振動(dòng)信號波形在圖形型液晶模塊上的實(shí)現

1　GDM12864E簡(jiǎn)介及其與MPU的接口

1．1　GDM12864E簡(jiǎn)介

點(diǎn)陣圖形型液晶顯示模塊GDM12864E內嵌ST7920型中文字型點(diǎn)陣LCD控制／驅動(dòng)器，通過(guò)對控制／驅動(dòng)器寫(xiě)指令，可以顯示數字、字母、漢字以及自定義圖形?？刂疲寗?dòng)器ST7920的ROM中包括8192個(gè)16×16點(diǎn)的中文字型，以及128個(gè)16×8點(diǎn)半寬的數字、字母字型；RAM中包括 1個(gè)128×64點(diǎn)的軟件繪圖區域（GDRAM）和4個(gè)16×16點(diǎn)的軟件造字區域（CGRAM）。

GDM12864E模塊共有20個(gè)引腳。 1－VSS，系統地；2－VDD，系統電源（＋5V）；3－VO，顯示對比度調節；4－RS，數據／指令寄存器選擇信號；5－RW，讀／寫(xiě)模塊數據選擇信號；6－E，使能信號端，上升沿（前沿）鎖存選擇信號，下降沿（后沿）讀／寫(xiě)數據或命令：7～14為8位數據輸入／輸出總線(xiàn)；15～18為空；19－A，LED背光的電源正極：20－K，LED背光的電源地。

1．2　GDM12864E與80C196KC的接口

單片機與顯示模塊的接口就是單片機與顯示模塊的控制／驅動(dòng)器ST7920的接口。ST7920與單片機的連接方式有兩種：直接訪(fǎng)問(wèn)方式和間接訪(fǎng)問(wèn)方式。這里采用直接訪(fǎng)問(wèn)方式，即將LCD顯示模塊的接口作為單片機的一段片外存儲器，通過(guò)對該段存儲單元的存取操作來(lái)實(shí)現對液晶顯示模塊的控制。硬件接口如圖1 所示。

在圖1中，單片機的外部數據總線(xiàn)工作在8位方式。AD0～AD7分時(shí)復用作數據總線(xiàn)和地址總線(xiàn)的低8位，作為數據線(xiàn)時(shí)直接與液晶顯示模塊的數據口連接。單片機的高位地址線(xiàn)A10接至數據／指令寄存器選擇信號端RS，A11接至讀／寫(xiě)模塊數據選擇信號端RW。A10和A11組合成的四種狀態(tài)所對應的功能如表 1所示。

E的上升沿（前沿）鎖存所選擇的信號，下降沿（后沿）執行讀／寫(xiě)數據或命令。工作時(shí)序如圖2所示。其中，對于控制／驅動(dòng)器ST7920，使能信號E的寬度必須大于450ns。當晶振頻率選為12MHz時(shí)，80C196KC單片機讀／寫(xiě)信號WR／RD的寬度是550ns，能夠滿(mǎn)足要求。16MHz晶振不能滿(mǎn)足要求。

1．3　顯示模塊占用地址的分配

這里將LCD顯示模塊作為單片機的一段外部存儲單元，由接口電路知，LCD占用片外地址范圍1000H～1FFFH。其中，對片外單元 1000H～13FFH只能進(jìn)行寫(xiě)操作，向LCD模塊發(fā)送指令；對片外單元1400H～17FFH只能進(jìn)行寫(xiě)操作，向顯示緩沖區某個(gè)單元寫(xiě)數據；對片外單元1800H～1BFFH只能進(jìn)行讀操作，讀取LCD的忙碌標志；對片外單元1C00H～1FFFH只能進(jìn)行讀操作，讀取顯示緩沖區中某個(gè)單元的內容。這樣做的好處是程序精簡(jiǎn)，從而提高顯示速度。
　　例如：LDB　R1，＃08H
　　STB　R1，1000H

完成對關(guān)顯示命令08H的傳送，其中地址1000H更換成段1000H～13FFH中其他單元地址同樣有效。
　　LDB　R1，1800H

將忙碌標志讀到R1中。同樣，地址1800H更換成段1800H～1BFFH中其他單元的地址同樣有效。

2　波形顯示的軟件設計

在控制／驅動(dòng)器ST7920中存在一個(gè)與液晶屏面相對應的顯示緩沖區。利用LCD模塊顯示波形，最關(guān)鍵的就是確定該緩沖區的存儲單元同液晶屏面上像素的對應關(guān)系。有了這個(gè)對應關(guān)系后，我們就可以通過(guò)將某個(gè)存儲單元中的某一位置為1來(lái)實(shí)現在液晶屏上畫(huà)出對應的一點(diǎn)。該緩沖區共有64行×16列＝1024 個(gè)存儲單元（每個(gè)單元8位），每一單元同液晶屏面上的水平連續的8個(gè)像素相對應，顯示緩沖區中的每個(gè)存儲單元的地址分為水平地址和垂直地址，該地址對應到液晶平面上就是連續8個(gè)像素的水平坐標和垂直坐標。

在測試儀的軟件設計中，每次連續采集2K個(gè)數據存放在RAM中的8000H～87FFH單元內。而液晶顯示器每次只能顯示128個(gè)點(diǎn)，因此，我們可以通過(guò)改變在RAM中的讀數間隔來(lái)控制信號波形的橫向顯示，即每顯示完一個(gè)數據，RAM地址加 N（N的最大值16）。通過(guò)改變N的大小來(lái)實(shí)現對信號波形在水平方向上的拉伸或壓縮，以便于觀(guān)察。

以顯示水平方向上從左至右第a（a的范圍是1～128）個(gè)點(diǎn)為例。

第一步：從RAM中地址是8000H＋（a－1）＊N的單元中讀取采樣值k（10位采樣精度）。

第二步：根據a的值計算液晶屏上a點(diǎn)在顯示緩沖區中對應的位所在字節的水平地址x＝80H＋a／8，其中a／8取商的整數部分。

第三步：根據采樣值k計算a點(diǎn)在顯示緩沖區中對應的位所在字節的垂直地址y＝80H＋64＊k／1024，其中k／1024取商的整數部分。

第四步：計算在上兩步所確定的顯示緩沖字節中需要存放的內容。取a／8的余數c，將8位二進(jìn)制數10000000B向右移位c－1（c等于0時(shí)取c為 9）次得到d。為了避免該點(diǎn)所在緩沖字節中的其他位被改變，需要事先將該緩沖字節的內容讀出來(lái)（ST7920有此功能）與d取或后作為最終需要存放的內容 e。

第五步：將e存放到二三兩步所確定的緩沖字節中，點(diǎn)亮a點(diǎn)。

第六步：如果a點(diǎn)與前一點(diǎn)的幅值差距大于1，那么就會(huì )造成波形顯示的不連續，影響視覺(jué)效果。解決此問(wèn)題的辦法是：每顯示完一點(diǎn)后，判斷它與前一點(diǎn)的幅值差距f，若f大于1就在兩點(diǎn)間的豎直方向上連續插入f－1個(gè)點(diǎn)（若硬件允許，插入點(diǎn)的灰度低一些，效果更好）。為達到幅值差為正和負時(shí)插入點(diǎn)在水平方向上的對稱(chēng)，可這樣解決：若當前點(diǎn)在前一點(diǎn)的上方就取前一點(diǎn)的水平坐標作為插入點(diǎn)的水平坐標，若當前點(diǎn)在前一點(diǎn)的下方，則取當前點(diǎn)的水平坐標作為插入點(diǎn)的水平坐標。

以上就是顯示每個(gè)點(diǎn)所需的步驟，在具體編程時(shí)只需將上面步驟循環(huán)128次即可在液晶屏面上畫(huà)出信號波形。由于篇幅有限，這里不再提供具體程序。

3　結束語(yǔ)

本文設計的信號波形顯示方法，在軸承振動(dòng)信號測試儀的研制中已經(jīng)得到成功驗證。該設計方法在硬件上有兩大特點(diǎn)。一是將LCD模塊的控制線(xiàn)與單片機的地址線(xiàn)相連，單片機輸出地址時(shí)就可完成對LCD模塊的功能選擇，無(wú)需單獨向控制線(xiàn)送數據。二是利用讀寫(xiě)信號產(chǎn)生LCD的使能脈沖。該設計方法在軟件上的特點(diǎn)是程序簡(jiǎn)單，顯示速度快。這對解決智能型LCD模塊繪圖速度慢的問(wèn)題很有幫助。這種設計方法在繪圖速度上優(yōu)于其他方法，具有很好的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻
［1］李維，郭強，周云仙．液晶顯示應用手冊［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2003．
［2］劉復華．8XC196KX單片機及其應用系統設計［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2002．