基于RA8806控制器的温湿度控制系统设计

目前以单片机为控制器的各类控制系统中，显示部分的设计是其中非常重要的一部分。常用的显示元件有LED数码管、1602、12864等，但这些元件显示的信息量非常有限，1位LED数码管只能显示1位数字，而且不能是汉字，连续多位LED数码管只能适用于很少量的数字显示。1602是一款16×2的点阵图形液晶显示模块，上下两行，每行可以显示16个字符，总共可以显示32个字符。12864是一款带中文字库的点阵图形液晶显示模块，可以显示8×4行 16×16点阵的汉字，最多显示32个汉字，对于需要显示较多信息量的控制系

统，这些显示元件就显得不很适合。文中介绍一种基于RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示模块的冷库温湿度控制系统的设计。

该系统主要用于实现冷库温湿度的多点测量和控制，其主要功能为使用AM2301数字温湿度一体传感器测量冷库4个点的温湿度，测量数据进入AT89S52 单片机，经单片机进行数据处理后，使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示屏显示测量的温湿度以及所设定的温湿度上下限，同时显示通过时钟芯片DS1302传送过来的日期和时间。另外，在测量的温湿度进入单片机后，单片机还要将测量的温湿度与所设定的温湿度进行比较，以确定温湿度是否超限，如果超限，单片机将控制相关的元件进行声光报警，并驱动继电器，控制相关的加热、加湿设备工作，系统的温湿度上下限和日期时间可以通过按钮来设置。本系统的重点在于对使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示屏的控制和操作，使数据能够正常的按照设定要求显示。

1 RA8806控制器简介

RA8806是一个文字与绘图模式相结合的点矩阵液晶显示控制器，内建双图层显示内存，一般模式最大支持320×240点双图层混和显示，扩展模式支持 640×240点或320×480点单图层显示，支持4/8-bits的6800/8080 MPU接口和4/8-bitsLCD驱动接口，内建聪颖的8×8或4×8可调节长按键功能键盘扫瞄电路，支持水平和垂直区域卷动，内建简体/繁体中文 (GB/BIG5)和ASCII字体的ROM，支持90度、180度、270度文字旋转显示功能，支持1倍到4倍字型放大(垂直和水平)，内建 512Byte字型创造内存(CGRAM)，其中半型字为8×16点，全型字为16×16点，支持文字对齐功能，支持4灰阶显示(灰阶模式)，支持粗体字和行与行问距设定功能，内建脉波宽度调变(PWM)提供LCD对比或背光的调节。

2 系统硬件设计

2.1 系统总体框图

本系统用于实现冷库温湿度的多点采集与控制，其相关温湿度数据和日期时间数据通过RA8806控制的JXD320240AF液晶屏实时显示，按照模块划分，可分为数据显示单元、多路温湿度检测单元、时钟单元、键盘输入单元、电源单元、驱动控制单元、超限报警单元。系统总体框图如图1所示。

2.2 单元设计

1)数据显示单元

数据显示单元选用RA8806控制的JXD320240AF带中文字库的点阵图形液晶显示屏，主要用于显示多路温湿度，日期，时间以及所设定的温湿度上下限等数据，其共有22根引脚，引脚功能如表1所示。

该显示屏除去电源和地之外的其他引脚与单片机直接相连，其中8位数据线与P1口连接，其他控制信号与P2口的相应位连接，接口电路如图2所示。

2)多路温湿度检测单元

多路温湿度检测单元选用4个AM2301数字温湿度一体传感器，该传感器具有极高的可靠性和稳定性，响应速度快，抗干扰能力强，其采用单总线进行温湿度数据的传输，在开发各类温湿度控制系统时，所需要占用的硬件资源较少，其4个传感器分别接到单片机的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7端，系统依次将 4路数据读入单片机，AM2301一般在距离小于20 m时需接5K左右的上拉电阻，Vcc和GND管脚连接高电平和地。

3)时钟单元

时钟单元部分选用DS1302时钟芯片，其具有自动计时、掉电保护、闰年补偿等多种功能，采用串行通信方式与单片机连接，其SCLK端接到单片机的P3.0，I/O端接到P3.1，RST接到P3.2，电路如图3所示。

4)其他单元

键盘输入单元主要实现温湿度上下限和日期时间的设定，其采用4个独立按键，分别接到单片机的P3.3，P0.1，P0.2，P0. 3端，其名称分别为设置、增加、减小、确认，功能分别为循环选择设定值，设定值加1，设定值减1，退出设置功能。

超限报警单元选择声光报警的形式，声音选择具有一定功率的蜂鸣器，亮灯选择4个发光二极管，分别代表温度低于下限，温度高于上限，湿度低于下限，湿度高于上限，当某一项超限时，相应的发光二极管被点亮。

3 系统软件设计

本系统在Keil4下，使用C语言开发，按照模块化设计的思想进行设计，主要包括数据显示模块、多路温湿度检测模块、时钟模块、键盘输入模块、超限报警与驱动模块。多路温湿度检测模块主要实现读取4路AM2301温湿度传感器传送的温湿度信号，将其转换成RA8806控制的LCD便于显示的格式，由于 AM2301是单总线数据传送，其读取时序时的控制是特别需要注意的问题。时钟模块主要是从时钟芯片DS1302读取年、月、日、时、分、星期，并将其转换成便于显示的格式。键盘输入模块由4个独立按键组成，用于设置温湿度的上下线，设置日期和时间，并将设置后的日期和时间重新写入DS1302，该部分通过外部中断的方式来实现，当按下确认按钮后，触发外部中断1，进入中断处理程序。超限报警与驱动模块用于判断温湿度是否超过设定温湿度的上下线，若超过，声光报警并驱动相应的继电器。其中数据显示模块是选用RA8806控制的JXD320240AF屏，将需要显示的温湿度数据、温湿度上下线数据，日期时间数据等采用适当的大小显示在适当的地方，这里主要介绍数据显示模块的设计思想及组成部分，主程序和中断程序的流程图。数据显示模块主要由以下函数组成：

主程序流程图如图4所示，中断程序流程图如图5所示。

4 测试

在系统设计完成后，对该系统从工作的稳定性、精度、响应速度等方面进行了较长时间的测试。在初始测试时，系统连续运行1个小时以后，出现数据反白显示，显示异常字符等情况，再连续运行2个小时，出现蓝屏，数据不能显示等情况，经过对软件和硬件电路板的测试，发现问题出现在电路板的设计方面，电路板上的导线设计过细，焊点不够牢靠。通过对电路板重新设计制作，以上问题得到解决。

连续运行10天后，RA8806芯片发热量非常大，以至于显示屏部分区域泛红，再连续运行，泛红区域不断扩大。通过分析，一方面当时的系统测试是在夏天，室内温度就在30度左右，连续运行造成芯片发热量巨大;另一方面，电路板与显示屏之间的距离过小，使芯片产生的热量不能快速散发出去。于是对硬件进行了重新设计，给芯片增加散热装置，再进行测试。

经过一个月的运行，该系统没有出现任何问题，数据显示正常，设置按钮、增加按钮、减少按钮、确认按钮都能够正常工作。温度测量值与实际温湿度的误差范围在 -0.2～+0.2℃范围内，相对湿度的最大误差为±2%RH，能够满足控制系统的要求。报警正常，没有误报现象，温湿度超过上下线的报警响应时间为 0.5 s，执行器工作正常，启动外部加热、加湿等设备的工作时间不超过3 s。

5 结束语

使用RA8806控制器的JXD320240AF带中文字库的点阵图形液晶屏与同类LCD比较，具有显示数据量大、显示范围广、字体大小可调、可显示图形等诸多特点，其与单片机的连接非常方便，软件系统设计方便、灵活，特别适用于有较多数据显示需要的各类控制系统中，具有较高的工程应用价值。