摘 要：本文以89C52单片机为核心，阐述了高频开关电源监控系统液晶显示模块的设计框架，介绍了 89C52与液晶的接口电路，并以C51为开发平台，系统地介绍了用液晶显示监控系统参数的方法，并给出了相应的C51源程序，该方案已经获得应用。

关键字：高频开关电源； 监控系统； 液晶显示 C51


引言

供电电源和人们的工作、生活息息相关，一旦发生故障将导致系统瘫痪，造成局部乃至社会性的巨大影响。高频开关电源由于体积小、功率密度高、运行可靠，深受人们欢迎。常用电源系统配置若干个高频开关电源模块，（N＋1）冗余并联运行，将220V交流电转换成负载所要求的直流电，电瓶并联于系统输出，正常情况下由模块输出对其充电，停电时由电瓶放电供给负载，保证其正常工作，同时切换备用油机投入发电。为此我们设计了一个以89C52单片机为核心的控制器，监控高频开关电源的工作状况，进行智能管理，包括电压调谐、电瓶管理、模块限流、故障判断及报警、参数及状态显示等。

在高频开关电源的监控系统中，使用液晶作为显示输出设备。液晶除了显示西文和数字外，还可显示汉字及各种图像，因此近年来广泛用于现代智能仪器及自动化仪表中。由于用汇编语言编写的汉字显示程序难于阅读，不同的液晶控制器与单片机的接口也不尽相同，本文着重介绍具有内藏控制器的液晶板与89C52的接口电路，并给出了显示片内汉字及片外二级汉字字库的方法和相应的C51源程序。


监控系统显示部分的主要原理

高频开关电源监控系统需要控制的参数通常有三相交流电压、模块输出电压、模块电流、电瓶电压、电瓶电流、负载电压等模拟量及电压输入正常、工作正常、风扇故障、开关机信号、风扇强迫风冷等开关量。监控的参数众多，一屏无法全部显示，因此程序框架采用树状分支结构，如图1所示。

开机初始化后，第一屏显示三个主要的参数值（交流电压、输出电压、输出电流），参数数值动态刷新显示。如果当前存在故障，则蜂鸣器报警，液晶反转闪烁显示"故障"，按"确认"键可进入故障屏查看故障内容。程序设计故障内容可保存，以便于查看检修，按"清除"键可清除当前不存在的故障。若要查看系统其它信息，在第一屏按"操作"键可换屏进入主菜单选项屏，汉字反转显示以表示当前光标的位置。通过"↑ "、"↓ "键移动光标，可选择电压、电流、工作状态、参数设置等四个选项，按"确认"键可进入当前光标位置相应的选项。

电压屏又细分为直流电压、交流电压两屏；电流屏分为电源模块电流和直流电流两屏。在工作状态屏中显示当前开机的电源模块、电瓶均浮充、系统加减开关管等状态，同时可打开/关闭报警声音、查看系统参数信息等。在参数设置中，可显示修改均浮充电压、过压值、欠压值、限流值、均充时间、均充周期等十几个系统工作参数。为防止参数被随意修改，在进入参数设置前设置了密码输入屏，同时程序对参数可修改范围进行自动限幅，保证系统运行的安全性，参数值保存在串行EPROM芯片中，在其它屏下按"操作"键则返回第一屏。

图1 系统主程序框图（略）

系统参数的显示分为汉字部分和数值部分。对于数值部分，首先要将显示单元内容由十六进制转换为十进制，送到RAM中特设的四个单元（程序设计显示数值最多为四位数），然后再将这四个单元内容依次送显示。对于显示时必要的修饰，如是否带小数点，数值不以虚零开头等，只需加必要16高频开关电源监控系统的判断即可。参数修改，实际上是修改相应进制转换的四个RAM单元中的十进制内容，同时不断送显示，其中要考虑RAM单元的定位及小数点的处理。参数修改确认后，将四个RAM单元的内容经进制转换后送到相应参数单元，同时送串行EPROM芯片保存。对于汉字部分，本程序中汉字点阵直接采用汉字库，一些特殊字符则自编点阵。下面将着重介绍汉字显示部分。


监控系统显示部分的软硬件设计

图2为89C52与液晶的接口电路原理图。（略）

系统显示采用内藏T6963C液晶控制器的MGL（S）24064CCFL型液晶板（清华蓬远公司产），长240个点，宽64个点。

程序存放在89C52内部EEPROM中，89C52与液晶的接口电路不需扩展外围程序芯片，EA/VP脚接高电平。外围扩展32K静态RAM62256作为数据存储器以及扩展存放二级汉字字库的字模512K ROM 27C4001。由于27C4001需19位地址线，而89C52只有16位地址线，因此，我们分别使用89C52的P10、P11、P12、P13为A16、A17、A18、A19。液晶、62256及27C4001的片选信号用GAL16V8对A17、A18、A19进行译码产生。其逻辑关系方程为:

液晶的接口信号包括数据D0至D7、片选CS-LCD信号、地址线A0、读信号RD、写信号WR、电源VCC、地GND、复位/RES以及对比度负压信号及背光信号等。对液晶来说，A0=0时为液晶数据口，A0=1时为液晶命令口。
下面介绍软件设计。选通LCD、62256及27C4001的函数分别为

SelectLcd（）、Select62256（）、Select27C4001（）。具体形式如下:

void Select27C4001（）　
{ P13=0；}
void Select62256（）　
{ P13=1；P12=0；P11=0；}
void SelectLcd（）　
{ P13=1；P12=0；P11=1；}

对液晶的操作包括初始化程序和应用程序。液晶的数据口为DataPort XBYTE [0X0000]，命令口为DataPort XBYTE [0X0001]。对液晶进行操作时必须检查液晶是否忙。我们设计了检查液晶是否忙的函数Check-Lcd-Busy（），具体如下:

voidCheck-Lcd-Busy（）
{ unsigned char data statu；
SelectLcd（）；
While（1）　　
{ statu=CmdPort；
if（（statu^0==0x01）&（statu^1==0x02））break；　　　
}
}
对液晶的初始化程序为InitLcd（），如下:
void InitLcd（）
{ Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0；
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0；
Check-Lcd-Busy（）；
CmdPort=0x40； /*设置文本显示区首地址*/
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0x20；
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0x00；
Check-Lcd-Busy（）；
CmdPort=0x41； /*设置文本显示区宽度，即一 行显示所占字节数*/
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0；
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0x08；
Check-Lcd-Busy（）；
CmdPort=0x42；　 /*设置图形显示区首地址*/
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0x20；
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=0x00；
Check-Lcd-Busy（）；
CmdPort=0x43； /*或文本属性区宽度，即一行 显示所占字节数*/
Check-Lcd-Busy（）；
CmdPort=0xA7； /*设置光标形状=8 8*/　　　
Check-Lcd-Busy（）；　　　
CmdPort=0x80； /*设置显示方式*/　　　
Check-Lcd-Busy（）；　　　
CmdPort=0x9F； /*设置显示开关，图形、西文显 示*/
}

在液晶上显示片内自定义16 16汉字的函数为Write-CC（unsigned int x，unsigned int y，unsigned，int，CCcode）。x，y分别为液晶的横坐标与纵坐标，CCcode为所要显示的自定义16 16汉字字模表的第几个汉字，CCTAB为汉字字模表的首址。其具体函数如下：

void Write-CC（unsigned int x，unsigned int y，unsigned int CCcode）
{ unsigned int data Dsp-Ram-Addr，para；
unsigned char data Hz-Pattern-L，Hz-Pattern-R，i；
unsigned char data code * Hz-Ptr；
Select62256（）；
Dsp-Ram-Addr=0x0800+y*32+x； /*LCD显示缓冲区首地 址=0800H+O-Y 20H+O-X*/
Hz-Ptr=CCTAB+CCcode 32； /*计算汉字点阵首地址*/
for（i=0；i<16；i++） /*共16行*/
{ para=Dsp-Ram-Addr；
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=para&0x00FF； /*送显示指针低位*/
para=para>>8；
Lcd-Busy（）；
DataPort=para&0x00FF； /*送显示指针高位*/
Check-Lcd-Busy（）； /*写入地址*/
CmdPort=0x24；
Hz-Pattern-L=*Hz-Ptr；
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=Hz-Pattern-L； /*送左边8个像点的汉字字*/
Check-Lcd-Busy（）；
CmdPort=0xC0； /*写入8个像点的汉字字模*/
Hz-Ptr++；
Hz-Pattern-R=*Hz-Ptr；
Check-Lcd-Busy（）；
DataPort=Hz-Pattern-R； /*送右边8个像点的汉字字*/
Check-Lcd-Busy（）；
CmdPort=0xC0； /*写入8个像点的汉字字模*/
Hz-Ptr++；
Dsp-Ram-Addr=Dsp-Ram-Addr+0x20；　
}
}

在液晶上显示片外二级汉字字库的函数为Write-CC-EX（unsigned int x，unsigned int y，unsigned int Chinese）。x，y分别为液晶的横坐标与纵坐标，Chinese为所要显示具体汉字。其具体函数如下:

voidWrite-CC-EX（unsigned int x，unsigned int y，unsigned int Chinese）
{unsigned int data Dsp-Ram-Addr，para；
unsigned char data i，statu，Hz-Left，Hz-Right，tmp；
unsigned long data Hz-P-Addr，t；
data unsigned char xdata *HZ-PL；
Select62256（）；
Dsp-Ram-Addr=0x0800+y2 0x20+x2；/*LCD显示缓冲区首地址=0800H+O-Y 20H+O-X*/
/*计算汉字点阵首地址*/
Hz-P-Addr=（（Chinese>>16）&0x00FF-0xA1L）；/*Chinese实际为汉字的内码，由内码计算汉字点阵首地址*/
Hz-P-Addr=Hz-P-Addr+94L*（Chinese&0x00FF-0xA1L）；
Hz-P-Addr*=32L；
for（i=0；i<0x10；i++）
{ P1=（P1&0xF0）|（（Hz-P-Addr&0x000FFFFFL）>>16）；/*此操作已包含了选通27C4001的功能*/
Hz-PL=（unsigned int）Hz-P-Addr；　
Hz-Left=*Hz-PL；/*取本行左8个像点数据*/　
Hz-P-Addr=Hz-P-Addr+1；
P1=（P1&0xF0）|（（Hz-P-Addr&0x000FFFFF）>>16）；/*此操作已包含了选通27C4001的功能*/　
Hz-PL=（unsigned int）Hz-P-Addr；　
Hz-Right=*Hz-PL； /*取本行右8个像点数据*/　
Hz-P-Addr=Hz-P-Addr+1；
Check-Lcd-Busy（）；　
Para=Dsp-Ram-Addr；　
DataPort=para&0x00FF；　
Check-Lcd-Busy（）；　
para=para>>8；　
DataPort=para&0x00FF；　
Check-Lcd-Busy（）；　
CmdPort=0x24；　
Check-Lcd-Busy（）；　
DataPort=Hz-Left； /*写入本行左8个像点数据*/　
Check-Lcd-Busy（）；　
CmdPort=0xC0； /*且RAM地址自动加一*/　
Check-Lcd-Busy（）；　
DataPort=Hz-Right； /*写入本行右8个像点数据*/　
Check-Lcd-Busy（）；　
CmdPort=0xC0； /*且RAM地址自动加一*/　
Dsp-Ram-Addr=Dsp-Ram-Addr+0x20；
}
}

在调用Write-CC（unsigned int x，unsigned int y，unsigned int CCcode）时必须自己预先定义好16 16的汉字字模。由于我们使用了P1口对LCD、27C4001、62256进行选通，因此，要特别注意SelectLcd（），Select27C4001（）和Select62256（）的调用情况。由于调用Write-CC（unsigned int x，unsigned int y，unsigned int CCcode）和Write-CC-EX（unsigned int x，unsigned int y，unsigned int Chinese）包含了函数的参数传递，而传递这些参数必须使用数据存储区62256，所以在调用Write-CC（*，*，*）和Write-CC-EX（*，*，*）之前，必须先调用Select62256（）函数以保证选通62256，否则会出现无法预测的错误。