大屏幕液晶顯示在力矩限制器中的應用

隨著電子技術的發(fā)展，液晶顯示器(LCD)在這些系統中將得到應用，隨著圖形液晶顯示屏的推出，基于單片機設計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;同時可以設計菜單，改善智能儀器的人機界面，簡化操作步驟。

　　1 MGL(S)-204128簡介及其與單片機的接口

　　1.1 MGL(S)-204128E和驅動電路的簡介

　　MGL(S)-240128E是香港精電公司生產的點陣圖形式液晶模塊，其點陣數量為240×128，點陣尺寸是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，他在同類產品中是功能最強的。其特點：有較強功能的I/O緩沖器;指令功能豐富;4位數據并行發(fā)送，最大驅動能力為640×256點陣。SED1335硬件結構可分為MPU接口部、內部控制部和驅動LCM的驅動部：接口部具有較強的I/O緩沖器，CPU訪問SED1335不需判斷其忙，SED1335隨時準備接收CPU的訪問并在內部時序下及時把CPU發(fā)來的指令、數據傳輸就位，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生驅動時序的時序發(fā)生器組成?？刂撇靠晒芾?4 k顯示RAM，管理內藏的字符發(fā)生器及外擴的字符發(fā)生器CGRAM或EXCGROM。驅動部具有各顯示區(qū)的合成顯示能力，傳輸數據的組織功能及產生液晶顯示模塊所需要的時序。

　　1.2　單片機與SEED1335的接口

　　單片機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驅動電壓VEE為-20 V左右以及背景光顯示電壓，本系統采用了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計

　　力矩限制器是起重機的保護儀器，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、液壓傳動系統的壓力、溫度、發(fā)動機轉速參數、油溫)等。安全監(jiān)控系統的顯示部分要求實時顯示主鉤和副鉤的作業(yè)力矩百分比、實際載荷、主臂仰角、實際起吊高度以及作業(yè)幅度等參數。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，因此利用軟件的設計可以根據用戶需要設計菜單，進行多項選擇和有關參數的設置與調整;在正常工作狀態(tài)，可以以圖形形式顯示工作參數或根據檢測數據實時繪出起重機的動態(tài)模擬圖。

　　3　軟件設計部分

　　3.1　SED1335初始化

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

　　漢字的顯示必須先從有關的字庫中提取漢字的字模，其方法是根據漢字的區(qū)位碼計算出在漢字庫中的首地址，對于點陣漢字來說，漢字字模的字節(jié)數是固定的，大多數字庫文件都不進行壓縮，采用順序存儲方式。所以從漢字的機內碼(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語言設計顯示程序時，根據點陣顯示屏控制器的特點，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行進行顯示操作，然后再對右邊進行同樣操作。因此首先要進行數據順序的轉換，即把點陣順序由橫向排列改為縱向排列。

　　3.3　繪圖軟件的設計

　　為了模擬起重機的主臂位置，圖形的繪制是必須的，根據控制特點，其繪圖是由“點”構成的，直線的繪制如下：首先確定直線的數學方程然后根據數學方程確定直線的起始點坐標以及直線的斜率，用改進的數字積分插補法對直線進行繪制;具體的步驟如下：

　　(1)在一次插補計算時不管坐標是否有進給，并不輸出執(zhí)行。

　　(2)單一方向有進給時，不執(zhí)行操作。

　　(3)當兩個方向都有進給時，沿斜線方向兩個方向同時進給。

　　(4)當一個方向累計有兩次進給時，執(zhí)行一個保留一個。

　　曲線的繪制同上[2]。經調試，顯示速度很快，完全達到即時顯示的要求。

　　3.4 力矩限制器軟件設計

　　力矩限制器軟件包含由主程序和若干子程序及中斷服務程序組成，做一簡要介紹。SED1335有數據和圖形兩種方式顯示，在這里考慮到降低編程的復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數據和圖形，而邊框和有關說明不必要重新顯示(節(jié)省微機時間，加快顯示速度);設定標志位表示已經在該方式下，并且編制如下子程序：顯示數據方式的底圖(邊框和漢字)子程序、更新數據子程序、顯示圖形方式的底圖子程序、更新圖形及數據子程序。

　　4　結　語

　　由于點陣液晶屏對電壓要求較嚴格，本文設計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：提高了人機界面的友好性。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、價格低的優(yōu)點。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。