(毕业论文)电力机车受电弓运用与检修.doc

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1、继续教育学院毕业论文电力机车受电弓运用与检修姓名：班级：指导教师： 时间：2013年六月17日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名 日期2013年6月17日 摘要受电弓是一种铰接式的机械构件，它通过绝缘子安装于电力机车车顶。受电弓的集电头升起后与接触网导线接触，从接触网上集取电流，并将其通过车顶母

2、线传送到车内供机车使用。机车受电弓是电力机车的一个重要高压电器，是机车行驶的动力传输媒介，它将接触网高压送入车内变压器，变换后供整个机车系统使用。这就要求各机务部门切实加强机车修程内的受电弓检修技术管理，作好出入库机车受电弓的质量检查，确保受电弓运行时具有优良的技术性能。要使受电弓弓头滑板与接触网导线正常接触，可靠地受流。关键词： 原理、检修、检测、KS0108B液晶显示控制器目 录第一章 概述(1)1.1 机车受电弓的工作原理和作用(1)1.2 电弓检测目的和意义(2)1.3 常用检修方式(3)第二章 受电弓静态参数测试仪总体设计 (5)2.1 测试仪应具备功能及主要技术参数 (5)2.2

3、测试仪总体设计方案 (5)2.3 步进电机及其驱动系统 (7)2.4 拉力传感器和光电开关 (10)第三章 液晶显示 (13)3.1 MSC- G12864 液晶模块内部结构 (13)3.2 KS0108B液晶显示控制器 (14)3.3 液晶显示模块指令系统 (18)3.4 MSC-G12864与AT89C51单片机接口电路设计(硬件设计) (20) 3.5 液晶显示程序设计(软件设计) (23)总结(29)谢辞 (29)参考文献(29)第一章 概述1.1 机车受电弓的工作原理和作用受电弓是一种铰接式的机械构件，它通过绝缘子安装于电力机车车顶。受电弓的集电头升起后与接触网导线接触，从接触网上集

4、取电流，并将其通过车顶母线传送到车内供机车使用。DSA-200型受电弓结构如图1-1所示:图1-1 DSA200受电弓1底架；2下臂杆；3导杆；4上框架；5集电头；6集电头导向装置；7驱动装置；8气路组装；9阻尼器；10编织线。(一) 底架部分刚性底架由型材（钢材）组焊而成，它是整个受电弓的基坐部分，并通过绝缘子固定在机车车顶上。底架上装有升弓气囊、一套铰链机构和一付受电弓的阻尼器。升弓气囊和阻尼器一端安装在底架上，另一端均安装在铰链机构中的下臂杆上。(二) 铰链机构铰链机构是实现集电头升降运动的机构，包括有上框架、下臂杆、导杆、集电头导向装置等，它们通过各种铰链座铰接。上框架是由压型铝合金型

5、材和板材焊接而成，下臂杆是由管材组焊而成，导杆和集电头导向装置为不锈钢材料。各铰接处都装有滚动轴承并采用金属软编织线进行短接，以防止电流对轴承的烧损，集电头导向装置的作用是保证集电头滑板面在受电弓整个工作高度范围内，始终保持水平状态。(三) 集电头部分集电头部分包括集电头支撑和集电头。集电头是直接与接触导线接触受流的部分，其上装有碳滑板。集电头支撑垂悬在4个拉簧下方，两个扭簧安装在集电头和上臂间，克服横向偏移，这种结构使滑板在机车运行方向上移动灵活，而且能够吸收横向方向上的冲击，达到保护滑板的目的。动态接触压力（随速度的变化增加或减少）可以通过安装集电头翼片来对不同速度等级的机车进行调节（如用

6、户需要）。滑板中有气腔，通有压缩空气，如果滑板出现磨损到极限或断裂时，受电弓会迅速自动降下，更换滑板后，自动降弓装置重新启动。(四) 升弓装置和气路组装升弓装置传递、实现对受电弓升降运动的控制，升弓装置包括气囊组装、矩形管、支架组焊、螺杆、四联体等组成。升弓装置一头安装在底架上，另一端通过钢丝绳与螺栓固定在下臂杆的调整板上。气路组装是提供压缩气体的管路，一端和升弓装置的气囊连接，另一端与绝缘软管连接，由机车供风断风，从而实现升降弓控制。1.2 电弓检测目的和意义机车受电弓是电力机车的一个重要高压电器，是机车行驶的动力传输媒介，它将接触网高压送入车内变压器，变换后供整个机车系统使用。这就要求各机

7、务部门切实加强机车修程内的受电弓检修技术管理，作好出入库机车受电弓的质量检查，确保受电弓运行时具有优良的技术性能。要使受电弓弓头滑板与接触网导线正常接触，可靠地受流，受电弓必须具备如下性能。1.2.1 静态接触压力 指在静止状态下，受电弓弓头滑板在工作高度范围内对接触网导线的压力。该值的大小，直接影响受流质量。压力值偏小，受流时离线率高，离线瞬间产生的电弧影响正常的受流，而且使滑板和接触网导线问的表面光滑度恶化，从而加剧摩擦器件的磨损。此外，接触压力偏小，接触电阻就大，在机车未运动时传导较大电流，会在接触网导线和滑板间产生高温，从而损坏接触导线或滑板。压力值偏大，机械摩擦增大，磨损随之增加，影

8、响接触网导线和滑板的使用寿命。试验证明：静态接触压力值70N为最佳值，允许偏差10N。1.2.2 工作高度 指在此高度范围内，弓头滑板对接触网导线的静态接触压力为额定值，也即在此范围内，可以保证正常地受流。该值的确定要取决于接触网导线和机车的高度。根据GB331782规定受电弓工作高度应在距轨面高度52006500mm之间。这个高度减去机车落弓位时的高度，便是受电弓实际工作高度区域，同时应考虑到机车高度值的偏差和受电弓工作区的裕度，因此受电弓工作高度一般为4001900mm。1.2.3 最大升弓高度 指受电弓按其结构所能升起的最高高度。实际上，从弓头高度为 1900mm时的额定压力到最高升弓高

9、度时的零值压力，是逐渐变化的，不可能突变，所以此变化过程所需要的高度是必不可少的。一般受电弓最高升弓高度2400mm。1.2.4 升降弓时间 受电弓在弓头落弓位升至最大工作高度或从最大工作高度降至落弓位的过程中，都要求初始动作迅速，运动终了时比较缓慢。这样，升弓时可防止弓头对接触网导线的冲击。降弓时，弓头很快断弧且不会对受电弓底架有过大的冲击。规定：升弓时间不大于8秒，降弓时间不大于7秒。1.3 常用检修方式1.3.1 传统调试工艺受电弓调试是对经过一个辅修期（22.5万公里）运行后的受电弓参数进行测试及调整，使受电弓在下一个辅修期内拥有良好的性能，保证机车安全、可靠地运行。调试的内容主要包括

10、静态压力特性。升降弓速度特性和升降弓时间测量。在传统机车检修工艺执行过程中，由于缺乏完备的调试设备和受电弓本身存在的有关结构设计方面的不足，给检修中的调试带来诸多不便和难以在现场解决的矛盾。1 受电弓升降弓的速度特性和升降弓时间的测量 受电弓的速度特性及升降弓时间，主要是满足机车受电弓的总体要求，力争在对接触网和受电弓底架无有害冲击的前提下，提高升降弓速度，减小升降弓时间，避免机车在意外情况下降弓后来不及升起而延误牵引力恢复时机，或机车运行中接触网发生故障需降弓躲过时而不能及时降下而引起刮弓或刮坏接触网的事故。传统的检修调试工艺对受电弓速度特性以目测为主，即做到所谓的“二步曲”式的升、降由快到

11、慢节奏。对升降弓时间的测量，采用秒表计时。升降弓时间是以控制受电弓的电磁阀得电瞬间作为计时起点。升至最大工作高度1900mm或由最大工作高度降至落弓位所经历的时间。因为使用秒表测量的准确性低，人为误差大，故传统的检测工艺不符合机车检修工艺要求。2 受电弓的静态压力特性调整 弓网接触压力是升弓弹簧的作用所致。升弓弹簧长期运行，其特性的改变会使接触压力减小。在传统的接触压力调整中，往往先进行速度和时间特性的检查，或为保证不冲击受电弓底架，过于升高扇形板上降弓位末期接触的调整螺栓，这样就增加了低弓位区的接触压力。静态接触压力调整是在500kPa风压下，在受电弓弓头小转轴中部处挂一个7Kg砝码，接通风

12、源，受电弓能顺利升起通过 400 1900mm工作区，便视为合格。这种测试方法，往往由于低弓位工作区接触压力特别大，可使受电弓从低弓位冲起，顺利通过4001600mm左右的工作区。由于冲不到高弓位，检测人员便调整高扇形板上高弓位所接触的调整螺栓，提高了高弓位的升弓力，再按上述试验方法试验，受电弓便能从落弓位冲起，通过400 1900mm的工作高度范围。机车在正常运行中，弓头常处于9001600mm高度范围内，接触压力大都只有3040N，造成离网率高，接触电阻大，极易引起接触网与滑板之间拉弧烧损。1.3.2 现有微机测试系统为了弥补传统检修工艺的不足。机务部门购置受电弓微机检测系统。这种微机检测

13、系统多采用桌面WINDOWS操作系统，系统所占用资源大。一般要加8G以上硬盘。这不但加大了系统本身的重量（对上车测试是不利的），而且还加大了整个系统的成本。第二章 受电弓静态参数测试仪总体设计2.1 测试仪应具备功能及主要技术参数受电弓静态特性检测是检查受电弓性能参数的一项关键测试项目，静态压力特性的优劣直接反应机车运行时的弓网关系。受电弓静态特性测试仪应具备：测试升降弓时，力与高度的静态特性曲线；受电弓的升降弓时间；最大升弓高度检测等功能：主要技术数据：拉力范围0200N精度优于满量程的1高度03000mm精度优于满量程的1升降弓时间099S099S精度0.1S采样速度25S电源直流110V

14、重量小于10公斤2.2 测试仪总体设计方案受电弓需检测的主要参数有：1 静态特性曲线（升弓高度和静态压力的对应关系）2 升降弓时间。2.2.1 静态特性曲线检测方案将拉力传感器与受电弓弓头连接，再用钢丝绳将传感器与步进电机连接，其中步进电机输出轴配有减速器和绕线盘，钢丝绳绕在绕线盘上，另一端与传感器连接。为了使测出的接触压力为静态。我们通过控制步进电机，使其匀速的收放钢丝，这样受电弓就是作匀速的升降运动。由传感器将压力转换成电压量，电压量经采样后用A/D转换器使模拟量转换成数字量，经主机处理后得到各个高度的静态压力。升降弓高度，由步进电机工作脉冲可以分别计算升降弓高度和时间，其计算过程主要由软

15、件来实现。所以在各个点测的高度和拉力之间的关系就可以认为是受电弓的静态特性。2.2.2 升降弓时间检测受电弓的升降弓时间由放在受电弓横杆下的光电开关和电机平台里的行程开关来实现。用光电开关和行程开关来分别确认升降弓的各个时刻。 在升弓前由行程开关不断测试受电弓的动作，一旦受电弓升弓行程开关闭合，记录此时的时间，而一旦受电弓升到顶部则此时光电开关导通，记录此时时间，这样两个时间的差值就是升弓时间，同理降弓时，光电开关闭合，记录此时时间，当降到最低点时，此时行程开关就打开，记录此时时间，两个时间的差值就是降弓时间。在系统的实现上，考虑到可靠性、精确度、智能化、联网功能及重量体积等诸多因素，硬件上采

16、用C51单片机、液晶显示屏，软件上采用keil51，根据需要量身定做，采用C语言编写应用程序。在这之后就可以通过单片机编写的程序实现AT89C51与液晶显示控制器KS0108B的接口及编程，作出以时间为横轴，压力，高度为纵轴的曲线图。压力传感器光电开光形成开关数据采集CPU数模转换液晶显示步进电机图2-1 受电弓静态参数测试仪设计总体框图2.3 步进电机及其驱动系统为检测机车受电弓静态接触压力、同高压力差，本系统设计采用开环控制方式的步进电动机及其驱动系统来控制受电弓的运行，通过微处理器输出的步进驱动脉冲数可计算出受电弓所处高度，通过外置拉力传感器测得受电弓在某一高度的静态接触压力，合成即可得

17、受电弓静态接触压力曲线。为保证所测的值为“静态”下的值，就要求受电弓匀速上升，在测量压力数据时受电弓“近似”处于“静态”，同时要减小步进电机低频输出时的震动，以免震动干扰控制电子电路的工作，这对步进电机的驱动系统提出了较高要求。2.3.1 步进电机概述 步进电机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Step motor或Stepping motor、Pulse motor、Stepper servo、Stepper等。目前，随着电子技术、控制技术以及电动机本身的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊，这是机电一体化元件组件的必然趋势。就传统的步进电机来说，步进电动机可以简单地定义为，根据

18、输入的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角度（或长度），若不改变励磁状态则保持一定位置而静止的电动机。从广义上讲，步进电动机是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，也可以看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。近年来，步进电机己广泛地应用于数字控制系统中，例如数控机床、绘图机、计算机外围设备等。相应地，其研制工作进展迅速，电机的性能也有较大提高。步进电机是脉冲信号控制的，因此它适合于作为数字控制系统的伺服元件。它的直线位移量或角位移量与电脉冲数成正比，所以步进电机的线速度或转速也与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率的高低就可以在很大的范围内调节电机的转速，并能快速启动、制

19、动或反转。步进电机中有些形式在停止供电状态下还有定位转矩，有些在停机后某些相绕组仍保持通电状态，也具有自锁能力，不需要机械的制动装置。步进电机特点如下：1、 可以用数字信号直接进行开环控制，整个系统简单廉价；2、 位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不长期累积，可以组成结构较为简单而又具有一定精度的开环控制系统，也可以在要求更高精度时组成闭环控制系统：3、 无刷，电动机本体部件少，可靠性高；4、 易于启动、停止、正反转及变速，响应性好；5、 停止时，具有自锁功能；6、 步距角选择范围大，可在几十角分至 180大范围内选择，在小步距情况下，通常可以在超低速下高转矩稳定运行，通常可以不经减速器直接

20、驱动负载；7、 速度可在相当宽范围内平滑调节，同时用一台控制器控制几台步进电机可使它们完全同步运行；8、 步进电动机带惯性负载的能力较差；9、 由于存在失步和共振，因此步进电动机的加减速方法根据利用状态的不同而复杂化；10、 不能直接使用普通的交直流电源驱动。 步进电机种类繁多，按其运动形式分，有旋转式步进电机和直线式步进电机两种；按其工作原理可分为反应式（VR型）、永磁式（PM型）和混合式（HB型）三类。2.3.2 步进电机细分驱动技术步进电机是一种由输入脉冲控制输出转角的机电元件，对应于一个输入脉冲，转子转过一个固定的角度即步距角，这个特点特别适合于开环系统，但是随着数控技术及机械工业的发

21、展，产品对精度的要求越来越高，而采用常规的设计方法，例如，增加定、转子齿数以获得小的步距角等，由于它们受到电机结构等的限制，而越来越不能满足需要，这就要求采用特殊的驱动电路设计方法来提高步进电机的运行性能，目前较常用的和比较成熟的方法是细分控制，又称微步控制。细分控制的实质是在步进电机各相绕组的电流切换时，代替原来的绕组电流直接通断的方法，采用只切换绕组电流的一部分，使对应切换相绕组中的电流阶梯地上升到额定值或下降到零，从而产生一系列的假想的磁极对（即新的稳定平衡点），使转子对应的每步运动只为原来的一部分，而达到细分的目的。采用细分驱动技术有许多优点：1、采用细分驱动技术后，在不改变步进电机整

22、体结构的前提下，可以大幅度提高步进电机的步距分辨率。2、由于电机绕组中的电流变化幅度变小了，所以引起低频振荡的过冲能量降低了，即改善了低频性能，减小了开环运动的噪声，提高了运行稳定度。3、在数控系统中，加工误差难以提高的原因很大一部分是由于减速箱的存在，采用细分技术后，可以采用步进电机直接同丝杠相连的形式，这样可以在很大程度上消除了由减速机构产生的回程误差及爬行等。4、采用微步驱动时，可以改善步进电机运行的矩频特性，对应的控制频率也可相应提高。我们选用的是SJ-3F110M驱动器驱动三相反应式步进电机，该驱动器采用原装进口模块，实现高频斩波，恒流驱动，具有很强的抗干扰性、高频性能好、起动频率高

23、、控制信号与内部信号实现光电隔离、电流可选、结构简单、运行平稳、可靠性好、噪声小，带动6.5A以下所有的90BC/BF、110BC/BF、130BC/BF系列电机三相反应式步进电机。SJ-3F110M驱动器特点1、每相最大驱动器电流为6.5安培，且电流八档可调。2、采用无过流专利技术。3、采用国外进口电力电子元器件。4、可选择电流半流。5、细分数可选(1/1，1/5，1/10，1/20，1/40)。6、所有输入信号都经过光电隔离。7、电机的相电流为正弦波。2.4 拉力传感器和光电开关2.4.1 拉力传感器传感器的作用是将物理量转换成电量输出，以便对物理量进行测量。本设计中需要将静态接触压力转换

24、成电压信号，通过测量电压信号的大小并由软件编程实现静态接触压力的测量。通过查阅资料，就传感器个方面性能进行比较，本设计选用BK-2F型传感器，该传感器带有放大器，量程200N，输出电流4-20mA，精度0.05%，经分析得，该量程适合受电弓接触压力的测量，弹性体为双孔S型结构，用螺栓承受连载，可拉、压双向使用，方便连接。BK系列传感器，是以电阻应变计为转换元件的电阻应变测力传感器。传感器由弹性体，电阻应变器，测量电桥组成。传感器弹性体上粘贴有电阻应变计，并组成惠斯登电桥。在被测力或重力作用下，弹性体产生与其成正比的弹性变形，在弹性体特定部位上粘贴的电阻应变计将应变转换成与其成正比的电阻变化，通

25、过对电压的测量即可测出力或重力。由电阻应变计组成的电桥，构成了电阻应变式传感器的基本测试电路。但对于现代测力传感器，特别是高精度产品，必须采用电路补偿技术，以改善性能。BK-2F型传感器就采用了补偿电阻，图2-1是带有补偿电阻的BK型传感器的电路图。 图2-2 带有补偿电阻的BK型传感器的电路图图中R1、R2、R3、R4为电阻应变计，一般阻值为350-700。Rz为零输出补偿电阻，Rd为零点温度影响补偿电阻。Ru为输入电阻补偿电阻，V为供桥电压，标准值为12V，U为输出信号（mV）。在本装置中，因拉力传感器距离信号采集卡距离接近3米，所以加了信号变换器将电压信号转换成420mA的电流信号传送。

26、2.4.2 光电开关1、工作原理光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。2、光电开关的分类 漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的

27、检测模式。 镜反射式光电开关：它集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。 槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物

28、体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。 光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。根据车顶测试的实际要求，测试仪采用槽式光电开关。第三章 液晶显示液晶是一种介于液体与固体之间的热力学的中间稳定相。其特点是在一定的温度范围内既有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性，其分子呈长棒形，长宽之比较大，分子不能弯曲，是一个刚性体，中心一般有一个坐标，分子两头有极性。由于液晶的四壁效应，在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃电极上呈水平排列，但排列方向互为正交，而玻璃间的分子呈连续扭转过度，这样的构造能对液晶产

29、生旋光作用，使光的偏振方向旋转90度。当外部光线通过上偏振片后形成偏振光，偏振方向成垂直方向，当此偏振光通过液晶材料之后，被旋转90度，偏振方向成水平方向，此方向与下偏振片的偏振方向一致，因此此光线能完全穿过下偏振片而到达反射板，经反射后沿原路返回，从而呈现出透明状态。当在液晶盒的上、下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，从而失去旋光性。因此，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，当此偏振光到达下骗振片时，因其偏振方向与下偏振片的偏振方向垂直，因而被下偏振片吸收，无法到达反射板形成反射，所以呈现出黑色。液晶显示器(LCD)以其重量轻、体积小、电压低、功耗小、显示内容丰富等优点,逐渐

30、在仪器仪表、工业控制等领域得到广泛应用。在小规模点阵液晶显示模块上,通常使用液晶显示驱动控制器组成液晶显示驱动控制系统,这使得液晶显示模块的硬件电路简单和成本变低。但同时对软件功能的要求也大大提高,也就是说,许多显示功能如光标、字符库、闪烁等都需要由软件编制而成。从显示内容上分液晶显示器,可分为字段式、点阵字符式、点阵图形式3种。字段式液晶类似于LED。点阵字符式液晶内置有192个字符,包括数字、字母、常用标点符号等,显示的行数一般为1行、2行、4行三种,每行可显示8个、16个、24个、32个和40个字符不等。要利用LCD显示器，必须有相应的LCD控制器，以及一定空间的ROM和RAM。现在将L

31、CD控制器，RAM，ROM和LCD显示器用PCB连接到一起，称为液晶显示模块LCM。只要向LCM送入响应的命令和数据就可实现所需要的显示，这种模块与CPU能很容易地接口，使用起来特别灵活方便。本设计选用MSC-G12864液晶显示模块，点阵数为64行128列,其功能强,使用方便,能直接与单片机接口,具有专用指令,可方便地实现画面卷动等功能。3.1 MSC-G12864液晶模块内部结构MSC-G12864主要由液晶屏阵列驱动电路KS0108B、点阵式显示控制器KS0107B、LCD显示器和LED背光灯等4部分组成,由此构成完整的显示系统模块。控制器是整个显示系统的核心,具有自身的时钟信号,并提供

32、一套完整的指令系统,其中两片KS0108B分别控制显示屏的两部分。LCD通过总线与CPU连接,实现对外部数据的读写操作,还可以方便的改变显示窗口所在的位置。MSC-G12864的主要引脚有外部数据总线(DB0DB7),显示屏左右半屏的使能信号(CS1、CS2),读写控制信号(R/ W),数据指令选择位(RS),模块的使能信号(E),电源(VDD,VSS)和负偏置电压(VO),背光控制端口(SLA,SLK)。MGLS-12864共有两片KS0108B或兼容控制驱动器和一片KS0107B或兼容驱动器如图3-1图3-1 MGLS-12864的逻辑电路图3.2 KS0108B液晶显示控制器KS0108

33、B液晶显示控制器多用于中小模块的图形点阵液晶显示器件。KS0108B的特点是内置64*64位的显示存储器，显示屏上各象素点的显示状态与显示存储器的各位数据一一对应，显示存储器的数据直接作为图形显示的驱动信号：显示数据为1相应的象素点显示，为0时相应的象素点不显示。KS0108B需要与相应的带振荡器和显示时序发动器的行驱动器KS0107B配套才能形成一个完整的液晶驱动和控制系统。3.2.1 KS0108B及其兼容控制驱动器的特点1. 内藏64*64=4096位显示RAM，RAM中每位数据对应LCD屏上一个点的亮暗状态2. KS0108B及其兼容控制驱动器是列驱动器具有64路列驱动输出3. KS0

34、108B及其兼容控制驱动器读写操作时序与68系列微处理器相符因此它可直接与68系列微处理器接口相联4. KS0108B及其兼容控制驱动器的占空比为1/32-1/643.2.2 KS0108B及其兼容控制驱动器的引脚功能1. KS0108B及其兼容控制驱动器管脚图和功能原理图图3-2 KS0108B及其兼容控制驱动器管脚图和功能原理图2. KS0108B及其兼容控制驱动器的引脚功能：MSC-G12864与单片机接口引脚功能引脚符号功 能CS1B, CS2B, CS3CS1B和CS2B低电平选通CS3高电平选通E在E下降沿数据被锁存(写)入KS0108B及其兼容控制驱动器在E高电平期间数据被读出R

35、/WR/W 1为读选通R/W 0为写选通RSRS 1为数据操作RS 0为写指令或读状态DB0DB7RSTB复位信号有效时关闭液晶显示使显示起始行为0 RST可跟MPU相连由MPU控制也可直接接Vcc 使之不起作用与KS0107B接口信号引脚符号状态引脚名称功 能M输入交流驱动波形信号FRM输入帧同步信号CL输入存行显示数据的同步信号该信号上升沿时锁存数据同时改变显示输出地址CLK1,CLK2输入内部操作时钟信号与LCD接口信号及其它引脚符号状态引脚名称功 能S1S64液晶显示驱动端Vcc,GND内部逻辑电源VEE1,VEE2液晶显示驱动电路的电源常令VEE1 VEE2V0L,V0RV2L,V2

36、RV3L,V3RV5L,V5R液晶显示驱动电压其电压值均在Vcc和VEE之间ADC决定Y1 Y64 与液晶屏的联接顺序ADC=1时Y1 0 Y64 63ADC=0时Y1 63 Y64 0该引脚接Vcc或GND即可3.2.3 KS0108B及其兼容控制驱动器的时序KS0108B及其兼容控制驱动器具有能与68系列微处理器直接接口的时序，各种信号波形对照如下：图3-3 KS0108B及其兼容控制驱动器的读写时序3.2.4 KS0108B及其兼容控制驱动器显示RAM的地址结构图3-4 KS0108B及其兼容控制驱动器显示RAM的地址结构3.3 液晶显示模块指令系统KS0108B及其兼容控制驱动器指令系

37、统总共只有七种现分别介绍如下：1显示开/关指令当DB0=1时，LCD显示RAM中的内容；DB0=0时关闭显示。2显示起始行(ROW)设置指令该指令设置了对应液晶屏最上一行的显示RAM的行号，有规律地改变显示起始行，可以使LCD实现显示滚屏的效果。3页(PAGE)设置指令显示RAM共64行，分8页，每页8行4列地址(Y Address)设置指令设置了页地址和列地址，就唯一确定了显示RAM中的一个单元，这样MPU就可以用读、写指令读出该单元中的内容或向该单元写进一个字节数据。5读状态指令该指令用来查询液晶显示模块内部控制器的状态，各参量含义如下：BUSY ： 1-内部在工作 0-正常状态ON/OF

38、F ： 1-显示关闭 0-显示打开RESET ： 1-复位状态 0-正常状态在BUSY和RESET状态时，除读状态指令外，其它指令均不对液晶显示模块产生作用。在对液晶显示模块操作之前要查询BUSY状态，以确定是否可以对液晶显示模块进行操作。6写数据指令7读数据指令读、写数据指令每执行完一次读、写操作，列地址就自动增一。必须注意的是进行读操作之前，必须有一次空读操作，紧接着再读才会读出所要读的单元中的数据。3.4 MSC-G12864与AT89C51单片机接口电路设计3.4.1 AT89C51单片机简介AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器,片内有4k字节的在线可重复编程快擦快

39、写程度存储器,能重复写入擦除解1000次,数据保存时间为十年。它与MCS -51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容,不仅可完全代替MCS-51系列单片机, 而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统,缩小系统体积,增加系统的可靠性,降低了系统成本。只要程序长度小于4k,四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒,仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一,与8751/87C51 的12V电压擦写相比,不易损坏器件,没有两种电源的要求,改写时不拔下芯片,适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽2.7V6V,全静态

40、工作,工作频率宽,在0Hz 24MHz内,比8751/87C51等51系列的6MHz12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。另外,AT89C51还具有MCS-51系列单片机的所有优点。1288位内部RAM,32位双向输入输出线,两个十六位定时计时器,5 个中断源,两级中断优先级,一个全双工异步串行口及时钟发生器等图3-5 AT89C51引脚图AT89C51单片机引脚芯片如图3-5所示1) I/O口线: P0、P1、P2、P3共四个八位口:P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地址。P1口是专门供用户使用的I/O口,是

41、准双向口。P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时,P2口也可以作为用户I/O口线使用,P2口也是准双向口。P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I/O 功能。作为第一功能使用时操作同P1口。(2)控制口线:PSEN(片外取控制)、ALE( 地址锁存控制)、EA(片外储器选择)、RE-SET(复位控制);(3)电源及时钟:Ccc、Vss;XTAL1,XTAL2。3.4.2 MSC-G12864与AT89C51接口电路与其他液晶显示模块的接口方法相同,MSC-G12864的接口方法通常包括直接访问方式与扩展端口方式两种方法。若采用直接访问方式，MCU可

42、以通过数据总线与控制信号直接采用存贮器访问形式或I/O设备访问形式控制该液晶显示模块。3.5 液晶显示程序设计程序编程的预处理：#include #include /字符函数#include /字符串函数#include /标准库函数#include /标准I/O函数#include /数学函数#include /绝对地址访问函数/*定义寄存器命令代码*/#define DispOn 0x3f /显示打开设置指令#define DispOff 0x3e /显示关闭设置指令#define ColAdd 0x40 /列地址设置指令，共64列#define PageAdd 0xb8 /页设置指令，共

43、8页#define StartLine 0xc0 /显示启始行设置指令#define LcdBus P0 #define Cs1 P3_3 #define Cs2 P3_4 /片选信号#define Enable P1_7 /使能信号#define Di P1_5 /数据/命令#define RW P1_6 /读/写#define LcdRst P3_5 /复位uchar flag,a;unsigned char idata risetime6; unsigned char idata gpslatitude9;以下是要用到汉字的点阵数模，共六字：“升”，“降”，“弓”，“时”，“间”，以及要

44、用到的是用到的数字和标点(略)：char code sheng=/*- 文字: 升-*/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 -*/0x80,0x00,0x42,0x03,0x22,0x06,0x32,0x0C,0x2A,0x38, 0x7F,0xD0, 0x42,0x20, 0x43,0x40, 0x02,0x80,0x03,0x40,0x7F,0xFE,0x06,0x10,0x0A,0x08,0x16,0x04, 0x22,0x02, 0x40,0x01, ;char code jiang=/*- 文字: 降-*/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 -*/0x80,0x00, 0x7F,0xFF, 0x64,0x42, 0x5A,0x24,0x69,0xC8,0x04,0x10, 0x12,0xB0, 0x23,0xD0, 0xD4,0x90, 0x4B,0xFF, 0x56,0xB0, 0x64,0x90,0x4A,0x98, 0x12,0x14, 0x22,0x02, 0x40,0x01, ;char code gong=/*- 文字: 弓-*/*- 宋体12; 此字体下对应的点阵为：宽x高=16x16 -*/0x80,0x00, 0x40,0x01, 0x60,0x0