毕业设计论文基于单片机的oled屏幕显示电子秤管理资料.docx

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毕业设计论文基于单片机的oled屏幕显示电子秤管理资料

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

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。

就连代工著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。

美国著名的公司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

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，我国的著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，，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

技术参数

2.受力方式

受力示意图

称重传感器安装方式

电子称流程图

电子称流程图

电子称接线图

电子称接线图

系统电路原理图

系统的电路图，：

系统电路图

3硬件概述

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。

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。

裸屏外观

裸屏为30pin，从屏正面看左下角为1，右下角为30。

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

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

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。

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。

ICSSD1106稍有不同，SSD1106每页是132个字节，也是8页。

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；，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，

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

2IIC接口设计

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；；尽量搞成一样的，

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；：

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：

。

，可根据通道的不同而选择合适的增益，有三种可供挑选。

。

，可自行进行时钟控制。

5.该电路具有上电自动复位功能。

，不需要其他方面的操作。

，分别为10和80HZ。

和60HZ的频率干扰。

：

I<,断电电流：

I<1µA

10.工作电压范围：

-

：

-40-+85℃

HX711内部方框图

16管脚的SOP-16封装和相应的管脚描述，：

封装图

管脚描述

模拟输入

模拟输入有通道A和通道B两个输入选择开关，由于从传感器传过来的信号较弱，所以A、B这些通道必须与芯片内部的可编程放大器相连，这样才能保证信号的强度。

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，这是固定值，改变不了。

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。

供电电源

数字电源应使用与MCU芯片相同的的数字供电电源。

[12]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。

稳压电源的供电电压可与数字电源相同。

外部压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压决定了稳压电源的输出电压值，有一特定的公式。

如果不使用芯片内的稳压电路，管脚VSUP应连接到数字电源或模拟电源中电压较高的一个管脚上。

时钟选择

如果将管脚XI即数字输入接地，这时外部电路的时针输入或晶振输入将被隔绝，将会自动选择内部的时钟振荡器进行操作。

内部始终振荡器输出数据速率为10Hz或80Hz。

如果将外部输入时钟通过一个20pF的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI和XO管脚上，这样就可以得到稳定准确的输出数据速率，这时芯片内的时钟振荡器电路不被使用，这时利用的是外部输入时钟电路和晶振时钟。

当需要芯片输出数据速率为准确的10Hz或80Hz此时，就需要特别规定晶振频率。

输出数据速率与晶振频率有一定的关系，这时我们需要查询更多的资料。

使用外部输入时钟时，输入信号的波形可以为方波、三角波、正弦波等任意波形，在这里不做特殊要求。

串口通讯

管脚PD_SCK和DOUT构成串口通讯线，有很多特性，这是我们根据串口通讯线的脉冲数选择输入通道和对应的增益，。

输入通道和增益选择

这是我们需要特别注意的是，管脚PD_SCK的输入时钟脉冲数的范围有规定，就是不少于25或不大于27，否则会造成电路紊乱。

当一个输出周期完成后，如果A/D转换器的输入模式发生变化时，这时需要4个数据输出周期才能稳定。

管脚DOUT在4个数据输出周期后才会正常工作，输出有效数据。

：

数据输出,输入通道的工作时序图

复位和断电

当芯片工作时，上电后芯片内部电路会使芯片自动复位。

芯片的工作状态由管脚PD_SCK控制。

当管脚状态为低电平，芯片就可以正常工作。