圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊在沖擊力監測系統中

摘要：介紹了圖形點(diǎn)陣式液晶控制模塊（STN3224-2A）在沖擊力監測系統中的應用方法，給出了用該液晶顯示模塊與凌陽(yáng)單片機通過(guò)硬件接口和軟件設計來(lái)實(shí)現沖擊力監測的沖擊力曲線(xiàn)實(shí)時(shí)顯示實(shí)現方案。

關(guān)鍵詞：圖形點(diǎn)陣式 LCD 凌陽(yáng)單片機 沖擊力 實(shí)時(shí)曲線(xiàn) STN3224-2A

由于點(diǎn)陣式液晶顯示模塊功耗低、體積小，且可以顯示各種字符、漢字以及圖形，因而可廣泛應用于數字式儀表和各種低功耗監測系統中。筆者利用該模塊設計的沖擊力監測系統能夠實(shí)時(shí)顯示沖擊力的大小、速度、峰值及平均值，且操作界面友好。同時(shí)在每次測試的開(kāi)始，都有語(yǔ)音提示；此外，還可根據需要選擇資料的存儲和打印。本文將重點(diǎn)介紹圖形點(diǎn)陣式液晶控制模塊與凌陽(yáng)單片機之間的硬件設計電路和軟件編程方法。

1 沖擊力監測系統的組成和功能

圖1 所示是一個(gè)沖擊力監測系統的功能框圖。本系統由信號采集、信號處理和信號輸出三部分組成。其中信號采集部分由力傳感器（BK-2Y）和光電編碼器（ZKX-6-50BM7.5-G05E）組成。BK-2Y是一款高精度力傳感器，主要測量作用力的大小，測量范圍最大可達500kg，其輸出信號經(jīng)TS-2放大器放大后，輸出電壓范圍為-5V～+5V；光電編碼器是高精度角位移傳感器，其工作原理是采用圓光柵經(jīng)光電轉換將軸的角度位移轉換成電脈沖信號，然后直接用于測量角位移和角速度，或間接用于測量直線(xiàn)位移和直線(xiàn)速度。

中央處理器選用凌陽(yáng)單片機SPCE061A。由于沖擊力監測系統要求CPU響應速度快、處理能力強并能夠實(shí)時(shí)處理信息，所以本設計選用功能強大的凌陽(yáng)16位單片機。SPCE061A在2.6V～3.6V工作電壓范圍內的工作速度為0.32MHz～49.152MHz。SPCE061A自帶2kB flash、32位可編程的多功能I/O端口、兩個(gè)16位定時(shí)器/計數器、32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘低壓復位/監測電路、8通道10位模 - 數轉換輸入等。

輸出部分選用320240點(diǎn)陣的LCD液晶顯示屏，顯示控制器選用STN3224-2A。由于STN3224-2A是針對圖形顯示而設計的，因此編程十分簡(jiǎn)單。

2 系統顯示部分的硬件設計

本監測系統的顯示屏采用LFUBK911A，與之配套的顯示控制器STN3224-2A具有以下特點(diǎn)：

●適用于圖形顯示較多的環(huán)境，可顯示數字、字母、漢字和特殊字符；

●每一次寫(xiě)一點(diǎn)，8bit色彩深度，共256色；

●總共8頁(yè)顯示緩沖，可以設定顯示頁(yè)和寫(xiě)入面；

●每次寫(xiě)入或讀出后，X方向或Y方向的自動(dòng)加1、均加1或不變可通過(guò)參數設定；

STN3224-2A顯示控制器的接口線(xiàn)包括數據D0～D7，地址線(xiàn)A0和A1、片選線(xiàn)CS、讀信號RD、寫(xiě)信號WR、電源VCC、地GND以及背光信號等。SPCE061A與STN3224-2A有兩種接口方法，一種是在兩者之間加一個(gè)鎖存器，另一種是直接連接。硬件接法不同會(huì )影響到軟件的設計。本文采用直接連接的方法，其接口電路如圖2所示。其中CPU垢端口IOA2～IOA6和IOA8～IOA15將被初始化為輸出口，端口IOA0、IOA1（輸入力信號）和IOA7將被初始化為輸入口。

圖2

3 系統顯示軟件設計

3.1 軟件設計流程

STN3224-2A分四步完成一個(gè)點(diǎn)的操作，筆者在編寫(xiě)曲線(xiàn)程序時(shí)，先定義了一個(gè)寫(xiě)點(diǎn)的子程序（Write-dot），以便于主程序的操作。程序如下：

寫(xiě)參數

A> 寫(xiě)參數到端口1（A0=1，A1=0），其定義為：

bit7=1，Y方向在讀/寫(xiě)后自動(dòng)加1；

bit6=1，X方向在讀/寫(xiě)后自動(dòng)加1；

bit[5……3]，顯示頁(yè)號（0～7）；

bit[2……0]，讀/寫(xiě)頁(yè)號（0～7）；

B> 讀一次端口1以鎖存參數（這一步很重要，如果沒(méi)有讀Port1，系統將把剛才輸入的數據默認為X值）。

（2）分兩次寫(xiě)入X（0～511，只顯示0～319）；

A> 寫(xiě)bit8到端口1（對應關(guān)系X8→D0）；

B> 寫(xiě)bit[7……0]到端口1（如果僅為讀數據，則寫(xiě)到端口3）。

（3）寫(xiě)Y（0～255，只顯示0～319）

寫(xiě)bit[7……0]到端口2（A0=0，A1=1）。

（4）數據到端口0（A0=0，A1=0），bit8O數據表示顏色灰度。圖3所示是其寫(xiě)數據流程。

3.2 軟件實(shí)現方法

液晶顯示控制器的軟件部分包括初始化程序和應用程序。初始化包括清屏和初始化參數。應用程序分為顯示背景和顯示實(shí)時(shí)曲線(xiàn)兩部分。背景部分是指預先建立的（x,y）坐標軸以及相關(guān)的說(shuō)明（漢字）。本控制器不帶漢字庫，顯示漢字時(shí)，首先根據漢字字形編出字模數據塊，用戶(hù)可以根據要求編寫(xiě)任意大小的漢字，本文采用的漢字大小為1616點(diǎn)陣。

顯示實(shí)時(shí)光滑曲線(xiàn)是本監測系統顯示部分的關(guān)鍵。結點(diǎn)陣式液晶屏的操作實(shí)際是對點(diǎn)的操作，曲線(xiàn)是由一系列不連續的點(diǎn)組成的。本系統主要測試沖擊力，而沖擊力作為輸入數據必然有著(zhù)很大的跳躍性，這就造成了曲線(xiàn)的不連續。為了美觀(guān)和實(shí)用，本方利用編程技巧來(lái)對曲線(xiàn)進(jìn)行了修飾。

子程序write-y-line (x,l,h,color)是修飾曲線(xiàn)的一個(gè)子函數，其中x表示點(diǎn)的x坐標，1表示前一個(gè)點(diǎn)的y坐標，h表示后一個(gè)點(diǎn)的y坐標，color表示點(diǎn)的顏色。在子程序中，先比較前后兩個(gè)點(diǎn)的y坐標的大小。如果1小于h，則以點(diǎn)（x,l）為終點(diǎn)畫(huà)一直線(xiàn)。這樣就把不連續的點(diǎn)連成了曲線(xiàn)。Write-y-line(x,l,h,color)程序流程圖如圖4所示。其顯示實(shí)時(shí)曲線(xiàn)主程序（C語(yǔ)言）如下：

p=0x0010; //采集數據存儲區首地址

for(x=280;x>0;x- -) //坐標原點(diǎn)在液晶上對應的坐標是（280，40）

{

ad_one(280-x); //ad_one是A/D轉換子程序，這是將采集的第0個(gè)力信號進(jìn)行轉換

l=*p; //取前一個(gè)數據

p + + ;

h= * p; //取后一個(gè)數據

if((1 - h>2) | | (h - 1>2)) //判斷前一個(gè)數據與后一個(gè)數據間隔是否大于2，若大于將在兩點(diǎn)之間畫(huà)一直線(xiàn)。

{set_option(m,m,2) //設置操作參數，讀/寫(xiě)后Y自動(dòng)加一

write_y_line(x,l,h,0xlc); //調子程序，畫(huà)直線(xiàn)

set_option(m,m,0) //設置操作參數，讀/寫(xiě)后X、Y均不加一

write_dot(x,h,0xlc) //在（x,h）描點(diǎn)，點(diǎn)的顏色為綠色

}

else //判斷前一個(gè)數據與后一個(gè)數據間隔是否大于2，若小于將在（x,h）描點(diǎn)

{

set_option(m,m,0);

write_dot(x,h,0xlc);

}

}

4 結束語(yǔ)

針對圖形顯示而設計的STN3224-2A具有編程簡(jiǎn)單，應用靈活等特點(diǎn)。它與功能強大的凌陽(yáng)單片機配合使用可現對沖擊力曲線(xiàn)的實(shí)時(shí)顯示。目前，該系統已在實(shí)驗過(guò)程中取得良好的效果。