大屏幕液晶顯示在力矩限制器中的應(yīng)用分析

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器(LCD)在這些系統(tǒng)中將得到應(yīng)用，隨著圖形液晶顯示屏的推出，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能儀器和儀表的顯示方式有了很大的改觀，可以借助于顯示屏顯示漢字，給操作者以極大的方便和必要信息提示;同時可以設(shè)計(jì)菜單，改善智能儀器的人機(jī)界面，簡化操作步驟。

　　1 MGL(S)-204128簡介及其與單片機(jī)的接口

　　1.1 MGL(S)-204128E和驅(qū)動電路的簡介

　　MGL(S)-240128E是香港精電公司生產(chǎn)的點(diǎn)陣圖形式液晶模塊，其點(diǎn)陣數(shù)量為240×128，點(diǎn)陣尺寸是0.27mm;液晶屏在外部顯示控制器的控制下，可顯示8×8，8×16，16×16等點(diǎn)陣的字符和漢字，顯示字符為黑色，背景為金黃色，同時還可以顯示圖形，是智能儀器儀表的一種理想的顯示器件，由于MGL(S)-240128液晶顯示模塊內(nèi)部沒有顯示控制器和顯示緩沖RAM，要完成顯示必須外接顯示控制器和顯示緩沖RAM;在此處選擇的是由SED1335芯片[1]組成的控制板作為MGL(S)-240128 單片機(jī)之間的接口，完成顯示控制功能。SED1335是日本SEIKOEPSON公司出品的液晶顯示控制器，他在同類產(chǎn)品中是功能最強(qiáng)的。其特點(diǎn)：有較強(qiáng)功能的I/O緩沖器;指令功能豐富;4位數(shù)據(jù)并行發(fā)送，最大驅(qū)動能力為640×256點(diǎn)陣。SED1335硬件結(jié)構(gòu)可分為MPU接口部、內(nèi)部控制部和驅(qū)動LCM的驅(qū)動部：接口部具有較強(qiáng)的I/O緩沖器，CPU訪問SED1335不需判斷其忙，SED1335隨時準(zhǔn)備接收CPU的訪問并在內(nèi)部時序下及時把CPU發(fā)來的指令、數(shù)據(jù)傳輸就位，控制部由振蕩器、功能邏輯電路、顯示RAM管理電路、字符庫及其管理電路以及產(chǎn)生驅(qū)動時序的時序發(fā)生器組成?？刂撇靠晒芾?4 k顯示RAM，管理內(nèi)藏的字符發(fā)生器及外擴(kuò)的字符發(fā)生器CGRAM或EXCGROM。驅(qū)動部具有各顯示區(qū)的合成顯示能力，傳輸數(shù)據(jù)的組織功能及產(chǎn)生液晶顯示模塊所需要的時序。

　　1.2　單片機(jī)與SEED1335的接口

　　單片機(jī)8031與MGL(S)-240128E的接口電路如圖1所示，在圖1中，將8031的，P20，D0-D7端與SED1335的W，A0，D0-D7端相連，將求反以 后接P2.7，因此SED1335的地址范圍是0000H～8000H。

　　1.3　SED1335的電壓要求

　　SED1335的模塊在正常工作時需要的電壓有：電源電壓VCC=+5 V，LCD驅(qū)動電壓VEE為-20 V左右以及背景光顯示電壓，本系統(tǒng)采用了2個WRP系列寬電壓輸入隔離穩(wěn)壓輸出型DC/DC模塊，其一是雙輸出型WRB2424，為SED1335提供-24 V電壓，另一個是是單輸出型略)。

　　2　力矩限制器的硬件設(shè)計(jì)

　　力矩限制器是起重機(jī)的保護(hù)儀器，其檢測的物理量有主鉤與副鉤的起重載荷和起升高度，主臂與副臂(塔臂)的起重力矩和起升角度、工作幅度、鋼絲繩狀況、風(fēng)速(力)大小、起重過程中載荷振動情況以及下車的各種信息(如變幅油缸壓力、液壓傳動系統(tǒng)的壓力、溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)、油溫)等。安全監(jiān)控系統(tǒng)的顯示部分要求實(shí)時顯示主鉤和副鉤的作業(yè)力矩百分比、實(shí)際載荷、主臂仰角、實(shí)際起吊高度以及作業(yè)幅度等參數(shù)。采用MGL(S)240128E的力矩限制器硬件框圖如圖2所示。由于顯示器件可以顯示字符、漢字和圖形，因此利用軟件的設(shè)計(jì)可以根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)菜單，進(jìn)行多項(xiàng)選擇和有關(guān)參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整;在正常工作狀態(tài)，可以以圖形形式顯示工作參數(shù)或根據(jù)檢測數(shù)據(jù)實(shí)時繪出起重機(jī)的動態(tài)模擬圖。

　　3　軟件設(shè)計(jì)部分

　　3.1　SED1335初始化

　　SED1335有13條指令，多數(shù)指令帶有參數(shù)。其中的系統(tǒng)控制參數(shù)，要根據(jù)顯示模塊的特點(diǎn)和顯示要求，在液晶第一次初始化的時候設(shè)置這些系統(tǒng)控制參數(shù)，初始化程序在系統(tǒng)初始化程序中使用一次即可。顯示操作參數(shù)規(guī)定了顯示的各種具體規(guī)則，通過設(shè)置，可以得到想要的顯示效果。A0=1，為CPU向LCD寫指令代碼和讀數(shù)據(jù)，指令代碼寫入輸入緩沖器內(nèi)，指令的參數(shù)隨后通過數(shù)據(jù)緩沖器(A0=0)寫入。指令的執(zhí)行，發(fā)生在這條指令的參數(shù)輸入完成之后。所寫的參數(shù)順序不能改變，也不能省略。
3.2　漢字顯示程序設(shè)計(jì)

　　漢字的顯示必須先從有關(guān)的字庫中提取漢字的字模，其方法是根據(jù)漢字的區(qū)位碼計(jì)算出在漢字庫中的首地址，對于點(diǎn)陣漢字來說，漢字字模的字節(jié)數(shù)是固定的，大多數(shù)字庫文件都不進(jìn)行壓縮，采用順序存儲方式。所以從漢字的機(jī)內(nèi)碼(HZ)可以推出該漢字的區(qū)位碼：區(qū)碼=HZ/256-A0H、位碼=HZ%256-A0H。然后，根據(jù)下面的公式，就可以找出該漢字在漢字庫中的位置(Offset)：

　　Offset=[(區(qū)碼-1)×94+(位碼-1)]×32

　　這樣，從漢字庫中就可以讀出該漢字的32 B的字模。用C語言設(shè)計(jì)顯示程序時，根據(jù)點(diǎn)陣顯示屏控制器的特點(diǎn)，為使編程簡單，把漢字分為左右兩部分，先對左邊部分從第1行到16行進(jìn)行顯示操作，然后再對右邊進(jìn)行同樣操作。因此首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)順序的轉(zhuǎn)換，即把點(diǎn)陣順序由橫向排列改為縱向排列。

　　3.3　繪圖軟件的設(shè)計(jì)

　　為了模擬起重機(jī)的主臂位置，圖形的繪制是必須的，根據(jù)控制特點(diǎn)，其繪圖是由“點(diǎn)”構(gòu)成的，直線的繪制如下：首先確定直線的數(shù)學(xué)方程然后根據(jù)數(shù)學(xué)方程確定直線的起始點(diǎn)坐標(biāo)以及直線的斜率，用改進(jìn)的數(shù)字積分插補(bǔ)法對直線進(jìn)行繪制;具體的步驟如下：

　　(1)在一次插補(bǔ)計(jì)算時不管坐標(biāo)是否有進(jìn)給，并不輸出執(zhí)行。

　　(2)單一方向有進(jìn)給時，不執(zhí)行操作。

　　(3)當(dāng)兩個方向都有進(jìn)給時，沿斜線方向兩個方向同時進(jìn)給。

　　(4)當(dāng)一個方向累計(jì)有兩次進(jìn)給時，執(zhí)行一個保留一個。

　　曲線的繪制同上[2]。經(jīng)調(diào)試，顯示速度很快，完全達(dá)到即時顯示的要求。

　　3.4 力矩限制器軟件設(shè)計(jì)

　　力矩限制器軟件包含由主程序和若干子程序及中斷服務(wù)程序組成，做一簡要介紹。SED1335有數(shù)據(jù)和圖形兩種方式顯示，在這里考慮到降低編程的復(fù)雜性以及提高程序的可讀性，只采用圖形方式顯示。

　　由于在顯示時，需要定時更新顯示的是有關(guān)數(shù)據(jù)和圖形，而邊框和有關(guān)說明不必要重新顯示(節(jié)省微機(jī)時間，加快顯示速度);設(shè)定標(biāo)志位表示已經(jīng)在該方式下，并且編制如下子程序：顯示數(shù)據(jù)方式的底圖(邊框和漢字)子程序、更新數(shù)據(jù)子程序、顯示圖形方式的底圖子程序、更新圖形及數(shù)據(jù)子程序。

　　4　結(jié)　語

　　由于點(diǎn)陣液晶屏對電壓要求較嚴(yán)格，本文設(shè)計(jì)的大屏幕液晶顯示力矩限制器在硬件電路、電源及軟件部分均采取了抗干擾措施，通過使用證明該方案是可行的。他具有如下優(yōu)點(diǎn)：提高了人機(jī)界面的友好性。此外，他可以處于休眠工作狀態(tài)，顯示工作方式靈活，并且具有體積小、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹的方法同樣適用于其他智能儀器，具有較好的使用價(jià)值且已獲得良好的效果，其顯示方式和漢字提示給使用者極大的方便，得到了用戶的好評。