DMF5001液晶显示器与波形显示技术

2006-05-07 15:49:40来源: 国外电子元器件

DMF5001是集控制器、驱动器、显示器为一体的薄板式点阵图形显示器。它不仅可以直接显示ASCII字符,还可以显示汉字和各种图形。DMF5001可广泛应用于各种便携式波形显示仪器,如数字存贮示波器瞬态波形存贮器等。由于液晶显示器对空间电磁辐射的干扰不敏感,且在紧凑的仪器空间中不需要专门的屏蔽保护,因而可大大简化仪器的结构和制造成本。

1 DMF5001的硬件结构及接口

图1为DMF5001的内部电路框图。它由一片160×128点的单屏结构液晶显示器NRD7353、两片行驱动器T6961B、两片列驱动器T7778A、一片控制器T6963C及8k的RAM和相关配套电路组成。由图1可以看出,外部电路与DMF5001的接口实际上就是与控制器T6963C的接口。它通过执行T6963C的内部命令来控制8k RAM的读写和显示板的显示。

DMF5001的接口引线如图1所示。其中,D0-D7为双向数据总线,WR和RD为读写控制线,CE为片选信号,C/D为命令/数据控制线。C/D控制信号可与WR、RD控制信号配合工作。当C/D=1时,系统将认为向T6963C写入的8位数据是命令,而从T6963C读出的8位数据则认为是当前T6963C的内部工作状态;当C/D=0时,系统的写入和读出均为显示数据。HALT为功耗控制端,当HALT=1时为正常工作,HALT=0时,为低功耗状态。该电路选择的是+5V(Vcc)工作电源,液晶显示板的电源VEE为-20V。DMF5001的显示对比度控制电压为Vadj=0-VEE。

DMF×××可以与8051系统直接接口。其实际接口电路如图2所示。其中,74LS138的地址译码输出信号Y6可作为DMF5001的CS控制信号,地址范围为C000H-DFFFH。同时,74LS373输出的地址线A0应接到DMF5001的C/D控制端。因此,向DMF5001写入命令和读出状态的地址为C001H,写入和读出数据的地址为C000H。

2 DMF5001显示原理及软件接口

DMF5001在显示屏上显示的内容,取决于8k RMA中预置的数据。8k RAM可分为文本缓冲区和图形缓冲区。其中文本缓冲区的每一个存贮单元对应于显示屏上的一个字符,全屏可显示16行×20列,需占用320个存贮单元;而图形缓冲区的每一个存贮单元对应显示屏上的一个8×1点阵,其全屏图形为160×240点阵,需占用2560个存贮单元。当用户向缓冲区内输入显示数据时,控制器T6963C立即从缓冲区内读出这些数据,然后将其变换为显示驱动码送到行、列显示驱动器,并在显示屏相应的位置显示字符和图形。如果实际使用的字符缓冲区大于320单元或者图形缓冲区大于2560单元,那么,可以通过改变当前显示的起始地址来实现滚屏或换页,以此来切换显示缓冲区内的各个部分内容。

控制器T6963C内含128字符的字符发生器,用户只需将字符的ASCII代码写入字符缓冲区,即可显示字符。设Y=0~15为显示屏上字符显示的行号,X=0~19为显示屏上字符显示的列号,则字符写入缓冲区的地址为:

add=home+20Y+X

式中,home为字符缓冲区的首地址。

T6963C可以对图形缓冲区内每一个存贮单元的每一位进行置位和复位,以实现图形、曲线或汉字的显示。为了在显示屏上显示一点或清除一点,需处理的图形缓冲区单元的地址为:

add=home+20Y+INT(X/8)

该存贮单元应置位或复位的位为:

bit=7-mod(X,8)

其中,Y=0~127为显示屏上点的行号,X=0~159为显示屏上点列号。

DMF5001的文本和图形可以分别显示,也可以重叠同时显示。DMF5001的命令集共有10条命令,简述如下:

(1)指针设置命令。该命令用于设置游标指针、外部字符发生器的地址指针以及显示数据的地址指针;

(2)首地址和显示列宽设置命令。用来设置文本和图形缓冲区的首地址和显示宽度;

(3)显示模式设置命令。用于设置文本与图形的“与”、“或”、“异或”等显示方式。

(4)显示控制命令。主要控制文本、图形、游标的显示或关闭;

(5)游标图案选择命令。通过该命令可选择一线光标至八线光标;

(6)数据读写命令。每次读出或写入一个数据,地址自动递增、递减或不变;

(7)数据连续读写命令。可以连续读出或写入数据,地址自动递增;

(8)屏幕数据读出命令。用于读出显示屏上各种逻辑组合的数据;

(9)屏幕拷贝命令。通过该命令将显示屏上的一行显示数据写入到图形缓冲区中;

(10)位操作命令。通过该命令并利用屏幕像素的组合来显示图形。

应当说明:在各种命令输入或数据读写之前,需要读出和判断T6963C的状态字。只有状态字中相应的位所指示的状态为“允许”或“就绪”时,才能进行相应的操作。某些命令需要带有数据,如地址指针的设置、数据的读写等,这些命令需要先输入数据,后输入命令。若为双字节数据,则先输入低字节,后输入高字节。

在DMF5001型薄板式液晶图形显示器上电以后,系统应首先需要对T6963C进行初始化。其初始化流程如图3所示,每一步的命令已在图中标出。命令所带的数据可根据显示需要来决定。在上电或显示过程中,一般都需要清屏,其方法是向文本和图形缓冲区内写满数据00H。

3 点阵图形显示器的波形显示技术

DMF5001点阵图形显示器是利用显示屏上像素点的显示或清除来表示图形的。在采样数据的波形显示时,每一个采样数据在显示器上表现为一个像素点,而该像素点对应于图形缓冲区某一单元的某一位。

数据波形的显示通常有三种方式:直接点显示、矢量内插显示,正弦内插显示。根据不同的情况选用相应的显示方式。

数据波形显示的质量与模拟信号采样频率有关。对于一定频率f0的模拟信号波形,为了在采样后能够足够精确地显示出来,需要选用足够高的采样频率fs,而fs的选取又与其所采用的显示方式有关。fo、fs和显示方式的关系定义如下:

fs=Kfo

在直接点显示时,K=25,脉冲内插显示时,k=10,正弦内插显示时,K=2.5。

可见,不同的显示方式所需要的采样频率相差很大。反之,若采样频率fs一定,则不同的显示方式所限定的最高输入信号频率也相差很大。

3.1 直接点显示

直接点显示是一种虚线显示方式,它简单地将各数据点按照其时间顺序和幅值的大小摆放在显示屏上,该方式的显示速度很高,与波形的形状无关,适用于多个波形的同时显示和快速换屏的情况。

直接点显示对于规则的周期信号,大约需要每周期25点才能较好地显示该信号。而每周期25点的直观感觉已经能够足够精确地表示波形原形了。但如果每周期取样点较少,或者是非周期的瞬态信号,则直接点显示容易产生难以辨认或视觉混淆现象。而当信号变化较快且幅值较大时,由于采样点相对较少,该方式将使得波形不连续;同时也不容易辨认波形细节。

3.2 矢量内插显示方式

矢量内插方式又称为线性内插方式,即高级编程语言中常用的“LINE”命令所描绘的曲线方式。它将点显示方式中的各个数据点用直线连接起来,从而能够使曲线具有连贯和动态感觉,这样,就避免了单个数据点的丢失和数据密集时的视觉混淆现象,从而大大地改善了视觉效果。

矢量内插方式显示瞬态信号时,不容易感觉到显示误差的存在。但实际上,由于是用直线代替曲线,因此,当采样率较低且曲线曲率较大时,就会产生较大的显示误差。

3.3 正弦内插显示方式

正弦内插显示方式对正弦波输入信号非常有效,它可以从低至每周期2.5个点的采样序列中满意地恢复原始信号。

正弦内插显示的理论基础是采样的内插公式:

式中,Δ为采样的时间间隔。

从该公司可以看出,连续函数x(t)可以由它的采样值x(Δn)来表示。

在实际计算机内插显示的数据点时,可用量化的A/D采样数据x(n)代替内插公式中的模拟采样值,其内插计算点数的多少由所需的显示精度决定。由于采样序列只能为有限长度,所以,内插卡的求和范围应限制在计算点(-m,m)左右的区间内,由此产生的x(t)幅值误差为:

Δy≈1(πm)

因此,当m>30时,显示精度优于1%。

图4为每周期采样5点的正弦波。图4(a)是矢量内插显示的波形,图4(b)为正弦内插显示的波形,而内插后每周期25个显示点,计算求和的长度为m=50。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/control/200605/1735.html
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