彩色液晶智能控制系統的設計與實現

　　介紹了一種彩色液晶智能控制系統的實現方案,該系統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相連,使對液晶的各種繁瑣控制過程簡化為接收外設指令的過程;還可通過配套軟件和微機通信,實現漢字庫更新和預置畫面等功能。

　　彩色液晶顯示器是現代高新技術產品,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,有力地推動了工控儀表、系統設備的微型化、節能化進程,為單片機等微處理器系統提供了完善的人機對話界面,具有LED和CRT顯示器所無法比擬的優點。但在開發帶有液晶顯示設備的系統的過程中,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。為了減輕開發人員的負擔,提高開發效率,設計了彩色液晶智能控制系統,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,只需通過接口向本系統發送簡單的指令,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。本系統為全數字化設計,顯示穩定可靠,抗強電磁干擾,可用于機電、冶金、船舶、航空、鐵路、電力、通訊導航等領域的系統設備和智能儀表中。

　　1 系統硬件組成及工作原理

　　系統采用工業級AVR高速微處理器,內置二級字庫,通過串口或三態數據總線口接收控制命令數據, 自行對接收的命令和數據進行處理,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

　　微處理器是實現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)。單片機系統上電后便處于實時接收命令狀態,可完成和外設通信、對外設發送的命令進行解釋并執行命令(如從漢字庫中取字模并在相應的位置顯示出來)、在適當位置畫線、顯示預置圖形和畫面等。

　　1.2 電源部分

　　外部+12V電源由電源接口引入,分為兩路,一路經過DC/DC變換后,產生直流偏置電源,為彩色液晶模塊提供所需電源;另一路經DC/AC變換后,產生高壓交流電,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,外部設備通過通信端口和本控制系統進行電氣溝通,并發送相關指令,從而達到對液晶顯示的各種控制。總線口是一個并行口;串行口采用RS232電平標準,單片機的串行TTL電平經過SIO轉換后,變為RS232標準電平(負邏輯),這里高電平變為-8V,低電平變為8V。它可以和微機等標準串口直接相連,進行串行通信。如果其它控制系統通過串行口和本系統相連,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,共2M字節。第一片Am29F040B用來存儲漢字點陣和圖形數據,后三片共1.5M字節用來存儲圖像數據。液晶采用320×240分辨率的16位數字彩色液晶,RGB分量各包含5位,每點占用兩個字節,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,因此采用分頁技術進行處理,即把多出的地址線通過鎖存器與數據線相連,讀取數據前先向鎖存器寫入頁面地址數據,即選中該地址對應的頁,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的片選信號加以區分。應用這種方法可以擴充FLASH閃存達數G之多。

　　1.5 液晶驅動電路及顯存

　　液晶驅動電路主要對液晶點陣完成讀寫操作,并產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。由于時序邏輯關系相當復雜,這里采用了復雜可編程邏輯芯片CPLD進行編程控制。外部總線對顯存進行讀寫操作,就可以對屏幕相應象素的顏色與亮度進行控制。

　　2 系統軟件

　　軟件實質上是一個通信程序,實時接收和執行串口和總線口發來的命令。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位數據位、無較驗位的異步串行通信方式;總線口為并行口,數據發來時,引起中斷,在中斷子程序中,讀取總線口數據。主程序和中斷程序流程圖如圖2所示。