液晶人機(jī)界面下向量圖顯示的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘　要：介紹一種快速生成液晶圖形人機(jī)界面的方法，以及 電力測(cè)量中的向量圖圖形顯示的設(shè)計(jì)思想和軟件編程，這些方法對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的圖形人機(jī) 界面設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。

1硬件設(shè)計(jì)

1.1T6963C模塊的結(jié)構(gòu)和原理

目前用于圖形液晶顯示模塊的控制器主要有：T6963C(TOSHIBA)，SED1335(SEIKO EPSON)，H D61830B(HITACHI)，MSM6255(OKI)。T6963C控制器的原理圖和引腳圖可以查閱參考文獻(xiàn)［1 ］

內(nèi)藏T6963C的圖形液晶顯示模塊由LCD顯示屏、行列驅(qū)動(dòng)器、控制電路、線路板PCB組成。模 塊實(shí)現(xiàn)了T6963C與行，列驅(qū)動(dòng)器及顯示緩沖區(qū)RAM的接口，同時(shí)也已經(jīng)用硬件設(shè)置了液晶屏 的結(jié)構(gòu)(單屏和雙屏)，數(shù)據(jù)傳輸方式、顯示窗口長度、寬度等。

T6963C最大可控制640×128點(diǎn)陣(單屏)或640×256點(diǎn)陣(雙屏)液晶器件。

T6963C最大可管理64K字節(jié)的顯示緩沖區(qū)RAM，顯示緩沖區(qū)可分為文本顯示區(qū)，圖形顯示 區(qū)( 或文本特征區(qū))和CGRAM區(qū)(在顯示緩沖區(qū)內(nèi)任意設(shè)置的一個(gè)區(qū)域，作為外擴(kuò)的字符發(fā)生器， 一般為2K字節(jié))。顯示緩沖區(qū)RAM的具體大小由不同顯示尺寸的模塊決定，如：240×128模塊 帶有16KB的RAM，128×64模塊帶有8KB的RAM。

T6963C不僅具備基本的文本顯示和圖形顯示功能，而且還具備文本屬性顯示功能，這是T696 3C控制器的獨(dú)特功能。但是文本特征方式和圖形顯示方式不能同時(shí)使用(可在顯示緩沖區(qū)中 ，啟用文本特征方式時(shí)在原有圖形區(qū)和文本區(qū)外用圖形區(qū)域設(shè)置指令另開一區(qū)作為文本特征 區(qū)，以保持原圖形區(qū)的數(shù)據(jù))。

1.2顯示緩沖區(qū)與液晶屏的對(duì)應(yīng)關(guān)系

下面以240×128點(diǎn)陣的液晶屏為例建立圖形 顯示緩沖區(qū)地址與液晶屏面對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)關(guān)系。

文本顯示緩沖區(qū)的首地址為0000H，圖形顯示緩沖區(qū)首地址為0800H，取屏面左下角為坐標(biāo)原 點(diǎn)(0，0)，基于此橫坐標(biāo)x范圍為(0，239)，縱坐標(biāo)y范圍為(0，127)。在此坐標(biāo)系下，圖形 顯示緩沖區(qū)地址與液晶屏面點(diǎn)陣坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)，利用如下算法可以很容易地確定屏面中任意 點(diǎn)陣坐標(biāo)(x，y)在顯示緩沖區(qū)中的物理地址：

(1)確定該點(diǎn)相對(duì)于圖形顯示緩沖區(qū)首地址(0800H)的偏移字節(jié)數(shù)L
　
(2)進(jìn)一步確定該點(diǎn)位于字節(jié)內(nèi)的具體某一位b
　　b=x mod 8

確定屏幕上點(diǎn)在顯示緩沖區(qū)中的地址后，進(jìn)而利用T6963C的位操作指令就可以在屏幕上很容 易的繪出該任意點(diǎn)，再結(jié)合各種具體的繪圖算法，就可以在液晶屏上繪制出不同的圖形。

1.3T6963C模塊與MPU的接口電路

MPU能與T6963C直接接口，其接口電路如圖2所示(直接訪問方式)。

T6963C液晶模塊的讀寫控制信號(hào)/RD、/WR分別由AT89C52的讀寫控制信號(hào)/RD、/WR控制，P27 連接片選信號(hào)/CS，P25連接指令和數(shù)據(jù)通道選擇信號(hào)C/D，液晶模塊采用上電復(fù)位，VO用于 調(diào)節(jié)液晶顯示的對(duì)比度。據(jù)此連接方式，可以得到數(shù)據(jù)通道和指令通道的物理地址分別為： 5F00H和7F00H。

2軟件設(shè)計(jì)

2.1T6963C指令的傳遞方式

模塊的初始化由硬件管腳設(shè)置完成，因此其指令主要集中于顯示功能的設(shè)置上。T6963C的狀 態(tài)字和指令集的詳細(xì)說明可以查閱參考文獻(xiàn)［2］。

T6963C的指令可帶一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)，或不帶參數(shù)。每條指令的執(zhí)行都是先送入?yún)?shù)(如果有 參數(shù)的情況)，再送入指令代碼。為了保證MPU與T6963C之間的命令和數(shù)據(jù)的正常交換，每次 指令代碼傳送之前必須進(jìn)行狀態(tài)檢查。

2.2人機(jī)界面圖形顯示

圖形人機(jī)界面顯示的程序包括圖形菜單界面顯示，動(dòng)態(tài)登錄顯示和各個(gè)功能按鍵選擇等子程 序。下面是利用經(jīng)典查表法快速實(shí)現(xiàn)圖形顯示的參考程序。
　　
2.3向量圖的顯示

2.3.1設(shè)計(jì)思想

在電量檢測(cè)過程中為了方便現(xiàn)場(chǎng)查線和接線分析，需要能夠顯示三相電壓和三相電流之間的 向量圖，在電力測(cè)量中稱之為“六角圖”。

本系統(tǒng)所采用的模塊為240×128點(diǎn)陣，建立以屏面中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系，則屏面所 能顯示長度為0至64個(gè)點(diǎn)陣，相角為0至360度的矢量圖形。因此送入顯示的三相電壓和電流 的大小需要進(jìn)行一定倍數(shù)的壓縮，使其幅值變化在(0，64)范圍內(nèi)。

由于液晶屏面點(diǎn)陣與模塊的顯示緩沖區(qū)對(duì)應(yīng)(在直角坐標(biāo)下)，而需要顯示的三相電壓和三相 電流為向量，因此首先需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，而且為了滿足測(cè)量和顯示的實(shí)時(shí)性，要求轉(zhuǎn)換速 度快。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種利用查映射表轉(zhuǎn)換極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)的方法，先將整數(shù)角度0至90 度和其正弦值建立映射表插入到程序當(dāng)中，這樣就將復(fù)雜的乘除運(yùn)算簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的查表指令 ，顯著提高了轉(zhuǎn)換速度并節(jié)省了內(nèi)存。

利用三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式，可以很容易將求相角為0至360度的正余弦等效為求0至90度的正 余弦值，再利用上面的查映射表的方法就可以解決任意相角的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。由于大于255度的 相角度數(shù)需要用兩個(gè)字節(jié)來表示，在本系統(tǒng)中為了簡(jiǎn)化程序編寫和節(jié)省寄存器空間，利用設(shè) 置正負(fù)相角標(biāo)志位的方法，將相角0至360度分為±180至0兩個(gè)區(qū)間來描述。

通過上述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化，就可以得到要顯示矢量的起點(diǎn)和終點(diǎn)的直角坐標(biāo)，利用繪制直線算法 和前面提到的繪制液晶屏上已知坐標(biāo)的任意點(diǎn)的方法，就可以在屏幕上顯示出三相電壓和電 流的矢量關(guān)系圖(圖3)。

2.3.2設(shè)計(jì)思路框圖和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序

六角圖圖形顯示中顯示一組矢量信號(hào)的設(shè)計(jì)思路框圖。利用查映射表的方法大大提高 了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換速度，而且映射表分度愈密轉(zhuǎn)換精度愈高。下面給出幅值為(0，64)點(diǎn)陣長，相 角為(0，90)度的矢量極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)的參考程序，其中矢量起點(diǎn)坐標(biāo)(XSTA， YSTA)為固定點(diǎn)，因此只需求出終點(diǎn)坐標(biāo)(XEND，YEND)即可調(diào)用繪直線 子程序繪制矢量線段。

3結(jié)語

我們?cè)?ldquo;綜合電量檢測(cè)儀”中利用圖片轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的方法快速生成清晰的圖形菜單界面，利用光 標(biāo)指示位置激活菜單按鈕，從而形成了良好的圖形人機(jī)界面。在此界面下，采用查表法和整 數(shù)數(shù)字微分分析直線繪制算法，實(shí)現(xiàn)快速坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和電力測(cè)量的六角圖圖形顯示。這些方法 對(duì)于不同點(diǎn)陣大小和其他控制器的液晶顯示模塊同樣適用，如SED1335。該技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在 實(shí)際產(chǎn)品中，實(shí)踐證明效果良好。