VFD显示模块128S64AA1及其应用

引言

目前，智能仪表常用的显示设备有发光二极管显示器LED、液晶显示器LCD等，但是由于LED不能显示复杂字符、LCD不宜在暗室中使用的缺点，无法满足智能仪表对显示的更高求；而真空荧光显示屏VFD具有亮度高、可调节、显示图案灵活的优点，在智能仪表中得到了广泛的应用。本文以 Samsung公司的128S64AA1VFD显示模块为例，介绍在基于51系列单片机的智能仪表中的应用。

1 显示模块的结构以及与单片机的接口

1.1 128S64AA1的基本结构

该模块提供有128×64点阵，包括VFD显示屏、VFD驱动电路、DC/DC转换器以及显示控制器；供电电压是12V，逻辑电压是5V；亮度可以由软件来控制。

其接线端子有供电端和接口端两个。其中接口端的引脚说明如表1所列。

表1 接口端引脚说明

引  脚	名  称	引  脚	名  称	引  脚	名  称
1	BRAD	11	A7	21	D2
2	GND	12	A6	22	D3
3	WRITE	13	A5	23	D4
4	GND	14	A4	24	D5
5	READY	15	A3	25	D6
6	CLEAR	16	A2	26	D7
7	DSPE	17	A1	27	WP0
8	A10	18	A0	28	DP0
9	A9	19	D0	29	WP1
10	A8	20	D1	30	DP1

外部接口简单易用，表1中所列的30根接口线的功能分别为：8根数据线D0～D7和于传输数据及亮度控制信号；11根地址线用于指定数据写入地址，其中A0～A7指定列数，A8～A10指定行数；9根控制线中，BRAD为选择写数据模式与亮度控制模式，WRITE为写控制信号，READY为模块写数据允许，CLEAR为清屏信号，DSPE为显示允许信号，WP为选择写数据页数，DP为显示页数；2根地线为从电池和逻辑地。

1.2 128S64AA1与单片机的接口

图1是128S64AA1模块与51系列单片机的接口示意图。其中P1口作为VFD所需的控制线，P0和P2作为地址线和数据线。



2 显示模块的控制和操作

该模块有清空方式（Clear Mode）、写数据方式（Write Mode）和亮度控制方式（Dimming Mode）三种工作方式，对应的操作时序如图2所示。



图 2所示的操作时序清晰示意了三种工作方式下对VFD模块的控制和操作过程。

（1）清空方式
将CLEAR端置低电平，此时由WP0和WP1所选择的RAM清空。当清空完毕时，READY输出低电平。此方式的优先级最高，即使READY 的输出为1，RAM仍波清空。

用C51实现的RAM清空的函数为：
void VFD_clear(void)
{P1^2=0; //置清空RAM模式
P1^2=1；
P1^1=0；
do {}
while(P1^1==1); //等待清空响应
}

（2）写数据方式

当DSPE为高电平，BRAD为高电平时，通过写操作可将待显示的数据写入由WP0和WP1所选择的RAM；当数据写入完毕，READY输出低电平，此时可以继续写入下一个数据。在此工作方式中，为了使VFD内部的RAM按照行排列地址连续，以便于软件编程，在实际设计时可将地址A8～A10接 VFD的A0～A2，以用于选择点阵的行数；而将地址线A0～A7接VFD的A3～A10，用于选择点阵的列数。

在写工作方式中，应包括以下几个操作步骤：
①置写数据模式；
②置显示允许；
③选择写数据页数；
④写待显示数据；
⑤选择显示页数。

因此，可将实现此功能的C51程序设计如下：
void WrChar(uchar xdata *addr,uchar code *codename,uchar count)
//addr为字的起始地址，count为字符个数
{uint i=0;
uchar col;
for(col=0;col<count;col++){
*(addr++)=codeName[i++];
do {}
while(P1^1==1);
}
} //写数据函数
P1^0=1； //置写数据模式
P1^3=1； //置显示允许
P1^4=0； //选择写第0页
P1^6=0； //选择写第0页
WrChar(0x1000,page0[],64); //写数据，从1000开始按行写64个字符编码，存放于page0[]数组中
P1^5=0；
P1^7=0； //选择显示第0页

（3）亮度控制方式

当WRITE输入有效信号，BRAD为低电平时，D0和D1两位的值决定显示的亮度。初始化时的亮度为100%，所需亮度与D1、D0两位数据的关系如表2所列。

表2 亮度控制表

D1	D0	亮度/%
0	0	25
0	1	50
1	0	75
1	1	100

因此，若要控制显示亮度，可用下列C51程序实现：
uchar xdata *p；
p=0x00；
(*p)=0x02; //控制亮度为75%

3 应用实例

某测控装置需显示包括概貌、温度控制、pH值控制以及实时同线在内的一系列图文信息，且显示要求较高，要求在光线不足的条件下保证其亮度。为此，选用128S64AA1这一VFD模块作为显示器件。该系统人机交互部分包括显示模块以及四个按键：确认键、参数修改键、光标移动键及返回键。

开机时要求显示公司名称，待按下确认键后，再进入主菜单显示。此时，用户可通过按光标移动键来选择不同的菜单页面，待确认键按下后进入相应的画面。在次级页面，按光标移动键和确认键，可以完成实时值和实时曲线的显示以及相应参数的修改和保存；修改完成后，按返回键返回到主菜单。

下面以主菜单画面中光标移动的子程序为例，简要介绍在键盘按下后，VFD上显示信息变化的过程。菜单包括7个菜单项；概貌、温度控制、pH值控制、转速消泡补料、pH DO的电极标定、pH Temp实时曲线和DO Agit实时曲线。为了简化程序设计，光标采用反写字符的方式，简单直观。该子程序的框图如图3所示（SemiPg为菜单号），VFD显示的2幅主菜单内容如图4所示。





当光标移动键按下后，先判断光标的位置（SemiPg=?），然后正写光标所在的位置，恢复原貌；SemiPg加1（保持SemiPg在1～7 内），然后反写SemiPg菜单项，使光标移动到下一项。此时按下确认键，就可根据SemigPg的值进入光标所在的下一级菜单。
以上仅是128S64AA1模块在实际测控装置中的一个信息显示实例。在实际装置中，该模块还实现了实时数据显示、设定参数修改显示、实时数据曲线显示功能。