彩色液晶智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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

　　它通過通信端口和外設(shè)相連,使對液晶的各種繁瑣控制過程簡化為接收外設(shè)指令的過程;還可通過配套軟件和微機(jī)通信,實現(xiàn)漢字庫更新和預(yù)置畫面等功能。

　　彩色液晶顯示器是現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)品,它具有體積小、功耗低、無輻射、壽命長、超薄、防震防爆等特點。彩色液晶顯示器的出現(xiàn),有力地推動了工控儀表、系統(tǒng)設(shè)備的微型化、節(jié)能化進(jìn)程,為單片機(jī)等微處理器系統(tǒng)提供了完善的人機(jī)對話界面,具有LED和CRT顯示器所無法比擬的優(yōu)點。但在開發(fā)帶有液晶顯示設(shè)備的系統(tǒng)的過程中,用點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。為了減輕開發(fā)人員的負(fù)擔(dān),提高開發(fā)效率,設(shè)計了彩色液晶智能控制系統(tǒng),把繁瑣的顯示操作封裝起來,簡化為一套簡單易用的指令系統(tǒng),只需通過接口向本系統(tǒng)發(fā)送簡單的指令,就可控制液晶顯示器的顯示,如畫曲線、顯示漢字和圖形圖像等。本系統(tǒng)為全數(shù)字化設(shè)計,顯示穩(wěn)定可靠,抗強(qiáng)電磁干擾,可用于機(jī)電、冶金、船舶、航空、鐵路、電力、通訊導(dǎo)航等領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)備和智能儀表中。

　　1 系統(tǒng)硬件組成及工作原理

　　系統(tǒng)采用工業(yè)級AVR高速微處理器,內(nèi)置二級字庫,通過串口或三態(tài)數(shù)據(jù)總線口接收控制命令數(shù)據(jù), 自行對接收的命令和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,實時顯示所需的各種曲線、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(tǒng)

　　微處理器是實現(xiàn)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(jī)AT90S8515(如果對顯示速度要求很高,例如顯示動畫等,可采用DSP芯片)。單片機(jī)系統(tǒng)上電后便處于實時接收命令狀態(tài),可完成和外設(shè)通信、對外設(shè)發(fā)送的命令進(jìn)行解釋并執(zhí)行命令(如從漢字庫中取字模并在相應(yīng)的位置顯示出來)、在適當(dāng)位置畫線、顯示預(yù)置圖形和畫面等。

　　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

　　通信端口包括總線口和串行口,外部設(shè)備通過通信端口和本控制系統(tǒng)進(jìn)行電氣溝通,并發(fā)送相關(guān)指令,從而達(dá)到對液晶顯示的各種控制?？偩€口是一個并行口;串行口采用RS232電平標(biāo)準(zhǔn),單片機(jī)的串行TTL電平經(jīng)過SIO轉(zhuǎn)換后,變?yōu)镽S232標(biāo)準(zhǔn)電平(負(fù)邏輯),這里高電平變?yōu)?8V,低電平變?yōu)?V。它可以和微機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)串口直接相連,進(jìn)行串行通信。如果其它控制系統(tǒng)通過串行口和本系統(tǒng)相連,只需三條線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(jié),共2M字節(jié)。第一片Am29F040B用來存儲漢字點陣和圖形數(shù)據(jù),后三片共1.5M字節(jié)用來存儲圖像數(shù)據(jù)。液晶采用320×240分辨率的16位數(shù)字彩色液晶,RGB分量各包含5位,每點占用兩個字節(jié),1.5M可以存儲的滿屏圖像約10幅。由于Am29F040B的地址線多于微處理器的地址線,因此采用分頁技術(shù)進(jìn)行處理,即把多出的地址線通過鎖存器與數(shù)據(jù)線相連,讀取數(shù)據(jù)前先向鎖存器寫入頁面地址數(shù)據(jù),即選中該地址對應(yīng)的頁,然后讀取該頁。用同樣的方法可以讀取其它頁,不同片子之間可以利用微處理器的空閑端口,通過控制Am29F040B的片選信號加以區(qū)分。應(yīng)用這種方法可以擴(kuò)充FLASH閃存達(dá)數(shù)G之多。

　　1.5 液晶驅(qū)動電路及顯存

　　液晶驅(qū)動電路主要對液晶點陣完成讀寫操作,并產(chǎn)生液晶接口所需要的行場掃描信號、時鐘信號及其它控制信號。由于時序邏輯關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜,這里采用了復(fù)雜可編程邏輯芯片CPLD進(jìn)行編程控制。外部總線對顯存進(jìn)行讀寫操作,就可以對屏幕相應(yīng)象素的顏色與亮度進(jìn)行控制。

　　2 系統(tǒng)軟件

　　軟件實質(zhì)上是一個通信程序,實時接收和執(zhí)行串口和總線口發(fā)來的命令。接收程序用匯編語言編寫。串口通信采用一位起始位、一位停止位、8位數(shù)據(jù)位、無較驗位的異步串行通信方式;總線口為并行口,數(shù)據(jù)發(fā)來時,引起中斷,在中斷子程序中,讀取總線口數(shù)據(jù)。主程序和中斷程序流程圖如圖2所示。