基于點(diǎn)陣式液晶顯示模塊的IVC監(jiān)控系統(tǒng)
在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中,人機(jī)交互界面部分用于顯示整個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生長環(huán)境過程中的控制歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)控制參數(shù)和環(huán)境溫度參數(shù)等。
本文采用以ST7920為控制器的YMl2864R點(diǎn)陣式液晶顯示模塊(LCD Module,LCM)構(gòu)成了整個(gè)IVC監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面部分。YM12864R點(diǎn)陣式液晶顯示模塊具有靈活的接口方式和簡單的操作指令,構(gòu)成的全中文人機(jī)交互圖形界面既可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字,也可以顯示圖形。模塊內(nèi)部設(shè)有2MB的中文字型CGROM和64×256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域;同時(shí),提供4組可編程控制的16×16點(diǎn)陣造字空間。
1點(diǎn)陣式液晶硬件接口設(shè)計(jì)
以ST7920為控制器的YM12864R點(diǎn)陣式液晶顯示模塊和單片機(jī)之間的接口方式有并行和串行兩種。本文采用串行接口方式,單片機(jī)選用AVR公司的ATmega16。接口電路如圖1所示。其中,PC4控制串行的片選信號(hào)(CS),低電平有效;PC5控制串行的數(shù)據(jù)線(SID);PC6控制串行的時(shí)鐘輸入(CLK)。ST7920通過VCC(+5 V)和GND之間串聯(lián)一個(gè)10 kΩ的電阻來控制背光強(qiáng)度。如果不需要調(diào)節(jié)對比度,可以直接將VLCD引腳接VCC(+5 V),此時(shí)對比度最大。
2 文本顯示及繪圖顯示
2.1文本顯示
ST7920可以顯示半寬的HCGROM字型、CGRAM字型以及中文CGROM三種字型,通過在DDRAM中寫入的編碼選擇。文本顯示DDRAM提供8個(gè)×4行的漢字空間,如下所示:
字型編碼如下:
①顯示半寬HCGROM字型。將1字節(jié)寫入DDRAM中,范圍為02H~7FH的編碼。
②顯示半寬CGRAM字型。將2字節(jié)編碼寫入DDRAM中,總共有0000H、0002H、0004H、0006H四種編碼。
③顯示中文CGROM字型。將2字節(jié)編碼寫入DDRAM中,范圍為A1AOH~FTFFH(GB碼)或A140H~D75FH(BIG5碼)的編碼。
2.2 繪圖顯示
繪圖顯示GDRAM提供128×8字節(jié)的記憶空間。在更改繪圖RAM時(shí),先連續(xù)寫入水平與垂直的坐標(biāo)值,再寫入2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到繪圖RAM中,而地址計(jì)數(shù)器(AC)會(huì)自動(dòng)加1。在寫入繪圖顯示RAM的期間,繪圖顯示功能必須關(guān)閉。整個(gè)寫入繪圖RAM的步驟如下:
①關(guān)閉繪圖顯示功能;
②先將水平的位元組坐標(biāo)(X)寫入繪圖RAM地址,再將垂直的坐標(biāo)(Y)寫入繪圖RAM地址;
③依次將D15~D8和D7~D0寫入RAM中;
④打開繪圖顯示功能。
圖形顯示坐標(biāo)如圖2所示。其中,水平方向X以字節(jié)單位,垂直方向Y以位為單位。
3 字符反白
在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面菜單時(shí),字符反白可以表示菜單中不同選項(xiàng)被選中的狀態(tài)。液晶顯示模塊YM12864R的使用手冊中提供了對應(yīng)行的反白指令,但在原理上ST7920控制器的128×64點(diǎn)陣液晶等同于256×32點(diǎn)陣,第3行對應(yīng)的文本顯示(DDRAM)地址緊接著第1行,第4行對應(yīng)的文本顯示(DDRAM)地址緊接第2行。因此,用戶對第1行執(zhí)行反白顯示操作時(shí),第3行必然也反白顯示;對第2行執(zhí)行反白操作時(shí),第4行也必然反白??梢姡褂檬謨灾凶詭У姆窗字噶畈荒軐?shí)現(xiàn)任意字符的反白。
為了解決上述問題,可以將圖形顯示和字符顯示結(jié)合起來使用。在ST7920控制器中,文本顯示的DDRAM和圖形顯示的GDRAM是相互獨(dú)立的,而最后顯示到液晶上的結(jié)果則是,文本顯示DDRAM中數(shù)據(jù)和圖形顯示GDRAM中數(shù)據(jù)的異或結(jié)果。
如果要在液晶顯示模塊的某個(gè)點(diǎn)上呈現(xiàn)反白顯示,那么就在該點(diǎn)繪圖并且顯示文本;如果要取消反白,只需用全“0”擦掉該點(diǎn)的繪圖。這樣,就可以實(shí)現(xiàn)YM12864R的任意字符的反白。
字符反白程序流程如圖3所示。其中,base_x表示繪圖起始的行地址;Y_Pos表示繪圖起始的列地址;第1行至第4行的起始地址分別是(0x80,0x80),(0xS0,0xg0),(0x88,0xS0)和(0x88,0x90)。
反白就是在需要反白的區(qū)域進(jìn)行繪圖,即在這個(gè)區(qū)域?qū)戇M(jìn)0xff。清除一個(gè)區(qū)域的反白,就是對需要清除反白的區(qū)域清除繪圖,即在這個(gè)區(qū)域?qū)戇M(jìn)0x00。
在整個(gè)繪圖的過程中,橫向地址指針是自動(dòng)進(jìn)行加1運(yùn)算的,所以只需要確定這一行的首地址橫坐標(biāo);而縱坐標(biāo)的地址不進(jìn)行自動(dòng)加1運(yùn)算,需要在程序中修正,每次修正是以像素為基本單位的。
字符反白顯示實(shí)例如圖4所示。
4 任意位置顯示任意大小圖形
在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面時(shí),圖文結(jié)合是常見的一種方式。本文嘗試一種任意位置顯示任意大小圖形(橫向尺寸以字節(jié)為基本單位,縱向尺寸以位為基本單位)的方法,為人機(jī)交互界面的圖形結(jié)合設(shè)計(jì)提供了捷徑。
4.1任意位置顯示任意大小圖形程序
任意位置顯示任意大小圖形程序流程如圖5所示。其中,x1和y1表示所畫圖的起始點(diǎn)相對于液晶屏幕左上角起始點(diǎn)(0xS0,0x80)的距離(橫向x1以字節(jié)為基本單位,縱向y1以位為基本單位);x表示所畫圖的起始橫坐標(biāo)地址;y表示所畫圖的起始縱坐標(biāo)地址;Write_command()函數(shù)用于向液晶中寫命令;templ表示圖形的縱向尺寸(以像素為單位)。
繪圖時(shí),如果所畫的圖形只涉及上半屏(或下半屏),那么在寫地址時(shí)可以不考慮地址跨越上下半屏的調(diào)整,只需要在所畫圖形的初始處寫好行地址和列地址:
Write_command(y+templ);
Write_command(x);
在繪圖過程中,橫坐標(biāo)地址指針會(huì)在寫數(shù)據(jù)的過程中自動(dòng)加1,因此只需要寫出這一行的首地址;但縱坐標(biāo)地址指針不會(huì)自動(dòng)加1,需要在程序中修正。
4.2 任意位置顯示任意大小圖形實(shí)例
任意位置顯示任意大小圖形實(shí)例如圖6(a)~(c) 所示。
結(jié) 語
ST7920因內(nèi)置字庫而被廣泛應(yīng)用,其圖形顯示的關(guān)鍵點(diǎn)是熟練掌握圖形顯示坐標(biāo)。在筆者所參與的獨(dú)立通氣籠盒監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,利用以ST7920為控制器的液晶顯示模塊構(gòu)建良好的人機(jī)交互界面,以曲線和直方圖的方式顯示實(shí)時(shí)溫度。系統(tǒng)可由用戶設(shè)定開啟密碼,可以查看相關(guān)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生長環(huán)境及生長過程的控制,以及回溯歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)控制參數(shù)和環(huán)境溫度等參數(shù)。該設(shè)計(jì)對優(yōu)化控制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生長環(huán)境、穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生活習(xí)性、動(dòng)物形態(tài)十分有益。
評(píng)論