基于RA8806控制器的温湿度控制系统设计

陈高锋,熊刚

(杨凌职业技术学院 陕西 杨凌 712100)

基于RA8806控制器的温湿度控制系统设计

陈高锋,熊刚

(杨凌职业技术学院 陕西 杨凌 712100)

使用RA8806控制器的JXD320240AF液晶显示模块具有显示数据量大,显示位置及大小易于控制,与控制器连接简单等特点,非常适合使用在小型自动化控制领域。本文以冷库温湿度控制系统设计为例,介绍RA8806控制器的功能,与单片机的接口以及该系统软件的设计思想与流程,并且进行现场测试。测试结果表明,使用RA8806控制器构成的显示部分,硬件电路紧凑、显示画面丰富、软件设计灵活,具有较高的应用价值。

RA8806；LCD；单片机；温湿度

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-bits LCD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间距设定功能,内建脉波宽度调变（PWM）提供LCD对比或背光的调节［1］。

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。

图1 系统总体框图Fig.1 The overall framework of the system

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。

表1 RA8806控制器外部引脚功能表Tab.1 The RA8806 controller external pin function table

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。

图2 RA8806与单片机的接口电路Fig.2 The interface circuit of RA8806 and single chip microcomputer

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。

图3 时钟单元电路图Fig.3 The clock unit circuit diagram

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。

图4 主程序流程图Fig.4 The flow chart of the main program

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［8］,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。

图5 中断程序流程图Fig.5 Internet program flow chart

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。时间和日期能够正常显示,没有误差,显示测试图如图6所示。

图6 显示测试图Fig.6 Display test pattern

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。

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The design of control system of temperature and humidity based on RA8806 controller

CHEN Gao-feng,XIONG Gang
（Yangling Vocational&Technical College,Yangling 712100，China）

In the field of small intelligent control，using a RA8806 controller JXD320240AF LCD module with a display of large amount of data，display the location and size of easy control，characteristics and the controller is connected with a simple.This paper takes the design of the temperature and humidity control system as an example，introduced the RA8806 controller of the pin function，and the interface circuit of the singlechip and the system software design thought and process，and the field test.The test results show that，the display part use RA8806 controller，compact hardware circuit，display picture rich，flexible software design，has higher application value.

RA8806；LCD；single chip microcomputer；temperature and humidity

TN873+.93

：A

：1674-6236（2015）18-0123-04

2014-11-22稿件编号：201411193

杨凌职业技术学院2013年科学研究基金项目(A2013033）

陈高锋（1976—）,男,陕西杨凌人,硕士,副教授。研究方向:程序设计,自动化控制及嵌入式系统等方面的教学研究。