 语言 .82.3.1 keil 开发环境 .82.3.2 C 语言程序设计 .82.3.3 在 keil 环境下编写 C 语言 .8第三章 串行接口 .103.1 RS232 简介 .103.1.1 RS232 的接口定义（D
2、B9 ） .103.1.2 RS232 总线电平定义 .103.1.3 RS232 接线方式 .113.1.4 RS232 串口设置 .12苏州大学本科生毕业设计（论文）23.2 RS485 介绍 .123.2.1 RS485 性能特点 .123.2.2 RS485 接口 .12第四章 迪文液晶应用设计 .144.1 文本、曲线、图片、图标和动画的显示方法 .144.1.1 文本显示方法 .144.1.2 液晶屏中曲线的显示方法 .154.1.3 液晶屏中图片、图标和动画的显示方法 .164.2 系统配置和外设 .184.3 触摸屏界面功能的实现 .204.3.1 触摸屏原理 .204.3.2
3、 触控界面的设计 .214.3.3 触摸屏功能的实现 .214.4 产品设计 .24第五章 结论 .27参考文献 .28致谢 .29苏州大学本科生毕业设计(论文)1摘要串口 HMI 的诞生，彻底将用户控制和显示部分分离出来。用户无需更改自己的核心控制代码，只需增加串口发送接收函数，即可让自己的产品快速升级到真彩屏时代。它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。串口型 HMI 是集 GUI、图片下载、触摸、存储及显示于一体的人机界面。用户利用八位单片机串口就可以轻松控制文字、图片、声音及动画显示。本文对基于 STM32F103ZET6 微控制器的
4、图形液晶显示的研究做了一定的探讨，其中STM32F103ZET6 是一种 ARM Cortex-M3 核心的微处理器芯片。嵌入式处理器与其它处理器相比集成了丰富的硬件控制器，因此既不要像 DSP 那样需要扩展众多的硬件控制芯片，也不需要像 FPGA 设计门电路，嵌入式处理器通过内部集成的硬件控制器可以轻易扩展多种类型的存储设备、图像声音采集设备、显示设备等，简化了硬件之间的连接，这样就降低了开发时间和成本，有助于提高系统的整体稳定性。目前，嵌入式系统的主要特点是操作系统内核小，在 Keil 环境下编写 C 程序，设计出一个基于 ARM cortex-M3的图形液晶显示屏，通过更改、调试程序，实
5、现静态和动态显示，最终完成人机用户界面的微控制器应用系统设计。液晶屏采用迪文科技 DMT48270C043_02W，4.3 英寸 480272 图形点阵 M100 内核65K 色工业串口屏。液晶触摸显示屏系统主要由微控制器 STM32F103ZET6、TFT 液晶屏模块、四线电阻触摸屏以及与外界通信的 CAN 口组成。硬件模块连，其中四线电阻触摸屏的触摸检测装置安装在 TFT 前面用于检测用户触摸的位置，利用 STM32F103ZET6 自带 A/D 转换功能，由 STM32F103ZET6 实现触摸屏控制器的功能来直接控制四线电阻触摸屏，检测触摸信息并计算出触点坐标。然后 STM32F103
6、ZET6 通过串行接口与 TFT 液晶屏模块通信，将处理好的有效信息通过 TFT 液晶屏显示出来。 STM32F103ZET6 内置CAN 总线控制器所以 CAN 总线接口可以直接从 STM32F103ZET6 的管脚引出，通过串行来进行通信，完成现实信息采集，设置参数等功能。在今天的科技时代，液晶显示装置已成为传递信息的压倒一切的工具，每个人在其生活中都与这样或者那样的液晶装置打交道，而图形液晶的画图及显示字符功能将更有利于我们的工作，挺高我们的生活质量，有很大的发展前景。关键词：人机接口；图形液晶显示；ARM；RS232 接口苏州大学本科生毕业设计（论文）2AbstractThe user
7、 control and display part separate completely with The birth of HMI serial port . Users dont have to change their own core control code, just increase the serial send receive function,they can let their own product upgrading to true color era. It implements conversion between the interior of the inf
8、ormation form and human can accept form . All that participate in the man-machine information exchange field there are human-computer interface. Type serial port is set for the GUI, picture HMI download, touch, store and display in one of the man-machine interface. User use of eight of the single ch
9、ip microcomputer serial can easily control the words, pictures, sound and animation display. This paper do some research on graphics LCD which is based on STM32F103ZET6 , cortex-M3 is a signal processing operation microprocessor chips, can quickly real-time implementation of digital signal processin
10、g algorithm, analyzing the hardware circuit and program design the of graphics LCD based on ARM . In the interface design of LCD Based on ARM control, this paper introduces the hardware interface circuit and the software design method, and discusses on the graphics LCD display character, Chinese cha
11、racters, graphics and touch screen solutions, gives the related procedure, timing diagram, circuit diagram, the program flow chart. Use the Realview Devolementsuite development tools, design a graphics LCD screen based on ARM CORTEX-M3 , type C program under the environment of , through the change a
12、nd debugging, realize the static and dynamic display, finally complete the man-machine user interface of micro controller application system design.The LCD uses the Devin DMT48270C043_02W, 4.3-inch 480 272 graphics lattice M100 core 65K color industrial serial screen. LCD touch screen system by the
13、microcontroller STM32F103ZET6, TFT LCD module, four-wire resistive touch screen as well as the CAN port to communicate with the outside world. Hardware module with four-wire resistive touch screen touch detection device installed in front of the TFT is used to detect the user to touch the location,
14、use STM32F103ZET6 comes with A / D converter to the direct control of the four-wire resistive touch screen touch screen controller STM32F103ZET6 detecting a 苏州大学本科生毕业设计（论文）3touch and calculates the contact coordinates. Then STM32F103ZET6 through the I / O interface TFT LCD module communication will
15、be processed effective information displayed TFT LCD screen. STM32F103ZET6 built-in CAN-bus controller CAN bus interface can directly from STM32F103ZET6 the pin leads, through I / O interface TFT LCD module communication will be processed effective information through the TFT LCD display. Used for c
16、ommunication completion of the real information collection, setting parameters.In todays age of technology, liquid crystal display device has become the transmission of information overriding tool for everyone in their lives, one way or another liquid crystal devices dealing with graphic LCD drawing
17、 and display character features will be more conducive for uspricey our quality of life, there are great prospects for development.Keywords: Human machine interface；Liquid crystal graphic display；ARM ；RS232 interface苏州大学本科生毕业设计（论文）4第一章 前言1.1 研究的背景及意义近几年液晶显示技术发展迅猛，TFT 真彩屏在人们的生活中处处可见，譬如手机、地铁闸机口、车载导航影音
18、和自动取款机等设备。目前同行业之间产品的竞争俞演俞烈，传统的单色屏显然已经无法满足产品的功能需求和用户体验，特别是高清图片、Flash 动画模拟的显示。另一方面，TFT 屏生产成本不断下降，越来越多的开发者开始青睐真彩屏，因此真彩屏取代单色屏是未来必然的趋势。当前国内大多工业控制处理器还集中在8051、PIC、AVR等平台，由于这些处理器都不支持TFT 控制外设。 随着显示技术和嵌入式技术的迅速发展，基于嵌入式技术的显示系统得到了广泛应用，在工业控制领域中，显示系统作为实现人机交流可视化效果的途径之一，对其图像质量、显示内容等功能逐渐提出更多更高的要求。针对目前国内串口屏产品存在的图像显示质量
19、不高，设计了一种用嵌入式ARM系统作为开发平台，可以显示图形、曲线等内容，同时具有清晰图像显示，支持RS-232 通信协议的串口型液晶显示屏，使其在工业控制领域需要串口型清晰显示的场合发挥更大的作用。时间就是金钱，谁先占有市场谁就掌握主动权。串口HMI 的诞生，彻底将用户控制和显示部分分离出来。用户无需更改自己的核心控制代码，只需增加串口发送接收函数，即可让自己的产品快速升级到真彩屏时代。HMI 是 Human Machine Interface 的缩写， “人机接口”，也叫人机界面。人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介， 它实现信息的内部形式与人类可以
20、接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在 着人机界面。串口型 HMI 是集 GUI、图片下载、触摸、存储及显示于一体的人机界面。近年来许多作者对 HMI 做了许多研究。隋宗强，李立伟，张洪伟对基于 ARM 的图形液晶显示的研究做了一定的探讨,分析了基于 ARM 的图形液晶显示器的硬件电路以及程序设计。利用 Realview Devolementsuite 开发工具，设计出一个基于 ARM 的图形液晶显示屏,能达到与程序运行相符合的显示结果。即通过更改、调试程序,最终实现静态显示、动态垂直向上向下滚屏显示、左右半屏从右至左逐字显示、全屏从左至右逐字显示汉字的功能,其他功能的实现有待进一
21、步的研究。苏州大学本科生毕业设计（论文）51.2 图形液晶介绍液晶显示器，或称 LCD（Liquid Crystal Display），为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。LCD 有如下特点：1. 机身薄，节省空间：与比较笨重的 CRT 显示器相比，液晶显示器只要前者三分之一的空间。 2. 省电，不产生高温:它属于低耗电产品，可以做到完全不发热(主要耗电和发热部分存在于背光灯管或 LED)，而 CRT 显示器，因显像
22、技术不可避免产生高温。 3. 低辐射，益健康:液晶显示器的辐射远低于 CRT 显示器（仅仅是低，并不是完全没有辐射，电子产品多多少少都有辐射），这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。 4. 画面柔和不伤眼:不同于 CRT 技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。现在的时代其实还是模拟时代，而未来的时代从目前的发展趋势来看是数字时代。显示器智能化操作，数字控制、数码显示是未来显示器的必要条件。随着数字时代的来临，数字技术必将全面取代模拟技术。 不过从另一个方面讲液晶显示器的数字接口现在并不普及，还远远没有到应用领域。从理论上说，液晶显示器是纯数字设备，与电脑
23、主机的连接也应该是采用数字式接口，采用数字接口的优点是不言而喻的。首先可以减少在模数转换过程中的信号损失和干扰；减少相应的转化电路和元件；其次不需要进行时钟频率、向量的调整。本课题研究就是通过嵌入式微处理器来控制液晶显示屏，嵌入式系统（System on Chip， SOC）是一种将处理器的计算核心和一定的外部设备集成在一个单片芯片上而构成类似单片机的一种处理器芯片。近年来,随着低价格高性能 ARM 芯片的出现,尤其以ARM CORTAX-M3 最为突出。嵌入式系统被应用于高速信号采集语音处理图像分析处理等领域中,并显示出巨大的优越性智能彩色液晶显示器具有显示直接美观便于操作的特点,被用作各种
24、便携式系统的显示前端它一般采用工业级的高频 CPU，可以自行对接收的命令和数据进行处理，因而能够提高用户端接口的软件开发效率一般的液晶显示仍采用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形,而这又增加了软件开发的难度为了解决这些问题,本文将提出了基于 ARM 嵌入式系统控制的智能彩色液晶显示器的接口设计方法,从而有效地解决了上述问题苏州大学本科生毕业设计（论文）6第二章 微处理器介绍2.1 微处理器介绍微处理器用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器与传统的中央处理器相比，具有体积小、重量轻和容易模块化等优点。微处理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算
25、器、时序控制电路，以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机嵌入式微处理器在嵌入式系统中位于核心地位。嵌入式微控制器通常是以某种微处理器的内核为核心，然后根据应用在芯片内部集成各种必要功能部件和外设，这些部件和外设主要包括：RAM、ROM/EPROM、Flash RAM、EEPROM 、总线、总线逻辑、看门狗、定时/计数器、I/O、串行口、脉宽调制输出、 D/A 和 A/D 等。根据不同的应用需求来定制功能和外设，可以使一个系列的嵌入式系统 SOC（system on chi
26、p）衍生出多个产品。每种衍生产品具有相同的处理器内核，而具有不同的存储器、外设 6 和功能。这样可以通过单片机最大限度地匹配应用需求来减少整个系统的功耗和成本。嵌入式处理器目前主要有 Aml86/88、386EX、SC400、Power PC、68000、MIPS、ARM 系列等。ARM 处理器为 RISC（精简指令集）芯片，其特点为结构简单，内核小，器件的功耗也非常低。2.2 ARM 微处理器芯片目前，几乎所有的智能手机和 MID，使用的都是 ARM 芯片。这种芯片相比 Intel 公司的芯片，指令集较简单，所以功耗低、成本低，特别适用于移动设备。随着性能不断提高，它已经开始装备上网本和平板
27、电脑。它的名字 ARM，指的是英国芯片设计公司 ARM Holdings。这家公司自己不制造芯片，专门授权其他公司制造。因此，市场上有多家公司生产多种 ARM 芯片。再加上，ARM公司目前主要授权三个系列的芯片设计-ARM 9、ARM 11 和 Cortex。2.2.1 STM32F103ZET6 芯片性能特点选用 STM32F103ZET6 微控制器，驱动 TFT-LCD 和触控板，该微控制器是 ST 公司生产的 32 位 RISC 处理器，基于 ARM 公司的 CORTAX-M3 内核，拥有 64KB 苏州大学本科生毕业设计（论文）7RAM，512KB NORFLASH、1 个 USB 2
28、.0 接口、1 个 CAN 接口、8 个定时器、5 个USART 接口，3 个 12 位 ADC 模数转换器、2 个 12 位数模转换器、112 个通用 I/O 口，2 个 个接口， 2 个 S 接口，3 个 SPI 接口， 12 通道 DMA 控制器、支持 8080 模式ICILCD 并行接口，可直接支持 8080 总线接口的 LCD 控制器。STM32F103ZET6 微控制器的工作频率高达 72MHZ，运算速率高达 1.25MIPS，具有良好的功能和适用性，且价格低廉，在工业控制领域中有着大量的应用。2.2.2 STM32F103ZET6 系统构成图 2.1 系统结构由上图可知，液晶触摸
29、显示屏系统主要由微控制器 STM32F103、TFT 液晶屏模块、四线电阻触摸屏以及与外界通信的 CAN 总线接口组成。硬件模块连接如图所示，其中四线电阻触摸屏的触摸检测装置安装在液晶屏前面用于检测用户触摸的位置，本方案利用 STM32F103 自带 A/D 转换功能，由 STM32F103 实现触摸屏控制器的功能来直接控制四线电阻触摸屏，检测触摸信息并计算出触点坐标。然后 STM32 通过 I/O 接口与TFT 液晶屏模块通信，将处理好的有效信息通过 TFT 液晶屏显示出来。URAT接口SPI接口PEPDPA1RXTXSCKMOSIMISOSTM32处理器TFT-LCD液晶屏苏州大学本科生毕
30、业设计（论文）82.3 Keil 开发环境与 C 语言2.3.1 keil 开发环境ARM 推出全新的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具，集成 Keil Vision3 的RealView MDK 开发环境。RealView MDK 开发工具 KeilVision3 源自 Keil 公司。RealView MDK 集成了业内领先的技术，包括 Keil Vision3 集成开发环境与 RealView 编译器。支持 ARM7、ARM9 和最新的 Cortex-M3 核处理器，自动配置启动代码，集成Flash 烧写模块，强大的 Simulation 设备模拟，性能分析等功能，与 ARM 之前的工具
31、包ADS 等相比， RealView 编译器的最新版本可将性能改善超过 20%。2.3.2 C 语言程序设计C 是高级语言：它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。C 是结构式语言：结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。C 语言功能齐全：具有各种各样的数据类型，并引入了 指
32、针概念，可使程序效率更高。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大，可以实现决策目的的游戏。C 语言适用范围大：适合于多种操作系统，如 Windows、DOS、UNIX 等等；也适用于多种机型。C 语言对编写需要硬件进行操作的场合，优于其它高级语言，有一些大型应用软件也是用 C 语言编写的。C 语言应用指针：可以直接进行靠近硬件的操作，但是 C 的指针操作不做保护，也给它带来了很多不安全的因素。C+在这方面做了改进，在保留了指针操作的同时又增强了安全性，受到了一些用户的支持，但是，由于这些改进增加语言的复杂度，也为另一部分所诟病。Java 则吸取了 C+的教训，取消了指针操作，也取消了 C+改进中一些备受争议的地方，在安全性和适合性方面均取得良好的效果，但其本身解释在虚拟机中运行，运行效率低于 C+/C。一般而言，C，C+，java 被视为同一系的语言，它们长期占据着程序使用榜的前三名。C 语言文件由数据序列组成：可以构成二进制文件或文本文件常用的 C 语言IDE（集成开发环境）有 Microsoft Visual C+，Dev-C+，Code:Blocks， Borland
