彩色液晶智能控制系統的設計與實(shí)現

　　介紹了一種彩色液晶智能控制系統的實(shí)現方案,該系統封裝了彩色液晶的所有外圍電路,增加了智能控制功能。

　　它通過(guò)通信端口和外設相連,使對液晶的各種繁瑣控制過(guò)程簡(jiǎn)化為接收外設指令的過(guò)程;還可通過(guò)配套軟件和微機通信,實(shí)現漢字庫更新和預置畫(huà)面等功能。

　　彩色液晶顯示器是現代高新技術(shù)產(chǎn)品,它具有體積小、功耗低、無(wú)輻射、壽命長(cháng)、超薄、防震防爆等特點(diǎn)。彩色液晶顯示器的出現,有力地推動(dòng)了工控儀表、系統設備的微型化、節能化進(jìn)程,為單片機等微處理器系統提供了完善的人機對話(huà)界面,具有LED和CRT顯示器所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但在開(kāi)發(fā)帶有液晶顯示設備的系統的過(guò)程中,用點(diǎn)陣操作顯示漢字和圖形圖像是非常繁瑣的工作,工作量很大、周期較長(cháng)。為了減輕開(kāi)發(fā)人員的負擔,提高開(kāi)發(fā)效率,設計了彩色液晶智能控制系統,把繁瑣的顯示操作封裝起來(lái),簡(jiǎn)化為一套簡(jiǎn)單易用的指令系統,只需通過(guò)接口向本系統發(fā)送簡(jiǎn)單的指令,就可控制液晶顯示器的顯示,如畫(huà)曲線(xiàn)、顯示漢字和圖形圖像等。本系統為全數字化設計,顯示穩定可靠,抗強電磁干擾,可用于機電、冶金、船舶、航空、鐵路、電力、通訊導航等領(lǐng)域的系統設備和智能儀表中。

　　1 系統硬件組成及工作原理

　　系統采用工業(yè)級AVR高速微處理器,內置二級字庫,通過(guò)串口或三態(tài)數據總線(xiàn)口接收控制命令數據, 自行對接收的命令和數據進(jìn)行處理,實(shí)時(shí)顯示所需的各種曲線(xiàn)、中西文和圖形圖像。硬件原理框圖如圖1所示。

　　1.1 微處理器系統

　　微處理器是實(shí)現智能控制功能的核心部分,為了有效控制液晶顯示圖像的失真度,微處理器采用高速單片機AT90S8515(如果對顯示速度要求很高,例如顯示動(dòng)畫(huà)等,可采用DSP芯片)。單片機系統上電后便處于實(shí)時(shí)接收命令狀態(tài),可完成和外設通信、對外設發(fā)送的命令進(jìn)行解釋并執行命令(如從漢字庫中取字模并在相應的位置顯示出來(lái))、在適當位置畫(huà)線(xiàn)、顯示預置圖形和畫(huà)面等。

　　1.2 電源部分

　　外部+12V電源由電源接口引入,分為兩路,一路經(jīng)過(guò)DC/DC變換后,產(chǎn)生直流偏置電源,為彩色液晶模塊提供所需電源;另一路經(jīng)DC/AC變換后,產(chǎn)生高壓交流電,為液晶屏背光燈CCFL供電。

　　1.3 通信端口

　　通信端口包括總線(xiàn)口和串行口,外部設備通過(guò)通信端口和本控制系統進(jìn)行電氣溝通,并發(fā)送相關(guān)指令,從而達到對液晶顯示的各種控制?？偩€(xiàn)口是一個(gè)并行口;串行口采用RS232電平標準,單片機的串行TTL電平經(jīng)過(guò)SIO轉換后,變?yōu)镽S232標準電平(負邏輯),這里高電平變?yōu)?8V,低電平變?yōu)?V。它可以和微機等標準串口直接相連,進(jìn)行串行通信。如果其它控制系統通過(guò)串行口和本系統相連,只需三條線(xiàn)就可控制液晶的顯示。

　　1.4 FLASH閃存

　　閃存由4片Am29F040B組成,每片Am29F040B包括512K字節,共2M字節。第一片Am29F040B用來(lái)存儲漢字點(diǎn)陣和圖形數據,后三片共1.5M字節用來(lái)存儲圖像數據。液晶采用320×240分辨率的16位數字彩色液晶,RGB分量各包含5位,每點(diǎn)占用兩個(gè)字節,1.5M可以存儲的滿(mǎn)屏圖像約10幅。由于A(yíng)m29F040B的地址線(xiàn)多于微處理器的地址線(xiàn),因此采用分頁(yè)技術(shù)進(jìn)行處理,即把多出的地址線(xiàn)通過(guò)鎖存器與數據線(xiàn)相連,讀取數據前先向鎖存器寫(xiě)入頁(yè)面地址數據,即選中該地址對應的頁(yè),然后讀取該頁(yè)。用同樣的方法可以讀取其它頁(yè),不同片子之間可以利用微處理器的空閑端口,通過(guò)控制Am29F040B的片選信號加以區分。應用這種方法可以擴充FLASH閃存達數G之多。

　　1.5 液晶驅動(dòng)電路及顯存

　　液晶驅動(dòng)電路主要對液晶點(diǎn)陣完成讀寫(xiě)操作,并產(chǎn)生液晶接口所需要的行場(chǎng)掃描信號、時(shí)鐘信號及其它控制信號。由于時(shí)序邏輯關(guān)系相當復雜,這里采用了復雜可編程邏輯芯片CPLD進(jìn)行編程控制。外部總線(xiàn)對顯存進(jìn)行讀寫(xiě)操作,就可以對屏幕相應象素的顏色與亮度進(jìn)行控制。

　　2 系統軟件

　　軟件實(shí)質(zhì)上是一個(gè)通信程序,實(shí)時(shí)接收和執行串口和總線(xiàn)口發(fā)來(lái)的命令。接收程序用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。串口通信采用一位起始位、一位停止位、8位數據位、無(wú)較驗位的異步串行通信方式;總線(xiàn)口為并行口,數據發(fā)來(lái)時(shí),引起中斷,在中斷子程序中,讀取總線(xiàn)口數據。主程序和中斷程序流程圖如圖2所示。