2024年3月3日发(作者：劳碧蓉)
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第３３卷第８期 电子工罄师 Ｖ０１．３３ Ｎｏ．８ ２００７年８月 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＥＮＧＩＮＥＥＲ Ａｕｇ．２００７ 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ显示模块在仪器仪表中的应用 谢新刚，金鑫 （徐州师范大学电气工程及自动化学院，江苏省徐州市２２１１１６） 摘要：介绍了三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ（真空荧光显示器）的特点、基本结构和工作原理，以及数据指 标和性能参数，给出了该模块与单片机ＡＴ８９Ｃ５２组成系统的硬件接口和软件流程的设计方案。然后， 分析了本显示器显示基本原理，结合计算机程序设计语言，给出了在Ｃ语言环境下将三星１２８￥６４Ａ ＶＦＤ应用于工业自动化仪器仪表中的具体方法。 关键词：真空荧光显示器；显示器；自动化仪器仪表 中图分类号：ＴＮ８７３．９ ０ 引 言 各引脚功能如表３所示。 显示模块作为人机交换的重要组成部分，广泛应 用于在各种仪器仪表中。当前，采用较多的显示模块 主要有ＬＥＤ（发光二极管）、ＬＣＤ（液晶显示器）和ＶＦＤ （真空荧光显示器）。ＬＥＤ价格低廉、接口灵活、易于 实现，由于只能实现简单的数字和符号，因此较多地应 用于低成本场合；ＬＣＤ和ＶＦＤ显示器的成本较高，但 可以显示复杂的文字、符号、曲线和图像，同时它们的 功耗少，因此被较多地应用于各种档次和精度较高的 ＋仪器仪表显示终端。 二二 …ｃ１２ Ｖｌ砸 转换互 器 基于国内外的应用背景和实际的开发经验，本文 ；一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一．一．．一．．一．一．一．．．．一．一．．．．．．．．．．．．．．．．．．一一一一一．ｊ 主要对三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的基本原理和实际应用进 图１模块结构 行了介绍。该显示模块能够显示比较复杂的文字和图 像，性能优良，在各种高中档仪器仪表中有着广泛的应 表１模块信号引脚编号表 用前景。 １三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的基本原理 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ是适应于各种仪器仪表的一 种高性能ＶＦＤ。它的主要特点是： ａ）由一个１２８×６４的点阵ＶＦＤ模块、显示驱动、 存储器、ＤＣ／ＤＣ转换器、显示控制器和必须的控制逻 辑模块组成，如图１所示； ｂ）输入信号兼容ＣＭＯＳ逻辑； ｃ）显示信号为ＤＣ１２Ｖ，逻辑信号为ＤＣ５Ｖ； ｄ）具有高速８位输入能力； ｅ）亮度可以通过软件调节。 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ有两排引脚，一排为３０个数 据输入信号引脚，另一排为５个电源测试引脚，各引脚 编号如表１和表２所示。 收稿日期：２００７－０４－１１；修回日期：２００７－０７－０５。 ・５７・
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・信号处理与显示技术・ 表２电源测试引脚 电子工窟师 ２００７年８月 制端状态如何都进入清除模式，显示模块的显示数据 编号 １ ２ ３ 引脚信号 ＶＤＩＳＰ（＋１２Ｖ） ＶＣＣ（＋５ｖ） ／ＴＥＳＴ 清除；当／ＣＬＥＡＲ和／ＢＲＡＤ为高电平，／ＷＲＩＴＥ和 ／ＲＥＡＤＹ为低电平时，显示模块进入数据写入模式，可 向显示模块输入显示数据；当／ＣＬＥＡＲ为高电平， ／ＷＲＩＴＥ和／ＢＲＡＤ为低电平时，显示模块进入亮度调 节模式，通过输入不同的数据，可调节显示模块的亮 度。 ４ ５ ＧＮＤ ＧＮＤ 表３模块信号引脚功能表 ２三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ与控制器的接口设计 在各种仪器仪表中，采用较多的控制器一般为各 引脚 Ａ０～Ａ１Ｏ 功 能 显示数据的地址信号 ＤＯ～Ｄ７ 数据总线输入信号 ／ＲＥＡＤＹ 显示模块应答信号，“０”时数据可以输入，…１’ 时不能输入 ／ＣＬＥＡＲ 显示数据清除信号，“０”有效 ／ＷＲＩｒｒＥ 数据写入信号，…０’有效 数据写入页面选择信号，页面１、２为０，页面３、 ＷＰ０ ４为１ 数据写入页面选择信号，页面１、３为０，页面２、 ＷＰ１ ４为１ 显示数据页面选择信号，页面１、２为Ｏ，页面３、 ＤＰｏ ４为１ 显示数据页面选择信号，页面１、３为０，页面２、 ＤＰ１ ４为１ ＤＳＰＥ 为‘‘０”时，显示模块变空白；为…１’时，重复上次 的数据 显示模式和亮度调节模式切换，“０”时，进入亮 ／ＢＲＡＤ 度调节模式；为…１’时，进入数据显示模式 ／１＇Ｅ ｒ 显示模块测试引脚，当…０’时，整个模块全亮 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的读写时序如图２所示。 ３００惜ｍｉｎ ＾０ＬＥＡＲ ，、ＶＲＩＴＥ ／ＲＥＡＤＹ Ｄ０．Ｄ７ 。 旦 ５（ＩｌｌＳｍａｘ＇ ，５０ｌｌＳｍａｘ：■— ｌ： 清除模式 数据写入模式 ｉ亮度调节模式 ．８０ＩｌｌｌＳｍｉｎ ． 写入周期 ／ＷＲｌＴＥ ｒ＿］ ｒ＿］ 图２模块读写时序 主要操作模式为清除模式、数据写入模式和亮度 调节模式３种。当／ＣＬＥＡＲ为低电平时，不管其他控 ・５８・ 种型号的单片机。为了具有一般性和容易推广，本文 以Ａｔｍｅｌ公司的８位Ｆｌａｓｈ单片机ＡＴ８９Ｃ５２为控制核 心，进行三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ和单片机的硬件接口电路 的设计，如图３所示。 Ｄ０Ａ．Ｌ０Ｅ７ ￣０－０７ Ａｏ－Ａ７ｈ［Ｉ， ＤＯ．Ｄ７ Ａ８．Ａｌ０ Ａ０．Ａｌ０ ＷＰ０ ＷＰｌ ｒ Ｚ ＤＰ０ Ｐ ３ ＤＰｌ Ｐ ４ ＤＳＰＥ Ｐ ５ ，ＢＲＡＤ Ｐ ．６ ＲＥＡＤＹ Ｐ ７ ＾：ＬＥＡＲ ＡＴ８９Ｃ５２ 三星１２８Ｓ６４Ａ 图３单片机与显示模块硬件接口 由于ＡＴ８９Ｃ５２和三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ都为８位数 据传输，因此单片机的数据端口Ｐ０直接和三星 １２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的数据端口ＤＯ—Ｄ７相连；单片机Ｐ０端 口的ＤＯ—Ｄ７通过７４ＬＳ３７３获得复用地址信号Ａ０一 Ａ７，再加上Ｐ２端口的Ａ８一Ａ１０和三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ 的地址端口相连；Ｐ１端口的Ｐ１．１一Ｐ１．７分别和三星 １２８￥６４Ａ ＶＦＤ的控制信号引脚ｗＰ０、ＷＰ１、ＤＰＯ、ＤＰ１、 ＤＳＰＥ、／ＢＲＡＤ、／ＲＥＡＤＹ、／ＣＬＥＡＲ相连。这样，通过单 片机Ｐ１口控制端口、数据端口和地址端口的共同作用 就可以实现三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的显示控制。 ３ 显示方法和软件设计 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ为点阵显示模式，每个点对应 一个地址单元。通过向对应位置的地址发送需要显示 的数据，就可以实现显示目的。 当需要三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ显示数据或者图像时， 首先要将显示模块设置成数据写入模式。模块显示规 则如图４所示。 Ａ０、Ａ１、Ａ２为行地址选择线，从０００到１１１，将６４ 行平均分成８行，每一个地址都选择８个小行，如表４ 所示；Ａ３一Ａ１０为列地址线，从００００００００到１１１１１１１１
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第３３卷第８期 谢新刚，等：三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ显示模块在仪器仪表中的应用 ・信号处理与显示技术・ 总共２５６个地址，可以选择２５６列，其中前１２８个地址 分别对应显示模块的每一列。通过地址Ａ０一Ａ１０，就 可以选择显示模块上的每一个包含８个单元的列。这 样，显示模块被分成了１２８×８个列，每个列为８个单 元，正好与一个字节的８位数据相对应。因此，通过选 例如，要选择图４中显示出来的字母“Ａ”最左边 的一列，必须选择行地址Ａ０、Ａ１、Ａ２分别为１１１，列地 址Ａ３一Ａ１０分别为００００００００，那么这一行的总的地址 Ａ０一Ａ１０为００７Ｈ。然后通过数据总线向这个地址输 入数据Ｆ８Ｈ，就可以显示出“Ａ”的最左边一行。只要 分别再向地址０ＦＨ输入数据２４Ｈ，地址０１７Ｈ输入数 据２２Ｈ，地址０１ＦＨ输入数据２４Ｈ，地址０２７Ｈ输入数 择行地址和列地址，然后输入数据，就可以控制每一列 的状态，实现每行的显示内容。 Ａｌ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ｌ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ １ ｌ ０ ０ ０ ０ ｌ １ ０ ０ ０ ０ ｌ ｌ ０ ０ ０ ０ ０ ０ １ ｌ０ ０ 据Ｆ８Ｈ，地址０２ＦＨ输入数据００Ｈ，就可以在三星 １２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ上显示整个字母“ 。只要向需要显示 的地址输入需要显示的数据，就可以实现整个模块的 ０ ０ ｌ ｌ ０ ０ １ ０ ０ ｌ １ ０ ０ ｌ Ａ３ ０ １ ０ ｌ ０ ｌ １ ０ ｌ ０ ｌ ０ ｌ ０ Ａ２．Ａ１，Ａ０ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｄ０ Ｄｌ ＿ Ｄ２ ＿ ＿ ■ Ｄ３ ＿ ＩｌｌＢ Ｄ４ Ｌ）， ＿ Ｄ６ ＿ Ｄ７ Ｄ０ Ｄ１ Ｄ２ ＿ ■ ■ Ｉ１０Ｂ Ｄ３ ＿ Ｄ４ ■ Ｄ５ ■ Ｄ６ ■ Ｄ７ Ｄ０ ｌ０ｌＢ Ｄｌ Ｄ２ 通道 地址 数据 通道 地址 数据 ｎ００７Ｈ Ｆ８Ｈ ｎ０３ＦＨ ＦＥＨ ｎ００ＦＨ ２４Ｈ ｎ０４７Ｈ ９２Ｈ ｎＯｌ７Ｎ ２２Ｈ ｎ０４ＦＨ ９２Ｈ “Ａ” “Ｂ” ｎＯ１ＦＨ ２４Ｈ ｎ０５７Ｈ ９２Ｈ ｎ０２７Ｈ Ｆ８Ｈ ｎ０５ＦＨ ６ＣＨ ｎ０２ＦＨ ００Ｈ ｎ０６７Ｈ ００Ｈ ｆ ｎ００６Ｈ ００Ｈ ｎ０３ＥＨ ８４Ｈ ｎ００ＥＨ ８４Ｈ ｎ０４６Ｈ Ｃ２Ｈ ｎＯ１６Ｈ ＦＥＨ ｎ０４ＥＨ Ａ２Ｈ “ｌ’， “２” ｎＯ１ＥＨ ８０Ｈ ｎ０５６Ｈ ９２Ｈ ｎ０２６Ｈ ００Ｈ ｎ０５ＥＨ ８ＣＨ ｎ０２ＥＨ ００Ｈ ｎ０６６Ｈ ００Ｈ 图４显示模块地址和显示位置规则 表４ Ａ０、Ａ１、Ａ２对行的选择分配表 显示控制。 下面采用ｃ语言对显示程序进行了设计。 三星１２８￥６４Ａ ＶＦＤ可以显示汉字、英文、数字、符 号和图像等。显示规则将整个模块分成１２８×８个列， 在程序设计中将显示画面划分成一个８× （８为行数， 为列数）的长方形数据，通过选择起始列和数据的总 列数就可以选择需要显示的区域。然后将这些不同的 数据组合在一起形成一个表，通过查表可获得每一个 显示内容的显示数据。下面以一个显示数据Ｄａｔａ（ ） 为例，它在表中的起始位置为Ｄａｔａｎｕｍｂｅｒ（Ｎｕｍｂｅｒ， ０），列数为 ，要使它在模块的Ｙ列显示。基本写入显 示数据程序ｖｏｉｄ Ｄｉｓｐｌａｙ（）如下所示： ｖｏｉｄ Ｄｉｓｐｌａｙ（ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｎｕｍｂｅｒ，ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｙ，ｕｎ— ｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｘ） ｛ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｌｃｄ，ｉ； Ｌｃｄｂｕｓｙ（）；／／判断显示模块忙／空闲 Ｌｃｄ＝Ｙ；／／写入列的初始地址 Ｌｃｄｂｕｓｙ（）； ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜Ｘ；ｉ＋＋）／／写入显示数据循环过程 ｛ Ｌｃｄｂｕｓｙ（）； Ｌｃｄ＝Ｄａｔａｎｕｍｂｅｒ［Ｎｕｍｂｅｒ］［ｉ］／／写入显示数据 Ｌｃｄ＝Ｙ＋０ｘ０８ ｉ；／／取下一列地址 ｝ ｝ 通过调用ｖｏｉｄ Ｄｉｓｐｌａｙ（），三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ就可 以将不同的数据显示到屏幕上的各个位置，通过连续 调用就可以实现整个模块的显示输出。 ４结束语 随着测控技术和自动化技术的发展，仪器仪表的 智能化程度不断提高。而作为人机交换的重要部分， 仪器仪表显示模块的作用越来越大，要求也越来越高。 本文介绍的三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ具有性能优良、硬件接 口简单、操作方便等优点，因此在仪器仪表的开发应用 中有着广泛的使用价值。 ．５９．
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・信号处理与显示技术・ 电字工麓师 ２００７年８月 参考文献 ［３］田小林，王建华．ＭＧ一１２８６４－２液晶显示器的应用设计 ［Ｊ］・现代显示，２０ｏ４（１）：５２＿５５・ 北京：电子工业 ［１］余永权．ＦＬＡＳＨ单片机原理及应用［Ｍ］． 出版社，２０００． 谢新刚（１９７６一），男，助理实验师，主要从事数字信号处理 研究工作。 ［２］马忠梅．单片机ｃ语言应用程序设计［Ｍ］ 北京：北京航 空航天大学出版社，１９９８． Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｍｓｕｎｇ １２８ Ｓ６４Ａ ＶＦＤ ｉｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ＸＩＥ Ｘｉｎｇａｎｇ，ＪＩＮ Ｘｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１ １ １６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｄａｔａ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｍｓｕｎｇ １ ２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ．Ｔｈｅｎ，ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｉｔｈ ＡＴ８９Ｃ５２ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｐｌａｎ．Ａｌｓｏ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙ ｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｗｉｌｌ ａｐｐｌｙ ｔｈｅ Ｓａｍｓｕｎｇ １２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ ｔｏ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＦＤ；ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅｓ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ （上接第２１页） 科学技术大学出版社，１９９３． ［２］刘迎春，牟金秀，于复生，等．基于时差的超声波测距研究 并可进行多点联级使用，实现多点同时测量，便于捕捉 压力瞬态变化值，例如在上海交通大学热能工程系风 洞压力场应用中实现了１２８点快速测量。如果Ｕ型 ［Ｊ］．计量技术，２００５（１）：３４． ［３］易灵芝，王根平．基于ＤＳＰ的数字式超声波流量计的设计 ［Ｊ］．传感器技术，２００５，２４（２）：４５４７． 管压力计人工估读精度为０．５ ｍｍ，超声波微压测量仪 以０．０３ ｍｍ测量精度计算，其测量精度提高１６倍。ｕ 型管道压力计测量一点的压力最快也需１ ｓ，而该超声 波微压计每秒可测量３００点，由此可知，其测量速度提 ［４］李爱莲，解韶峰．单片机在新型超声波位移传感器中的应 用［Ｊ］．电子产品世界，２００５（６）：７７ ９． 顾红卫（１９６６一），男，工程师，主要从事单片微机、电子系统 设计和自动化控制设计的教学和科研任务。 高３００倍，完全可取代常规的ｕ型管道压力计或倾斜 管压力计，是很好的更新换代的产品，市场前景广阔。 参考文献 ［１］胡建恺，张谦琳．超声检测原理和方法［Ｍ］．合肥：中国 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｓｌｉｇｈｔ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｓｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ＧＵ Ｈｏｎｇｗｅｉ （Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ Ｃｏｍｂｉｎａ ｏｆ Ｓｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｈａｓ ａｌｗａｙｓ ｔｏ ｂｅ ａ ｄｉｉｃｕｌｆｔｙ． Ｔｏ ｒｅｓｏｌｖｅ ａｌｌ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｐｒｉｏｒ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｔｅｒ ｔｈａｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ Ｕ—ｓｈａｐｅｄ ｔｕｂｅ ｍｅｔｅｒ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｈｏｗ ｔｈｅ ｕｌｔｒａ— ｓｏｎｉｃ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔ— ｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｓｏｌｖａｂｉｌｉｔｙ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ａｓ ｈｉ ｇｈ ａｓ ０．０２４ ｍｍＨ２０。 Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ；ｕｈｒａｓｏｎｉｃ；ｓｉｎｇｌｅ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｅｎｅｒｇｙ ｅｘ。 ｃｈａｎｇｅ ｍｅｔｅｒ；ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｅ ｏｆ ｕｈｒａｓｏｎｉｃ ・６Ｏ・
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第３３卷第８期 电子工罄师 Ｖ０１．３３ Ｎｏ．８ ２００７年８月 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＥＮＧＩＮＥＥＲ Ａｕｇ．２００７ 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ显示模块在仪器仪表中的应用 谢新刚，金鑫 （徐州师范大学电气工程及自动化学院，江苏省徐州市２２１１１６） 摘要：介绍了三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ（真空荧光显示器）的特点、基本结构和工作原理，以及数据指 标和性能参数，给出了该模块与单片机ＡＴ８９Ｃ５２组成系统的硬件接口和软件流程的设计方案。然后， 分析了本显示器显示基本原理，结合计算机程序设计语言，给出了在Ｃ语言环境下将三星１２８￥６４Ａ ＶＦＤ应用于工业自动化仪器仪表中的具体方法。 关键词：真空荧光显示器；显示器；自动化仪器仪表 中图分类号：ＴＮ８７３．９ ０ 引 言 各引脚功能如表３所示。 显示模块作为人机交换的重要组成部分，广泛应 用于在各种仪器仪表中。当前，采用较多的显示模块 主要有ＬＥＤ（发光二极管）、ＬＣＤ（液晶显示器）和ＶＦＤ （真空荧光显示器）。ＬＥＤ价格低廉、接口灵活、易于 实现，由于只能实现简单的数字和符号，因此较多地应 用于低成本场合；ＬＣＤ和ＶＦＤ显示器的成本较高，但 可以显示复杂的文字、符号、曲线和图像，同时它们的 功耗少，因此被较多地应用于各种档次和精度较高的 ＋仪器仪表显示终端。 二二 …ｃ１２ Ｖｌ砸 转换互 器 基于国内外的应用背景和实际的开发经验，本文 ；一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一．一．．一．．一．一．一．．．．一．一．．．．．．．．．．．．．．．．．．一一一一一．ｊ 主要对三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的基本原理和实际应用进 图１模块结构 行了介绍。该显示模块能够显示比较复杂的文字和图 像，性能优良，在各种高中档仪器仪表中有着广泛的应 表１模块信号引脚编号表 用前景。 １三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的基本原理 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ是适应于各种仪器仪表的一 种高性能ＶＦＤ。它的主要特点是： ａ）由一个１２８×６４的点阵ＶＦＤ模块、显示驱动、 存储器、ＤＣ／ＤＣ转换器、显示控制器和必须的控制逻 辑模块组成，如图１所示； ｂ）输入信号兼容ＣＭＯＳ逻辑； ｃ）显示信号为ＤＣ１２Ｖ，逻辑信号为ＤＣ５Ｖ； ｄ）具有高速８位输入能力； ｅ）亮度可以通过软件调节。 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ有两排引脚，一排为３０个数 据输入信号引脚，另一排为５个电源测试引脚，各引脚 编号如表１和表２所示。 收稿日期：２００７－０４－１１；修回日期：２００７－０７－０５。 ・５７・
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・信号处理与显示技术・ 表２电源测试引脚 电子工窟师 ２００７年８月 制端状态如何都进入清除模式，显示模块的显示数据 编号 １ ２ ３ 引脚信号 ＶＤＩＳＰ（＋１２Ｖ） ＶＣＣ（＋５ｖ） ／ＴＥＳＴ 清除；当／ＣＬＥＡＲ和／ＢＲＡＤ为高电平，／ＷＲＩＴＥ和 ／ＲＥＡＤＹ为低电平时，显示模块进入数据写入模式，可 向显示模块输入显示数据；当／ＣＬＥＡＲ为高电平， ／ＷＲＩＴＥ和／ＢＲＡＤ为低电平时，显示模块进入亮度调 节模式，通过输入不同的数据，可调节显示模块的亮 度。 ４ ５ ＧＮＤ ＧＮＤ 表３模块信号引脚功能表 ２三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ与控制器的接口设计 在各种仪器仪表中，采用较多的控制器一般为各 引脚 Ａ０～Ａ１Ｏ 功 能 显示数据的地址信号 ＤＯ～Ｄ７ 数据总线输入信号 ／ＲＥＡＤＹ 显示模块应答信号，“０”时数据可以输入，…１’ 时不能输入 ／ＣＬＥＡＲ 显示数据清除信号，“０”有效 ／ＷＲＩｒｒＥ 数据写入信号，…０’有效 数据写入页面选择信号，页面１、２为０，页面３、 ＷＰ０ ４为１ 数据写入页面选择信号，页面１、３为０，页面２、 ＷＰ１ ４为１ 显示数据页面选择信号，页面１、２为Ｏ，页面３、 ＤＰｏ ４为１ 显示数据页面选择信号，页面１、３为０，页面２、 ＤＰ１ ４为１ ＤＳＰＥ 为‘‘０”时，显示模块变空白；为…１’时，重复上次 的数据 显示模式和亮度调节模式切换，“０”时，进入亮 ／ＢＲＡＤ 度调节模式；为…１’时，进入数据显示模式 ／１＇Ｅ ｒ 显示模块测试引脚，当…０’时，整个模块全亮 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的读写时序如图２所示。 ３００惜ｍｉｎ ＾０ＬＥＡＲ ，、ＶＲＩＴＥ ／ＲＥＡＤＹ Ｄ０．Ｄ７ 。 旦 ５（ＩｌｌＳｍａｘ＇ ，５０ｌｌＳｍａｘ：■— ｌ： 清除模式 数据写入模式 ｉ亮度调节模式 ．８０ＩｌｌｌＳｍｉｎ ． 写入周期 ／ＷＲｌＴＥ ｒ＿］ ｒ＿］ 图２模块读写时序 主要操作模式为清除模式、数据写入模式和亮度 调节模式３种。当／ＣＬＥＡＲ为低电平时，不管其他控 ・５８・ 种型号的单片机。为了具有一般性和容易推广，本文 以Ａｔｍｅｌ公司的８位Ｆｌａｓｈ单片机ＡＴ８９Ｃ５２为控制核 心，进行三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ和单片机的硬件接口电路 的设计，如图３所示。 Ｄ０Ａ．Ｌ０Ｅ７ ￣０－０７ Ａｏ－Ａ７ｈ［Ｉ， ＤＯ．Ｄ７ Ａ８．Ａｌ０ Ａ０．Ａｌ０ ＷＰ０ ＷＰｌ ｒ Ｚ ＤＰ０ Ｐ ３ ＤＰｌ Ｐ ４ ＤＳＰＥ Ｐ ５ ，ＢＲＡＤ Ｐ ．６ ＲＥＡＤＹ Ｐ ７ ＾：ＬＥＡＲ ＡＴ８９Ｃ５２ 三星１２８Ｓ６４Ａ 图３单片机与显示模块硬件接口 由于ＡＴ８９Ｃ５２和三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ都为８位数 据传输，因此单片机的数据端口Ｐ０直接和三星 １２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的数据端口ＤＯ—Ｄ７相连；单片机Ｐ０端 口的ＤＯ—Ｄ７通过７４ＬＳ３７３获得复用地址信号Ａ０一 Ａ７，再加上Ｐ２端口的Ａ８一Ａ１０和三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ 的地址端口相连；Ｐ１端口的Ｐ１．１一Ｐ１．７分别和三星 １２８￥６４Ａ ＶＦＤ的控制信号引脚ｗＰ０、ＷＰ１、ＤＰＯ、ＤＰ１、 ＤＳＰＥ、／ＢＲＡＤ、／ＲＥＡＤＹ、／ＣＬＥＡＲ相连。这样，通过单 片机Ｐ１口控制端口、数据端口和地址端口的共同作用 就可以实现三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ的显示控制。 ３ 显示方法和软件设计 三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ为点阵显示模式，每个点对应 一个地址单元。通过向对应位置的地址发送需要显示 的数据，就可以实现显示目的。 当需要三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ显示数据或者图像时， 首先要将显示模块设置成数据写入模式。模块显示规 则如图４所示。 Ａ０、Ａ１、Ａ２为行地址选择线，从０００到１１１，将６４ 行平均分成８行，每一个地址都选择８个小行，如表４ 所示；Ａ３一Ａ１０为列地址线，从００００００００到１１１１１１１１
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第３３卷第８期 谢新刚，等：三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ显示模块在仪器仪表中的应用 ・信号处理与显示技术・ 总共２５６个地址，可以选择２５６列，其中前１２８个地址 分别对应显示模块的每一列。通过地址Ａ０一Ａ１０，就 可以选择显示模块上的每一个包含８个单元的列。这 样，显示模块被分成了１２８×８个列，每个列为８个单 元，正好与一个字节的８位数据相对应。因此，通过选 例如，要选择图４中显示出来的字母“Ａ”最左边 的一列，必须选择行地址Ａ０、Ａ１、Ａ２分别为１１１，列地 址Ａ３一Ａ１０分别为００００００００，那么这一行的总的地址 Ａ０一Ａ１０为００７Ｈ。然后通过数据总线向这个地址输 入数据Ｆ８Ｈ，就可以显示出“Ａ”的最左边一行。只要 分别再向地址０ＦＨ输入数据２４Ｈ，地址０１７Ｈ输入数 据２２Ｈ，地址０１ＦＨ输入数据２４Ｈ，地址０２７Ｈ输入数 择行地址和列地址，然后输入数据，就可以控制每一列 的状态，实现每行的显示内容。 Ａｌ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ｌ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ １ ｌ ０ ０ ０ ０ ｌ １ ０ ０ ０ ０ ｌ ｌ ０ ０ ０ ０ ０ ０ １ ｌ０ ０ 据Ｆ８Ｈ，地址０２ＦＨ输入数据００Ｈ，就可以在三星 １２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ上显示整个字母“ 。只要向需要显示 的地址输入需要显示的数据，就可以实现整个模块的 ０ ０ ｌ ｌ ０ ０ １ ０ ０ ｌ １ ０ ０ ｌ Ａ３ ０ １ ０ ｌ ０ ｌ １ ０ ｌ ０ ｌ ０ ｌ ０ Ａ２．Ａ１，Ａ０ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｂ Ｄ０ Ｄｌ ＿ Ｄ２ ＿ ＿ ■ Ｄ３ ＿ ＩｌｌＢ Ｄ４ Ｌ）， ＿ Ｄ６ ＿ Ｄ７ Ｄ０ Ｄ１ Ｄ２ ＿ ■ ■ Ｉ１０Ｂ Ｄ３ ＿ Ｄ４ ■ Ｄ５ ■ Ｄ６ ■ Ｄ７ Ｄ０ ｌ０ｌＢ Ｄｌ Ｄ２ 通道 地址 数据 通道 地址 数据 ｎ００７Ｈ Ｆ８Ｈ ｎ０３ＦＨ ＦＥＨ ｎ００ＦＨ ２４Ｈ ｎ０４７Ｈ ９２Ｈ ｎＯｌ７Ｎ ２２Ｈ ｎ０４ＦＨ ９２Ｈ “Ａ” “Ｂ” ｎＯ１ＦＨ ２４Ｈ ｎ０５７Ｈ ９２Ｈ ｎ０２７Ｈ Ｆ８Ｈ ｎ０５ＦＨ ６ＣＨ ｎ０２ＦＨ ００Ｈ ｎ０６７Ｈ ００Ｈ ｆ ｎ００６Ｈ ００Ｈ ｎ０３ＥＨ ８４Ｈ ｎ００ＥＨ ８４Ｈ ｎ０４６Ｈ Ｃ２Ｈ ｎＯ１６Ｈ ＦＥＨ ｎ０４ＥＨ Ａ２Ｈ “ｌ’， “２” ｎＯ１ＥＨ ８０Ｈ ｎ０５６Ｈ ９２Ｈ ｎ０２６Ｈ ００Ｈ ｎ０５ＥＨ ８ＣＨ ｎ０２ＥＨ ００Ｈ ｎ０６６Ｈ ００Ｈ 图４显示模块地址和显示位置规则 表４ Ａ０、Ａ１、Ａ２对行的选择分配表 显示控制。 下面采用ｃ语言对显示程序进行了设计。 三星１２８￥６４Ａ ＶＦＤ可以显示汉字、英文、数字、符 号和图像等。显示规则将整个模块分成１２８×８个列， 在程序设计中将显示画面划分成一个８× （８为行数， 为列数）的长方形数据，通过选择起始列和数据的总 列数就可以选择需要显示的区域。然后将这些不同的 数据组合在一起形成一个表，通过查表可获得每一个 显示内容的显示数据。下面以一个显示数据Ｄａｔａ（ ） 为例，它在表中的起始位置为Ｄａｔａｎｕｍｂｅｒ（Ｎｕｍｂｅｒ， ０），列数为 ，要使它在模块的Ｙ列显示。基本写入显 示数据程序ｖｏｉｄ Ｄｉｓｐｌａｙ（）如下所示： ｖｏｉｄ Ｄｉｓｐｌａｙ（ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｎｕｍｂｅｒ，ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｙ，ｕｎ— ｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｘ） ｛ｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ Ｌｃｄ，ｉ； Ｌｃｄｂｕｓｙ（）；／／判断显示模块忙／空闲 Ｌｃｄ＝Ｙ；／／写入列的初始地址 Ｌｃｄｂｕｓｙ（）； ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜Ｘ；ｉ＋＋）／／写入显示数据循环过程 ｛ Ｌｃｄｂｕｓｙ（）； Ｌｃｄ＝Ｄａｔａｎｕｍｂｅｒ［Ｎｕｍｂｅｒ］［ｉ］／／写入显示数据 Ｌｃｄ＝Ｙ＋０ｘ０８ ｉ；／／取下一列地址 ｝ ｝ 通过调用ｖｏｉｄ Ｄｉｓｐｌａｙ（），三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ就可 以将不同的数据显示到屏幕上的各个位置，通过连续 调用就可以实现整个模块的显示输出。 ４结束语 随着测控技术和自动化技术的发展，仪器仪表的 智能化程度不断提高。而作为人机交换的重要部分， 仪器仪表显示模块的作用越来越大，要求也越来越高。 本文介绍的三星１２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ具有性能优良、硬件接 口简单、操作方便等优点，因此在仪器仪表的开发应用 中有着广泛的使用价值。 ．５９．
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・信号处理与显示技术・ 电字工麓师 ２００７年８月 参考文献 ［３］田小林，王建华．ＭＧ一１２８６４－２液晶显示器的应用设计 ［Ｊ］・现代显示，２０ｏ４（１）：５２＿５５・ 北京：电子工业 ［１］余永权．ＦＬＡＳＨ单片机原理及应用［Ｍ］． 出版社，２０００． 谢新刚（１９７６一），男，助理实验师，主要从事数字信号处理 研究工作。 ［２］马忠梅．单片机ｃ语言应用程序设计［Ｍ］ 北京：北京航 空航天大学出版社，１９９８． Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｍｓｕｎｇ １２８ Ｓ６４Ａ ＶＦＤ ｉｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ＸＩＥ Ｘｉｎｇａｎｇ，ＪＩＮ Ｘｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１ １ １６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｄａｔａ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｍｓｕｎｇ １ ２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ．Ｔｈｅｎ，ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｉｔｈ ＡＴ８９Ｃ５２ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｐｌａｎ．Ａｌｓｏ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙ ｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｗｉｌｌ ａｐｐｌｙ ｔｈｅ Ｓａｍｓｕｎｇ １２８Ｓ６４Ａ ＶＦＤ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ ｔｏ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＦＤ；ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅｓ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ （上接第２１页） 科学技术大学出版社，１９９３． ［２］刘迎春，牟金秀，于复生，等．基于时差的超声波测距研究 并可进行多点联级使用，实现多点同时测量，便于捕捉 压力瞬态变化值，例如在上海交通大学热能工程系风 洞压力场应用中实现了１２８点快速测量。如果Ｕ型 ［Ｊ］．计量技术，２００５（１）：３４． ［３］易灵芝，王根平．基于ＤＳＰ的数字式超声波流量计的设计 ［Ｊ］．传感器技术，２００５，２４（２）：４５４７． 管压力计人工估读精度为０．５ ｍｍ，超声波微压测量仪 以０．０３ ｍｍ测量精度计算，其测量精度提高１６倍。ｕ 型管道压力计测量一点的压力最快也需１ ｓ，而该超声 波微压计每秒可测量３００点，由此可知，其测量速度提 ［４］李爱莲，解韶峰．单片机在新型超声波位移传感器中的应 用［Ｊ］．电子产品世界，２００５（６）：７７ ９． 顾红卫（１９６６一），男，工程师，主要从事单片微机、电子系统 设计和自动化控制设计的教学和科研任务。 高３００倍，完全可取代常规的ｕ型管道压力计或倾斜 管压力计，是很好的更新换代的产品，市场前景广阔。 参考文献 ［１］胡建恺，张谦琳．超声检测原理和方法［Ｍ］．合肥：中国 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｓｌｉｇｈｔ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｓｉｎｇ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ＧＵ Ｈｏｎｇｗｅｉ （Ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ Ｃｏｍｂｉｎａ ｏｆ Ｓｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｈａｓ ａｌｗａｙｓ ｔｏ ｂｅ ａ ｄｉｉｃｕｌｆｔｙ． Ｔｏ ｒｅｓｏｌｖｅ ａｌｌ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｐｒｉｏｒ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｅｔｅｒ ｔｈａｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ Ｕ—ｓｈａｐｅｄ ｔｕｂｅ ｍｅｔｅｒ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｈｏｗ ｔｈｅ ｕｌｔｒａ— ｓｏｎｉｃ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔ— ｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｓｏｌｖａｂｉｌｉｔｙ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ａｓ ｈｉ ｇｈ ａｓ ０．０２４ ｍｍＨ２０。 Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｉｇｈｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ；ｕｈｒａｓｏｎｉｃ；ｓｉｎｇｌｅ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｅｎｅｒｇｙ ｅｘ。 ｃｈａｎｇｅ ｍｅｔｅｒ；ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｎｄ ｒｅｃｅｉｖｅ ｏｆ ｕｈｒａｓｏｎｉｃ ・６Ｏ・