液晶顯示器在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要:介紹可預(yù)置畫面的智能彩色液晶顯示器YD-611;詳盡描述顯示器性能特點、接口方式及標(biāo)準(zhǔn)命令集;給出與嵌入式系統(tǒng)的接口方式、接口電路設(shè)計及具體編程方法。
關(guān)鍵詞:智能 彩色液晶顯示器 單片機
1 概述
彩色液晶顯示器作為當(dāng)代高新技術(shù)的結(jié)晶產(chǎn),不但具有超薄平臺、顯示信息豐富、色彩逼真的特點,而且還具有體積小、耗電省、壽命長、無輻射、抗震、防爆等其它類型顯示器無可比擬的優(yōu)點,因而是工控儀表、機電設(shè)備等行業(yè)更新?lián)Q代的理想顯示器件。另外,隨著單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大,對于以單片機為核心構(gòu)成的高檔儀器儀表、信息家電、工控產(chǎn)品、數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)的人機界面友好性提供了越來越高的要求。要求不但可以顯示漢字,還要顯示圖像;如果能用五彩繽紛的色彩來顯示不同的信息則更理想。但是,對于軟硬件資源均十分緊張的普通單片機來說,顯示漢字已十分勉強,更談不上圖形及彩色圖形的顯示了,即便對硬件功能強大的高性能單片機來說,管理好彩色液晶顯示器也不是一件容易的事。因此對于普通單片機而言,具有友好的彩色人機界面將是十分困難的事件。
如果能像微機那樣,將具體的顯示過程由顯卡去管理,而CPU僅負(fù)責(zé)提供一下顯示數(shù)據(jù),則將大大簡化了顯示過程,從而解決彩色液晶顯示過程復(fù)雜的難題。YD-611智能彩色液晶顯示器即是具有彩色顯示管理功能的液晶顯示器。
2 性能特點
YD-611是一款內(nèi)嵌高速管理單片機的智能液晶顯示器。該顯示器采用了顯示畫面預(yù)置技術(shù),即將顯示內(nèi)容分為固定部分和變化部分。固定部分可在微機上進(jìn)行繪制、編輯、修改,然后將其作為預(yù)置畫面下載到顯示器內(nèi)E2PROM中保存。在需要顯示時,僅需使用簡單的預(yù)置畫面調(diào)用指令就可調(diào)出來顯示預(yù)置畫面,不但可以循環(huán)、交替、重疊顯示,還可與變化部分的數(shù)據(jù)即現(xiàn)場實現(xiàn)顯示的數(shù)據(jù)組合顯示。從而將上位機從繁雜的顯示管理工作解脫出來,也降低了對上位機的軟硬件要求。使用普通單片機即可構(gòu)成彩色晶人機界面。YD-611彩色液晶顯示器的性能特點如下:
①顯示點陣數(shù)320W240H;
②內(nèi)含GB2312一級簡體漢字庫,二級漢字庫可選;
③內(nèi)含高速MCU及顯示驅(qū)動邏輯電路;
④顯示器提供忙信號輸出,以便能夠即時檢測模塊狀態(tài);
⑤同時提供RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口及打印機并行接口兩種通信方式;
⑥命令式操作,可同時顯示彩色中西文、表格、直方圖、自由曲線;
⑦可選配套觸摸屏。
YD-611彩色液晶顯示器的性能指標(biāo)如表1所列。
表1 YD-611彩色液晶顯示器件性指標(biāo)
中文顯示 | 15行20列 |
可顯示字符 | 西文ASCII、中文一級字庫 |
預(yù)置頁畫 | 64 |
圖形點陣 | 320240RGB |
彩色方式 | TFT |
視野方式 | 140 |
亮度CD/m2 | 200 |
顯示顏色 | 16色 |
通信接口 | 串、并口 |
輸入電壓 | DC12V |
消耗功率 | 12V800mA |
工作環(huán)境溫度 | 30~60℃ |
保存溫度 | -35~75℃ |
YD-611彩色液晶顯示器外部接口采用20腳針式插座。引腳排列如圖1所示,引腳功能說明如表2所列。
表2 YD-611引腳功能說明
引腳號 | 信號名稱 | 意 義 | 備 注 |
1~3 | GND | 地 | - |
4 | BUSY | 忙信號 | 高電平有效 |
5~12 | DATA7~DATA0 | 并口數(shù)據(jù) | 并口 |
13 | STB | 選通信號 | 下降沿有效 |
14 | RXD | 接收數(shù)據(jù) | 串口 |
15 | DTR | 緩沖數(shù)據(jù) | 串口 |
16~17 | NC | 空腳 | - |
18~20 | 電源 | +12V | - |
3 功能描述
3.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)
YD-611彩色液晶顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3.2 通信協(xié)議
YD-611型彩色液晶顯示器具有串行和并行兩種通信方式。
(1)串行通信
YD-611串行通信采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232通信方式,數(shù)據(jù)格式為:1個起始位,8個數(shù)據(jù)位,1個停止位。
為了提高通信速度,顯示器內(nèi)設(shè)置了一個256字節(jié)的輸入緩沖區(qū)。在發(fā)送數(shù)據(jù)前,應(yīng)先檢查DTR信號。若DTR為高電平(TTL),表示緩沖區(qū)滿,要等到DTR信號變?yōu)榈碗娖剑═TL)后再發(fā)送數(shù)據(jù)。如果每組的數(shù)據(jù)量少于256字節(jié),同時每組之間又有足夠的間隔,則不判斷DTR位信號也可連續(xù)發(fā)送。
(2)并行通信
并行通信使用打印機并行接口,并行口的時序圖如圖3所示。首先,準(zhǔn)備好數(shù)據(jù),BUSY信號為低電平之后,發(fā)送一個STB信號(下降沿有效),等待0.5μs后再檢測BUSY信號。若為高電平,則表示本機正在處理數(shù)據(jù)或緩沖區(qū)已,等到該信號變?yōu)榈碗娖胶笤傺訒r5μs發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。
4 標(biāo)準(zhǔn)命令集
4.1 命令定義
YD-611彩色液晶顯示器作為智能顯示器的一項突出特點就是,避免了用戶敏瑣的點陣操作,只需使用簡單的命令,就可顯示出漢字、字符和預(yù)置的圖形。YD-611的命令大致可以分為三種類型:光標(biāo)控制、功能設(shè)置、圖形操作。這里以十六進(jìn)制碼格式給出YD-611的標(biāo)準(zhǔn)命令集,如表3所列。十六進(jìn)制格式適用于單片機作上位機,每條命令均以“ESC”(十六進(jìn)制碼的“1B”)打頭,后面緊跟命令代碼和所需要的參數(shù)。
YD-611命令使用規(guī)則如下:
①液晶顯示器圖形方式以光點為最小點陣顯示單位,每個光點包含RGB三個色點;字符方式以816點陣為最小顯示塊單位,西文字符占一個顯示塊,1616點陣的漢字點二個顯示塊。
②YD-611可顯示16種顏色,其顏色的取值范圍在[0,15]。表4為對應(yīng)的顏色代碼。
表3 YD-611彩色液晶顯示器標(biāo)準(zhǔn)命令集
十六進(jìn)制格式 | 說 明 |
1B 0dn | 回邊換行 |
1B 10 | 光標(biāo)稱到行尾 |
1B 11 | 光標(biāo)移到行首 |
1B 18 | BMP文件直接顯示 |
1B 19 | 滿屏BMP文件調(diào)用 |
1B 1E | 光標(biāo)移到首行 |
1B 1F | 光標(biāo)移到尾行 |
1B 20 0~7 | 寫入整幅BMP文件 |
1B 20 08 | 特種字庫傳送 |
1B 20 0A | 標(biāo)準(zhǔn)字庫傳送 |
1B 23 | 置漢字方式 |
1B 24 | 置西文字符方式 |
1B 25n | 自動判別顯示數(shù)據(jù)的屬性 |
1B 26 m,n | 設(shè)定特種字庫 |
1B 27 No | 顯示特種字庫的第No個字模 |
1B 28(Block Page Num) | 寫入單塊BMP文件 |
1B 29 Block Page X Y Wide High | 在指定位置顯示指定大小的BMP文件 |
1B 2A x y color1 color2 | 用指定顏色填充閉合圖形 |
1B Nx ycolor 0=n8 | 初始化曲線 |
1B 38m n | 光標(biāo)顏色 |
1B 41color x1 y1 x2 y2 | 畫實心矩形 |
1B 42color | 用指定的顏色清屏 |
1B 43color | 設(shè)置前景顏色 |
1B 44 | 光標(biāo)下移1行 |
1B 45 b0 b1 b2,…,bn | 繪制曲線 |
1B 46 color x1 y1 x2 y2 | 畫線 |
1B 47x y | 光標(biāo)移到(x y)位置 |
1B 48x y | 光標(biāo)定位到指定像素 |
1B 4C | 光標(biāo)左移一字符位 |
1B 4Dn | 設(shè)置放大倍數(shù) |
1B 50n | 調(diào)用預(yù)置的第n頁圖像 |
1B 52n | 光標(biāo)右移n字符位 |
1B 53n | 延時 |
1B 55 | 光標(biāo)上移一行 |
1B 56n md | 將預(yù)置畫面寫入用戶Flash |
1B 57n | 光標(biāo)顯示控制 |
1B 58n | 選擇覆蓋或重疊方式顯示 |
1B 59 color x y R | 畫圓 |
1B 5A color x1 y1 x2 y2 | 畫空心矩形 |
表4 顏色代碼
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
黑 | 蘭 | 綠 | 青 | 紅 | 粉 | 黃 | 白 |
8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
灰 | 亮蘭 | 亮綠 | 亮青 | 亮紅 | 亮粉 | 亮黃 | 亮白 |
③放大顯示時,橫向放大的占橫向兩倍位置,縱向放大的占縱向兩行位置。
④YD-611在圖形操作命令中,X方向坐標(biāo)值最大為320,用十六進(jìn)制數(shù)表示時,必須占用2字節(jié)。因此凡命令中涉及到圖形坐標(biāo)的地方,X方向和Y方向均以2字節(jié)表示。低位字節(jié)在前,高位字節(jié)在后。
4.2 常用命令說明
為便于YD-611彩色液晶顯示器在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用,下面對嵌八式系統(tǒng)中常用的命令說明如下。
(1)調(diào)用預(yù)置畫面
命令參數(shù)n為調(diào)用用戶預(yù)置的第(n+1)頁面,n的取值范圍為(0,127。YD-611液晶顯示器規(guī)定,對于用戶ROM,每80H個單元為1頁,每幅畫面可能有1個或多個頁面。
圖4 YD-611與單片機的串行接口電路
(2)置漢字顯示方式
YD-611彩色液晶顯示器的漢字庫字模均按照國標(biāo)碼的順序排列。漢字內(nèi)碼為兩個字節(jié)編碼,利用字節(jié)的最高位置“1”作標(biāo)志,而西文的內(nèi)部碼為七位編碼。
(3)置西文字符方式
YD-611液晶字庫的字模僅收錄了ASCII碼的前128個字符。置成西文字符方式后,在未改變成漢字顯示方式前,所有與命令無關(guān)的字節(jié),都將作為西文字符顯示。
(4)重疊或覆蓋顯示方式
顯示漢字和字符時采用重疊或覆蓋。
n=1:表示重疊顯示,此種狀態(tài)下,漢字、西文字符的顯示速度比較快。
n=0:表示覆蓋顯示,即在顯示漢字或字符之前,先用背景顏色清除一下該部位。此種狀態(tài)下的顯示速度慢,適用于在畫面的固定位置上顯示動態(tài)信息。
(5)畫線
命令參數(shù)color:顏色代碼。(x1 y1):所畫線段的起點坐標(biāo)。(x2 y2):所畫線段的終點坐標(biāo),使用指定的顏色畫線。如果x1=x2,則所畫線段為垂線;如果y1=y2,則所畫線段為水平線段;如果x1=x2,y1=y2,則所畫線段為一點;如果x1≠x2,y1≠y2,則所畫線段為一斜線。
(6)繪制曲線
以b0,b1,b2,……,bm為一組方向數(shù)據(jù)繪制曲線。Bn為結(jié)束符,bn大于等于80H則畫線結(jié)束。
5 YD-611在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
5.1 接口設(shè)計
YD-611應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)時,既可使用并行方式,也可使用串行方式與系統(tǒng)接口。下面以MCS-51系列單片機為例,分別敘述各種接口方式。
①并行接口方式1。當(dāng)用戶系統(tǒng)為總線擴展方式時,YD-611使用并行方式與系統(tǒng)接口較方便。即將YD-611的DATA0~DATA7與單片機的數(shù)據(jù)總線相連,BUSY接P1.0,STB接P1.1即可。
②并行接口方式2。當(dāng)用戶系統(tǒng)為非總線擴展應(yīng)用,而又有較多閑置的I/O口時,也可采用并行接口方式。如可將DATA0~P1.7相連,BUSY接P3.2,STB接P3.3。
③串行接口方式1。當(dāng)用戶系統(tǒng)I/O口線資源較為緊張時,可使用單片 機的UART串口并轉(zhuǎn)換為RS-232電平后與YD-611接口。由于YD-611只接收顯示數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳送為單工,故此時僅使用單片機串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD即可;同時,還應(yīng)點用單片機的一根口線,用于檢查YD-611的接收緩沖區(qū)滿信號。
④串行接口方式2。當(dāng)用戶系統(tǒng)的UART串口已被占用時,可利用單片機一根未用的口線模擬生成一個通信協(xié)議為(4800.n.8.1)的軟串口。并轉(zhuǎn)換為RS-232電平后與YD-611接口。
下面以串行接口方式1(即使用單片機的UART標(biāo)準(zhǔn)串口)為例,給出YD-611與單片機接口電路,如圖4所示。圖4中,AT89C52的TXD端經(jīng)MAX232轉(zhuǎn)換為RS-232電平后,與YD-611的RXD端相連。YD-611的緩沖區(qū)滿,指示信號DTR經(jīng)MAX232轉(zhuǎn)換為RS-232電平后與AT89C52的P3.0端相連。
5.2 顯示程序
這里以串行接口方式1為例,給出與力電路配套的顯示程序。顯示屏顯示內(nèi)容為紅色漢字“液晶”,綠色亮字顯示漢字“顯示器”及英文字符“1A2B”。液晶屏顯示的字符如圖5所示。
顯示程序見本刊網(wǎng)站(http:www.dpj.com.cn)。
結(jié)語
YD-611彩色液晶智能顯示器可為嵌入式系統(tǒng)提供一個友好的彩色人機界面;同時,由于其內(nèi)部具有顯示管理MCU,大大降低了嵌放式系統(tǒng)使用彩色液晶顯示器的門坎,使用普通單片機即可實現(xiàn)彩色液晶屏的管理工作,從而可使嵌入式系統(tǒng)具有一個靚麗的外觀。目前受價格的制約,該產(chǎn)品僅應(yīng)用于彩色無紙記錄儀、GPS、智能儀器等高端電子產(chǎn)品中。相信隨著科技的進(jìn)步與時代的發(fā)展,彩色液晶顯示器會得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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