基于數(shù)字信號(hào)處理器的諧波譜線顯示設(shè)計(jì)

引言

電力電子元器件等大量非線性設(shè)備在電力系統(tǒng)中的投入使用，使得電網(wǎng)的諧波污染給電網(wǎng)和用電設(shè)備帶來(lái)了安全隱患，所以對(duì)諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，確切掌握系統(tǒng)諧波狀況，對(duì)防止諧波危害、維護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行十分必要。T6963C有位操作命令，在有些字符的顯示上，利用位操作命令的話，程序簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，即只要在設(shè)置顯示地址后調(diào)用位操作命令（0xfe）函數(shù)即可。該設(shè)計(jì)很好的完成了有關(guān)諧波的菜單顯示以及諧波譜線的動(dòng)態(tài)顯示，為以后諧波數(shù)據(jù)的分析奠定了基礎(chǔ)

該設(shè)計(jì)是諧波檢測(cè)儀的顯示部分，電網(wǎng)諧波檢測(cè)儀直觀的顯示出不同頻率的諧波（幅值和頻率），能夠?yàn)橹C波研究者提供可靠的諧波數(shù)據(jù)，以便對(duì)諧波更好的分析和治理。DSP有著處理速度快、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，該設(shè)計(jì)以TMS320F2812為控制芯片，以HS12864液晶顯示模塊為顯示器件，實(shí)現(xiàn)了有關(guān)諧波檢測(cè)數(shù)據(jù)的菜單顯示以及諧波頻譜譜線的顯示。為了解決快速DSP芯片與慢速液晶顯示器件的時(shí)序匹配問題，利用F2812豐富的I/O口，實(shí)現(xiàn)其與HS12864的時(shí)序控制和數(shù)據(jù)通信，并解決了高速DSP與慢速液晶模塊之間的電平轉(zhuǎn)換問題，以及接口同步問題。

1 TMS320F2812特點(diǎn)

TMS320F2812是TI公司最新推出的數(shù)字信號(hào)處理器，該器件是基于TMS320C2xx內(nèi)核的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。器件上集成了多種先進(jìn)的外設(shè)，為電機(jī)及其他應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)提供了良好的平臺(tái)。同時(shí)代碼和指令與F24x系列完全兼容，從而保證了項(xiàng)目或產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可延續(xù)性。該芯片采用了高性能的32位中央處理器、哈佛結(jié)構(gòu)，高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻最高可達(dá)150MHz（時(shí)鐘周期可達(dá)6.67ns）；具有外部存儲(chǔ)器接口，可擴(kuò)展多達(dá)1MB的空間。片內(nèi)有18KRAM,128kflash存儲(chǔ)器，128位的密鑰；內(nèi)部集成有定時(shí)器、事件管理器、SPI、SCI、CAN、AD等豐富的片內(nèi)外圍設(shè)備。
 

2 HS12864液晶顯示器特點(diǎn)

T6963C最大的特點(diǎn)是具有獨(dú)特的硬件初始化設(shè)置功能，顯示驅(qū)動(dòng)所需的參數(shù)如占空比、驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/行及字符的字體都由引腳電平設(shè)置，初始化在上電時(shí)已基本完成。字體選擇的實(shí)現(xiàn)是在顯示數(shù)據(jù)傳輸過程中將一字節(jié)的8位字模數(shù)據(jù)有選擇的傳輸幾位，T6963C控制系列液晶已經(jīng)選定FS0=0,FS1引至MCU接口，即FS,用戶通過FS接高或低來(lái)實(shí)現(xiàn)6×8或8×8字體選擇。T6963C內(nèi)置128種5×8點(diǎn)陣的ASCII字符模庫(kù)CGROM,字符代碼為00H~07H,并允許用戶在顯示存儲(chǔ)器內(nèi)開辟一個(gè)用戶自定義字符8×8點(diǎn)陣字模庫(kù)CGROM。在使用內(nèi)部CGROM的同時(shí)，也可以支持CGRAM,字符代碼定義在80H~FFH。T6963C可以管理64k的顯示存儲(chǔ)區(qū)，實(shí)際模塊上只帶32k的存儲(chǔ)器。T6963C將32k的存儲(chǔ)器分成包括文本顯示、圖形顯示、文本屬性區(qū)或自定義字符庫(kù)區(qū)等。

3 硬件接口設(shè)計(jì)

TMS320F2812有兩種訪問液晶模塊的方式：總線方式和I/O口方式。由于液晶模塊的處理速度比DSP慢得多，要使兩者的速度達(dá)到匹配，必須加入一定的延時(shí)才能夠滿足要求，因此在該設(shè)計(jì)中采用I/O方式，用DSP的數(shù)字I/O口來(lái)控制液晶顯示模塊。TMS320F2812芯片的數(shù)字I/O口工作電壓為3.3V,液晶模塊的工作電壓為5V,為了保證液晶的正常工作，以及DSP芯片不會(huì)因引腳電壓過大而被燒壞，兩者之間要接電平轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，由于該系統(tǒng)只對(duì)液晶模塊寫信號(hào)，只要實(shí)現(xiàn)3.3V到5V電壓轉(zhuǎn)換即可，因此本設(shè)計(jì)用兩片74HCT245作為電平轉(zhuǎn)換芯片。

該設(shè)計(jì)用到了DSP的11個(gè)I/O口，分別為GPIOA0~GPIOA2（PWM1~PWM2），GPIOB0~GPIOB7（PWM7~T4PWM），通過電平轉(zhuǎn)換器件，它們分別與LCD的C/D、/RW、/CE、DB0~DB7管腳相連。如圖1所示，通過對(duì)GPIOA0~GPIOA2的置高置低就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶的寫操作，該系統(tǒng)只對(duì)液晶寫不讀，所以液晶的/RD引腳一直接高電平，LCD的FS腳直接接低（地）顯示8×8字體，/RST一端與電容和電阻相接，然后再分別接至地和+5V電源，V0與電位器和負(fù)壓相接，用于調(diào)節(jié)液晶屏的顯示對(duì)比度。

4 譜線顯示的實(shí)現(xiàn)

該論文采用的思路是：將液晶屏網(wǎng)格化，將豎向每8個(gè)字節(jié)行分為一組，則豎向64個(gè)字節(jié)行被分為8組。這樣豎向位置由確定位于64字節(jié)行中的哪一行變?yōu)榇_定位于8個(gè)字符中的哪一行，這樣整個(gè)屏幕便可看成是由8行且每行共計(jì)16個(gè)的小方格，向方格中填入漢字或字符代碼就可以實(shí)現(xiàn)漢字或字符的顯示了。這樣，對(duì)于規(guī)格為128×64點(diǎn)陣的液晶，一屏可以顯示32個(gè)16×16的漢字或128個(gè)8×8的字符。

5 總結(jié)

該文利用TMS320F2812豐富的I/O口，加上延時(shí)程序，很好地解決了與慢速液晶模塊時(shí)序匹配的問題，并由此設(shè)計(jì)出了兩者的接口電路。在軟件的設(shè)計(jì)上，根據(jù)點(diǎn)陣圖形液晶顯示特點(diǎn)，對(duì)液晶屏進(jìn)行網(wǎng)格化。