基于单片机的OLED屏幕显示电子秤.docx

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基于单片机的OLED屏幕显示电子秤

摘要:

目前市场上显示器多是LCD的，但LCD有很多缺点，例如，LCD显示需要背光源的支持、很窄的视角范围、功耗比较大、响应速度有点慢等缺点，但OLED显示系统解决了这些缺点。

现在OLED显示技术虽然应用的不是很广泛，但是诸多优点，使得OLED成为研究的热门，我相信不久OLED完全可以取代LCD。

OLED技术的发展日新月异，最近发现的的软性有机发光显示技术，这项技术让曲面屏成为现实。

这是手机电脑显示屏研发的热门。

很有科技前瞻性。

这次我主要做的就是OLED屏幕显示，主要实现的功能就是实现动态图画还有文字的OLED显示。

为了使论文和实践更具有实用性和学习型，我做了一个基于单片机的电子称OLED显示系统,可以显示开机动态图画和进行称重，整个系统结构简单，使用方便，精度高，具有一定的开发价值。

根据上述方案进行了系统硬件和软件设计，该系统以单片机作为控制核心，通过KeiluVsion3集成开发环境，采用C51语言设计了MCU应用程序，实现了嵌入式系统中汉字、字符及图片等相关信息的显示功能。

关键字:

OLED电子称单片机

ABSTRACT:

CurrentlyonthemarketmonitorisLCD,butLCDhasmanyshortcomings,forexample,LCDdisplayrequiresthepresenceofabacklight,anarrowrangeofviewingangles,largepowerconsumption,responsespeedisslowandsoontheshortcoming,butOLEDdisplaysystemtosolvetheseshortcomings.

NowOLEDdisplaytechnologyisnotverywidelyused,butmanyadvantages,makingOLEDbecomeahotresearch,IbelievethatsoonOLEDcanreplaceLCD.

OLEDtechnologyisdevelopingrapidly,therecentdiscoveryofsoftorganiclightemittingdisplaytechnology,thistechnologyallowscurvedscreentobecomeareality.Thisisthepopularmobilephonecomputerdisplayresearchanddevelopment.Veryforward-lookinginscienceandtechnology.

ThistimeImainlydoistheOLEDscreendisplay,themainfunctionistoachievedynamicpictureandtextOLEDdisplay.

Inordertomakethepaperandthepracticeismorepracticalandlearning,Imadeabasedonsingle-chipelectronicsaidOLEDdisplaysystem,candisplayBootdynamicpicturesandwereweighed.Thewholesystemhastheadvantagesofsimplestructure,convenientuse,highprecision,withavalueofdevelopment.Accordingtotheplanofdesignofthehardwareandthesoftwareofthesystem,thesystemwithsinglechipmicrocomputerascontrolcore,throughtheKeiluVsion3integrateddevelopmentenvironment,usingC51languagedesignoftheMCUapplicationsoftware,torealizethedisplayofembeddedsysteminChinesecharacters,charactersandpicturesandotherinformationrelatedtothefunction.

Keyword:

OLEDElectronicbalanceMCU

1OLED概述1

OLED科技最新动态1

OLED的发现1

OLED的发展和现状1

国际形势1

商品化过程2

OLED的潜力2

OLED在我国的发展3

OLED的优点4

我的研究目的和意义4

2设计概述5

电子称概述5

系统硬件机构框图5

称重传感器6

电子称流程图7

电子称接线图8

系统电路原理图8

3硬件概述9

寸OLED9

选寸OLED的目的9

寸OLED裸屏外观9

寸OLED模块10

寸OLED驱动IC11

四针IIC接口模块使用说明11

HX71113

HX711简介13

HX711的特点13

管脚说明14

模拟输入15

供电电源15

时钟选择15

串口通讯16

复位和断电17

注意事项17

称重传感器的原理及使用18

平行梁称重传感器的外形18

称重传感器的工作原理18

称重传感器的使用19

单片机STC90C52RC20

输入/输出引脚（I/O口线）20

控制口线20

电源及其它21

4软件设计22

集成开发环境22

KeiluVision3的简介22

KeilμVision的功能22

KeilC51单片机软件开发系统22

取模23

取模软件23

取模软件参数设置23

烧录软件的使用24

在kile上进行软件操作24

软件程序流程图24

主要操作函数25

进行源程序的解析25

5实验结果28

开机显示28

开机显示动态图片28

开机后状态28

进行称重后的现实29

6.实验总结30

本文主要研究工作和结论如下30

不足之处31

7.参考文献32

8.致谢33

1OLED概述

OLED科技最新动态

随着智能手机产品的逐步成熟,在现有产品上进行重大创新的难度不断提高。

三星推动的OLED屏具有色域广、能耗低,产品轻薄的优点,特别是曲面屏产品GalaxyS7Edge具有独特的产品外观和UI设计潜力,使得OLED成为智能手机创新的重要方向。

OLED将逐步替换现有的LCD家族产品（TFT、In-cell）,逐步成为高端市场主流,特别是在未来iPhone采用OLED之后将进一步推动行业趋势的确立。

OLED的发现

有机发光二极管是由美籍华裔教授邓青云在实验室中发现，又称为有机电激光显示，[1]这是对OLED研究的开端。

邓青云先生出生于香港，移民美国后，成为柯达研究实验室的一名研究员，发现了OLED。

OLED凭借着自发光的特性，完全不需要背光，而且视角特别大，非常照顾人的视觉感，大家肯定认为非常耗电，但是他却比LCD还要省电，凭借这几项优良性能，OLED显示技术成为现在世界研究的热门。

OLED的发展和现状

国际形势

OLED技术起源于西方发达国家，这也是因为西方，特别是美国，一直都是先进科技的发源地，因为美国集合了全世界优秀的人才，美国硅谷高管三分之一都是印度裔，要是中国的企业，大家早就受不了啦，这也是美国的精神吧，这也是大家都有一个美国梦的原因，大规模产业化还是成功于现在世界制造业的中心—东亚，主要的这些地方在日本、韩国、台湾等地区。

全球涉足OLED产业的企业很多，但是产品良莠不齐，能完全掌握技术并能大规模生产的更是少数，而且多生产的是小尺寸无源的器件，要真正对LCD进行更新换代，完全替换，还有很长的路要走，所以说OLED的研究还任重道远。

因此全球OLED产业还处于产业化初期。

我国虽然起步比较晚，近几年在政府的强力介入下，资金人才逐渐向这方面倾斜，产生和扶持了好多企业进行OLED研究，虽然有一定成效，但是都集中在小分子，高端的OLED几乎不能生产，竞争力非常薄弱。

真正的国际上OLED的生产和高端技术还大都掌握在日本、韩国和台湾企业手中。

我国还需进一步努力。

商品化过程

为了能在新到来的OLED产业中迎来更好的利润、占据更好的地形。

大公司纷纷加大投资，产业的布局可能瞬间决定一个公司的生死存亡，诺基亚、摩托罗拉的教训也许还在我们耳边回响，尤其在科技公司中如同一个警示牌。

三星、友达等面板巨头纷纷投入此方向的研究。

就连代工着称的富士康也不忘插一脚，也是为了提高利润率、加大代工的利润，此次收购日本大企业夏普，也是看中了夏普此方面的技术。

OLED现在应用在很多地方，比如大部分应用在电子器材和光电显示上，包括仪器面板、广告版、和电子板等。

韩国三星企业在2004年参加IMID大会时，曾作出大胆的预言，OLED显示技术可以满足各种显示尺寸的应用，在显示器尺寸与分辨率的关系中，应用方面可以包括各种中小尺度面板的手机、平板、笔记版电脑，和大尺寸的液晶电视和屏幕等等。

与其他技术所包含的屏幕，OLED是唯一能够支持这么多种不同尺寸显示应用的技术。

除了上段所示的这么多好处外，还有一项新技术得到了大家的关注，可弯曲式有机发光二极管显示器，这项技术引起了好多企业的关注和持续的投资，已成为好多国家实验室的热门话题，也是国家重点支持的项目。

这种技术的实现主要利用了有机材料本身所具有的良好可弯曲性，将OLED制作在耐撞击、轻便、不易破碎、方便携带、低价的塑料基板上，这样可以符合以后智能手机和平板电脑等显示器所需的“轻、小、薄、省、彩、美、多元化”的特性。

很多公司提出了这个概念，如IBM所发展的“可戴式计算机”、Olympus鼓吹的“可穿式电视”、日本东北先锋所发表的穿着式可弯曲显示器等。

美国着名的公司UDC公司也预测FOLED是OLED技术发展的趋势，也是其独特的应用，未来可卷收型及窗帘型的显示屏都将实现。

OLED的潜力

[2]市场研究机构卢克斯研究宣称，有机发光二极管的应用由于其技术的限制，应运短期内不会大量增长，市场需求也不会很多，再过五年市场规模约能达到一亿多美元。

有机发光二极管具有成本很低廉、光线舒适、视角大、省电等优势。

但是由于很多技术问题，现在OLED生产成本还是比较高，比着OLED并没有明显的、太多的优势，在消费者的接受度上还没有可靠的考察和根据，因此虽然现在OLED话题虽然很热，但是大的科技公司，如华为、小米、HTC、华硕等，都没有推出此产品，虽然三星最近有个曲面屏的设想，但是实现与否还有待观察，技术的不成熟和成本的高昂化阻碍了OLED产值的扩大。

随着技术的发展和突破，成本的降低是必须的。

比如现在OLED的花费约19美元/流明；假设技术革新再过五六年，预期制备OLED的成本将大幅下降。

但是这也是杯水车薪，就算OLED的成本出现大幅下降，但是如现在普通的照明设备相比，有点太奢侈了，因此会阻碍它的推广和应用，因此产值堪忧。

但这些并不能影响OLED的研发投入，因为它具有太多的有点啦！

如果能形成具体的规模，很多技术的临门一脚一旦完成，技术的革新推动产业的革命。

将会对世界各国的产业带来质一样的改变。

OLED在我国的发展

1.我国OLED产业初具规模

目前，日本、韩国、中国台湾是OLED面板的主要生产厂商所在地。

OLED最开始起源于欧美，美国柯达公司第一个发表了可以使用和推广的OLED器件。

随后亚洲和欧美各国的许多研发产品陆续推出，极大地推动了OLED的发展，日本很重视此方面的发展，现在已经形成了一条涵盖OLED上、中、下的产业链，可谓是OLED世界分工中不可替代的一环；我国虽然介入的时间比较晚，现在也是初具规模，有好多厂商从事其中，努力做世界经济分工中的一环，我国的着名企业有昆山维信诺、汕尾信利、京东方、四川虹视、佛山彩虹等。

2.OLED发展受到国家重视

虽然我国的OLED已经出具规模，但仍有很大的进步空间，不能类比现在的日韩台的企业，我国在技术方面很欠缺，尤其是核心技术，从事的OLED的方向也比较窄，大部分是小分子型，从事高分子的企业很少。

这引起了我国政府的关注，在国家政策的引导下，工业和信息化部做出必要的帮助和支持，出台法律法规引导和扶持OLED产业的发展，因此我国的OLED研发取得了长足的发展。

2008年10月，在昆山建立了我国内地第一条OLED大规模生产线，这条生产线由清华大学组建，并成立了维信诺公司，由此实现了我国小尺寸OLED显示屏的量产。

2010年底，我国首条AMOLED中试线已经在昆山建成投产并能实现全部生产工艺；我国台湾的奇美旗下的公司IDT公司在2003年所率先发表的20英寸的主动式OLED面板，更是轰动了一时。

OLED的优点

OLED由玻璃基板和非常薄的有机材料涂层所构成。

它的发光机理取决于电流与有机材料的作用，当有电荷通过时，这些有机材料就会发光。

发光的颜色则取决于有机材料的成分，根据不同的材料的改变就能获得所需要的颜色，非常便捷。

我们所用的OLED显示主要是有源阵列显示，因为OLED内部都具有内置的电子电路系统，所以每个像素的驱动都有一个相应的电路进行支持。

OLED有许多优于LCD的优点，LCD显示需要背光源的支持、很窄的视角范围、功耗比较大、响应速度有点慢等缺点，但OLED显示系统解决了这些缺点。

这些技术的改善提供了浏览照片和视频的最舒服的享受，而且对电路设计的限制会大大减少，有利于开发和应用。

[3]OLED为自发光材料，不需用到背光板，同时廉价、彩色比较艳丽、可携带、温度适应性高、可视的角度比较大、功耗低、响应迅速、可弯曲等特性，符合轻薄短小的原则，非常适合应用在智能手机和平板电脑上。

由此总结显示优点：

自发光、视角范围大、功耗低、响应速度快、图像画质稳定、色彩艳丽、分辨率高等优点。

我的研究目的和意义

根据上面的介绍，OLED这种东西的发展有可能在将来使得高度可携带、折叠的显示技术变为可能。

这是手机电脑显示屏研发的热门。

很有科技前瞻性。

这次我主要做的就是OLED屏幕显示，主要实现的功能就是实现动态图画还有文字的OLED显示。

为了使论文和实践更具有实用性和学习型，我做了一个基于单片机的电子称OLED显示系统,可以显示开机动态图画和进行称重，整个系统结构简单，使用方便，精度高，具有一定的开发价值。

根据上述方案进行了系统硬件和软件设计，该系统以单片机作为控制核心，通过KeiluVsion3集成开发环境，采用C51语言设计了MCU应用程序，实现了嵌入式系统中汉字、字符及图片等相关信息的显示功能。

该方案具有运行时可靠稳定、接口简单方便、编程容易、功耗低、成本低、体积小、便于维护的优点。

2设计概述

电子称概述

我本来想做单纯的OLED屏幕显示的，但是由于OLED屏幕的价钱问题，我只买了寸的OLED屏幕，而且只能显示两种色彩。

无法完成全彩图片的显示。

而且由于单片机的储存器和处理数据帧数的问题，要显示大型的动态动画，需要加外部储存器，非常麻烦，而且要求的芯片很难买到，所以只能显示小型的两种色调的小动态图画。

在与老师的交流中，老师说，如果这样，你的工作量太小，论文、答辩都不好整，做个前端吧!

所以我就做了这个电子秤。

整个电子称具有结构简单、易于实现、使用起来方便、基本功能健全、精度高等优点，具有一定的开发和研究价值。

系统硬件机构框图

如下图

图系统硬件结构框图

我做的这个电子秤是以单片机STC90C52RC为控制核心，从而实现电子秤的基本控制功能。

系统部分主要涵盖STC90C52RC控制电路和复位电路；传感器、采集信号的放大和A/D转换是数据采集的主要内容，也是核心内容，[4]采集模拟信号放大和A/D转换部分是由芯片HX711实现的，这是一款专用型高精度24位A/D转换芯片，在后面我们会着重介绍；人机交互界面为按键（输入我本来焊了四个键在上面但是发现只需要两个就能完成，白白浪费了两个键，也是统筹不好的缘故。

）和点阵式液晶显示，实现主要靠按键和OLED屏幕显示器，这样就实现了直观数据显示和基本的电子称操作。

这就是我电子称的基本架构。

[5]该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为0～5Kg，重量误差不大于±）

称重传感器

1.技术参数表

如下图

图技术参数

2.受力方式

如下图

图受力示意图

3.称重传感器安装方式

如下图

图称重传感器安装方式

电子称流程图

如下图

图电子称流程图

电子称接线图

如下图

图电子称接线图

系统电路原理图

系统的电路图，如下图：

图系统电路图

3硬件概述

寸OLED

选寸OLED的目的

OLED，即有机发光二极管。

OLED为自发光材料、视角范围大、同时廉价、彩色比较艳丽、可携带、温度适应性高、图像画质稳定、分辨率高、可弯曲等特性，，非常适合应用在智能手机和平板电脑上。

被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。

LCD都需要背光，而OLED不需要，因为它是自发光的。

这样同样的显示OLED效果要来得好一些。

以目前的技术，OLED的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。

在此我们使用的寸OLED显示屏是中景园电子的产品，该屏有以下特性值得一提：

Ⅰ我们使用的寸OLED只有黄蓝、白、蓝三种颜色可选；白光则为纯白，也就是黑底白字；蓝色则为纯蓝，也就是黑底蓝字；我们这次使用的是的黄蓝屏，黄蓝是黄光为上1/4，蓝色为下3/4，而且颜色和显示区域均不能修改，这是设定好的我们不能更改，也改变不了。

Ⅱ屏幕的分辨率为128*64。

Ⅲ多种接口方式，OLED裸屏接口的接口方式包括：

6800、8080两种并行接口方式、IIC接口方式（只需要2根线就可以控制OLED了！

）、3线或4线的串行SPI接口方式，这五种接口是通过屏上的BS0-BS2来配置的。

Ⅳ中景园电子为本屏开发了两种接口的样板，接口分别为：

七针的SPI/IIC兼容模块、四针的IIC模块。

两种模块都很方便使用；我们在此次实验中所选的是四针的IIC模块。

寸OLED裸屏外观

如下图

图裸屏外观

裸屏为30pin，从屏正面看左下角为1，右下角为30。

寸OLED模块

1SPI/IIC接口模块

[6]模块接口定义：

1.GND电源地

2.VCC电源正（3～）

3.D0OLED的D0脚，在SPI和IIC通信中为时钟管脚

4.D1OLED的D1脚，在SPI和IIC通信中为数据管脚

5.RESOLED的RES#脚，用来复位（低电平复位）

6.DCOLED的D/C#E脚，数据和命令控制管脚

7.CSOLED的CS#脚，也就是片选管脚

如下图

图

2IIC接口模块

1.GND电源地

2.VCC电源正（3～）

3.SCLOLED的D0脚，在IIC通信中为时钟管脚

4.SDAOLED的D1脚，在IIC通信中为数据管脚

如下图

图

因为七针SPI/IICOLED由于这两种接口占用数据线比较多；而且不太常用，所以模块在设计的时候没有用。

直接选用四针的IIC接口模块。

寸OLED驱动IC

本屏所用的驱动IC为SSD1306，[7]SSD1306是一款128*64点阵式的液晶显示模块，它具有内部升压功能，这就方便了我们设计电路，在这里，就可以省的设计这段电路，纵然如此，也可以选用外部升压，率性自然。

SSD1306的每页包含了128个字节，总共8页，这样刚好是128*64的点阵大小。

这点与寸OLED驱动ICSSD1106稍有不同，SSD1106每页是132个字节，也是8页。

所以在用寸OLED移植寸OLED程序的时候需要将寸的显示地址向右偏移2，这样显示就正常了；否则在用寸的时候寸屏右边会有4个像素点宽度显示不正常或是全白，这点大家注意一下。

其它的SSD1306和SSD1106区别不大。

四针IIC接口模块使用说明

1IIC模块

[8]四针IIC接口相对比较简单一些，只有两个信号线，如下图

1.GND电源地

2.VCC电源正（3～）

3.SCLOLED的D0脚，在IIC通信中为时钟管脚

4.SDAOLED的D1脚，在IIC通信中为数据管脚

图

2IIC接口设计

如下图

图

在IIC接口中需要将BS1配置为1，BS0为0；所以R1,R4焊接，R2，R3不焊接，R8可焊接也可不焊接。

3DIY用户元件参数选择说明

对于DIY用户来说可能元件不像公司那么全；在设计的时候可能有些元件没有；需要用其它参数的元件来拼凑；在中有几个参数比较重要；尽量搞成一样的，如下图

图

这里面的C3,C4在内部升压的时候要用；这两个参数尽量做到一样；都为1uf；如下图：

图

与26脚相连接的910电阻R5的参数可以选在1M左右的；如果太小可能对屏的寿命有影响；如果太大屏的亮度会暗一些；不过不影响使用。

HX711

HX711简介

HX711是采用了海芯科技技术的产品，利用此项集成电路专利技术，构成了这一款24位的A/D转换器芯片，[9]这个芯片专业服务于高精度电子秤，该芯片有很多优点，譬如集成度多，它集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它相同类型芯片工作所必须设计的外围电路；抗干扰性强、响应速度快等优点。

不仅降低了电子秤的整机成本，而且方便设计，节省工序，而且电子称的性能也有提升。

该芯片的程序操作也很便捷，不需要对芯片进行编程控制，完全可以由连接的MCU所控制，直接驱动，非常方便快捷。

[10]有通道A和通道B两个输入选择开关，这些通道与芯片内部的低噪声可编程放大器相连。

每个通道的增益有很大差别，通道A的可编程增益为128或64，而通道B则为32，功能差别也很大，通道A增益对应的是为±20mV或±40mV满额度差分输入信号幅值，通道B用于系统参数检测。

此芯片系统板上无需另外的模拟电源，因为外部传感器和芯片内的A/D转换器可以由芯片内稳压电源提供。

不仅如此，芯片内自有的时钟振荡器，所以自己有，就不需要外边的的时钟啦！

而且芯片的上电自动复位功能更是简化了开机的初始化过程。

HX711的特点

[11]特点有：

1.有两路可差分输入。

2.片内低噪声可编程放大器，可根据通道的不同而选择合适的增益，有三种可供挑选。

3.芯片有片内稳压电路。

4.片内具有时钟振荡器，可自行进行时钟控制。

5.该电路具有上电自动复位功能。

6.此芯片所有控制由管脚输入，不需要其他方面的操作。

7.有两个输出数据速率可以选择，分别为10和80HZ。

8.可以抑制50和60HZ的频率干扰。

9.工作电流：

I<,断电电流：