图形液晶显示模块G121C在等离子体激励源中的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇图形液晶显示模块G121C在等离子体激励源中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：为了方便地研究等离子体激发过程的优化及控制，设计了等离子体激励源的液晶显示系统。结合图形液晶显示模块g121c与C8051F020，实现了系统相应的硬件电路和控制程序。结合G121C中集成液晶控制器SED1335的丰富指令系统，可以实现图文混合显示，并进行波形的平滑滚动。从而实现等离子体激励频率、功率、反射系数和驻波比等的动态显示，为等离子体激发的研究以及应用研究建立了良好的人机界面。
关键词：G121C;C8051F020;SED1335;图文混合显示
中图分类号：TN609 文献标识码：B
文章编号：1004373X(2008)0118704オ
Application of Liquid Crystal Model G121C on Plasma Exciting Source
XU Lingfei1,WANG Shiqing1,CHEN Xue2
(1.Engineering&Technical College,Chengdu University of Technology,Leshan,614007,China;
2.Sichuan Public Security Fire-fighting Corps,Chengdu,610072,China)
オ
Abstract：To study the optimizing and controlling of plasma exciting expediently,we design a liquid crystal display system of the plasma exciting bining the liquid crystal model G121C and C8051F020,we realize the corresponding hardware circuit and controlling program.With the G121C′s integrated liquid crystal controller SED1335,the system can display Combing tex-graphics and can scroll the wave smoothly.Accordingly we achieve the display of voltage,temperature,reflectance and standing wave ratio of the plasma exciting source dynamically.With this system,we establish a favorable human-machine interface for the study of the plasma exciting and the application.
Keywords：G121C;C8051F020;SED1335;combining text-graphics displaying
オ
1 引 言
随着微电子技术的飞速发展，现代的测量仪器、仪表都向智能化、微型化、低功耗化方向发展,对此，用液晶显示器模块（LCM）来显示系统信息及其动态变化波形。他可实现边采集边显示，动态实时显示的功能。实现了信号记录设备的智能化、微型化、低功耗化。
为方便地研究等离子体激发过程的优化及控制，设计了一个等离子体激励源的液晶显示控制系统，给出了系统整体结构和主要部分的具体实现过程。通过本系统，可以直观明了地观察等离子体激发长度随激发频率和馈入功率的变化过程,并实时显示激发系统的频率、功率、反射系数和驻波比等重要信息。
2 系统硬件简介
2.1 液晶显示模块
G121C[1]是一款128×128点阵，STN灰模自带白色EL背光，自带液晶显示控制器的液晶显示模块。G121C内部主要由128×128全点阵液晶显示屏、SED1335[2]液晶控制器、行列驱动器、电压产生控制单元显示RAM和EL背光片组成,其内部组成如图1所示。
G121C内部的液晶显示控制器液晶显示模块的核心部分，在此主要介绍液晶显示控制器SED1335的特点及其功能：
其特点有：
具有较强功能I/O缓冲器；
指令功能丰富；
4位数据并行发送，最大驱动能力为640×256点阵。
2.2 单片机
C8051F020 l[3]是完全集成的混合信号系统级(SoC)芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令完全兼容,主要有以下一些特征：
高速流水线结构的8051兼容的CIP-51 内核可达25 MIPS；
真正12 位100 ksps 的8 通道ADC 带PGA和模拟多路开关;
两个12 位DAC 可编程更新时序;
全速非侵入式的在系统调试接口片内；
64 kB可在系统编程的FLASH存储器；
4 096+256=4 352 B片内RAM；
可寻址64 kB地址空间的外部数据存储器接口。
C8051F020内部集成了数据采集系统中所需要A/D、D/A转换器，UART、I2C、SPI通信接口，温度测量器等部件。选用C8051F020可以提高数据采集系统的集成度、可靠性并控制整体成本。
3 SED1335内部结构
SED1335由接口部、控制部、驱动部3部分硬件组成[2]：
3.1 接口部
SED1335接口部分由指令输入缓冲器、数据输入缓冲器、数据输出缓冲存器组成，可随时接收MCU的访问，并按内部时序及时地将MCU发来的指令和数据传输就位。接口部设置了两种MCU时序，可分别适配8080系列和M6800系列的MCU。
3.2 控制部
SED1335控制部是SED1335的核心。他由振荡器，功能逻辑电路，显示RAM管理电路，字符库管理电路以及产生驱动时序的时序发生器组成,振荡器可工作在1~10 MHz范围内。SED1335能在很高的工作台频率下迅速地解译MCU发来的指令代码，将参数置入相应的寄存器内，并触发相应的逻辑功能电路运行。控制部可以管理64 kB显示RAM，管理内藏的字符发生器及外扩的字符发生器CGRAM或EXCGROM。
3.3 驱动部
SED1335驱动部具有各显示区的合成显示能力，传输数据的组织功能及产生液晶显示模块所需要的时序。SED1330向液晶显示模块传输数据的方式为 4位并行方式。
4 SED1335显示特性
4.1 文本显示特性
具有此特性[2]的显示,RAM区专用于文本方式显示,在该显示RAM区中每个字节的数据都认为是字符代码。SED1335将使用该字符确定字符库中字符首地址，然后将相应的字模数据传送到液晶显示模块上。文本显示RAM的一个字节对应显示屏上的8×8点阵。
4.2 图形显示特性
具有此特性的显示RAM区专用于图形方式显示。在该显示RAM区中每个字节的数据直接被送到液晶显示模块上，每个位的电平状态决定显示屏上一个点的显示状态，“1”为显示，“0”为不显示。所以图形显示RAM的一个字节对应显示屏的8×1点阵。SED1335中专有一组寄存器来管理这两种特性的显示区，SED1335可以单独显示一个显示特性区，也可以两个特性的显示区通过某种逻辑关系合成显示。这些显示方式及特征的设置都是通过软件指令设置实现的。
4.3 字符发生器
SED1335管理内藏字符发生器CGRAM，在此字符发生器内固化了160种5×7点阵字符的字模。SED1335还能外扩字符发生器,这种外扩字符发生器可用RAM 区开辟的CGRAM，也可用EPROM固化字库来取代SED1335内部字符发生器。由于SED1335仅能8位字符代码，所以一次最多只能显示及建立足点256种字符。在SED1335的字符表中给出了内部字符和外扩字符发生器内的全部内容,同时给出了外扩字符发生器的字符代码范围：80H~9FH和E0H~FFH共64种。
根据以上所介绍的显示特性，我们可以进行文本、图形单独显示和文本、图形混合显示,并根据的需求，实现不同的复杂显示功能。
5 SED1335指令集
SED1335有13条指令[2]，如表1所示。多数指令带有参数，参数值由用户根据所控制的液晶显示模块的特征和显示的需要来设置。
MCU把指令代码写入指令输入缓冲器内（即A0=1），指令的参数则随后通过数据输入缓冲器（即A0=0）写入。带有参数指令代码的作用之一就是选通相应参数的寄存器，任一条指令的执行（除SLEEP IN，CSRDIR ，CSRR 和MREAD外）都产生在附属参数的输入完成之后。当写入一条新的指令性时，SED1335将在旧的指令性参数组运行完成后等待新的参数的到来。MCU可用写入新的指令的方式来结束上一条指令参数的写入,此时已写入的新参数与余下的旧参数有效期地组合成新的参数组，需要注意的是,虽然参数可以不必全部写入，但所写的参数顺序不能改变，也不能省略。
6 硬件电路
图2中JP1 ADP05V24是电压升压器，5 V输入,24 V输出，通过调节可调电阻器R3，其输出用以实现液晶显示器显示对比度的调节;
JP2为G121C外部接口，实现与C8051F020及其他控制部件的连接;
JP3为一自制电压逆变器，可产生一交流电压输出，用于驱动G121C自带的EL背光片;
LCMSingals为C8051F020控制G121C的控制线，可与任意一个I/O端口的5个引脚连接;
DATA[0..7]为C8051F020与G121C数据交换的数据线,选用C8051F020的P3口。
在进行MCU与G121C的连接时应注意以下几点：
MCU和G121C接口之间的电压匹配；
G121C复位电路的设计；
G121C对比度电路的设计；
G121C负压和背光驱动电压电路的设计。
由于G121C接口的标准驱动电压为5 V而C8051F020并口的标准输出电压为3 V，因此，应将C8051F020并口的输出方式设置为漏极输出[3],并在MCU并口与G121C连接处加上上拉电阻以提升MCU的输出电压驱动能力，上拉电阻的阻值为10 kΩ。
G121C的复位信号的电平为低电平有效，而且复位信号在低电平停留时间要大于200 μs，为了方便控制，对复位信号的时间控制放在软件中实现。复位电路将SED1335内部电路复位，重新启动工作要重新执行程序的SYSTEM SET指令。
7 软件设计
数据采集系统设计要求能在液晶模块上实时显示频率、功率等一些关键参数和动态实时显示变化波形。对此，根据SED1335控制器的特点，我们采用文本和图形异或混合显示的方式。在文本区显示相关的参数，图形区进行波形的动态实时显示。
SED1335控制采用间接控制的方式，系统上电后首先初始化SED1335，然后进行一列显示工作，液晶显示程序流程图如图3所示，SED1335初始化程序流程如图4所示。
对于汉字和数字的显示比较简单，用专用的软件将所需汉字的字模提取出来，然后在SED1335存储区建立字库，在需要时只需调用相应的字模代码即可。一个字模代码代表8×8的点阵，字库中的第一个字模代码为80H，依次加1。汉字字模为16×16的点阵，以文本方式显示，这样一个汉字有4个代码，根据个人爱好编写相应的字模写入顺序，在此的写入顺序为上-下-左-右。
在编写软件的过程中，将重点放在频率、功率等波形动态显示上。SED1335的指令丰富，功能强大，而且有64 kB的存储器。因此，通过合理组合相应的指令即可轻松实现波形的实时滚动显示。由于波形起伏比较大，在进行相应的画线时，不能简单地只进行描点，应将两点之间的显示存储区添“1”，这样就可以实现大起伏波形的逼真显示。在进行波形平滑滚动时，组合SCROLL和CSRW指令进行不断的操作，本程序将图形显示区在1000H~B000H之间的存储区进行循环滚动。中间加入相应的清零程序，在此设置为在滚过128×16的存储区时进行一次清零，因此在循环区的两端应分别留出一个128×16的存储区域。
程序采用C51[5]编写，模块化设计，实现了显示程序的方便调用。对于C8051F020对G121C控制的低层程序，根据系统硬件连线的不同可以灵活改变。
系统中液晶显示所用到的控制子程序列举如下：
/*延迟子程序*/
void LCDdelay(int delay)
{
int i;
for(i=0;i
nop_();
}
/*写指令子程序*/
void
LCDWrCommand(char Command)
{
CS=0;
A0 = 1;
P3 = Command;
LCDdelay(5);
LcdWr = 0;
LcdRd = 1;
LCDdelay(5);
LcdWr = 1;
LCDdelay(5);
CS=1;
}
/*写数据子程序*/
void LCDWrData(char Data)
{
CS=0;
A0 = 0;
P3 = Data;
LCDdelay(5);
LcdWr = 0;
LcdRd = 1;
LCDdelay(5);
LcdWr = 1;
LCDdelay(5);
CS=1;
}
/*SED1335初始化子程序*/
void LCDInitialize(void)
{
unsigned int i;
/*LCD SYSTEM SET系统设置命令*/
LCDWrCommand(0x40);
LCDWrData(0x30);
LCDWrData(0x87);
LCDWrData(0x07);
LCDWrData(0x0f);/*显示域长度为128dot */
LCDWrData(0x40);/*确定液晶工作频率 */
LCDWrData(127);/*显示屏高度为127dot */
LCDWrData(16);
LCDWrData(0);
/* LCD SCROLL显示区设置命令 */
LCDWrCommand(0x44);
LCDWrData(0x00);/*显示1区对应的显示RAM起始低8位地址 */
LCDWrData(0x00);/*显示1区对应的显示RAM起始高8位地址 */
LCDWrData(128); /*显示1区占用128个dot行 */
LCDWrData(0x00);/*显示2区对应的显示RAM起始低8位地址 */
LCDWrData(0x10);/*显示2区对应的显示RAM起始高8位地址 */
LCDWrData(128);/*显示2区占用128个dot行 */
LCDWrData(0x00);LCDWrData(0xb0);
LCDWrData(0x00); LCDWrData(0x00);
/* 水平卷动,初始化时必须清零 */
LCDWrCommand(0x5a); ；
LCDWrData(0x00);
/* 各个显示区的合成方式*/
LCDWrCommand(0x5b);
LCDWrData(0x09);/*参数:显示方式为两屏图文叠加 */
/* 打开显示*/
LCDWrCommand(0x59);
LCDWrData(0x56);
/* 光标自动向右增一*/
LCDWrCommand(0x4c);
/* 设定光标位置命令 */
LCDWrCommand(0x46);
LCDWrData(0);/*从0000位置开始 */
LCDWrData(0);
/* 清第一显示区*/
LCDWrCommand(0x42);/*允许MCU连续地把显示数据写入显示区内命令 */
for(i=0;i
LCDWrData(0x20);
/* 设定光标位置命令 */
LCDWrCommand(0x46);
LCDWrData(0x00);/*从1000位置开始 */
LCDWrData(0x10);
/* 清第二显示区*/
LCDWrCommand(0x42);
for(i=0;i
LCDWrData(0x00);
}
以上程序经测试，运行可靠，可以作为显示程序设计的参考。
8 结 语
在实际测试中程序运行顺利，汉字、波形的显示和平滑滚动达到预期的要求。该单片机液晶显示模块系统在等离子体激励源中得到了良好的应用,也可以满足工业控制、监控和智能仪表等系统对图形界面显示的要求，有着良好的应用前景。
参 考 文 献
［1］Seiko Instruments Inc.Liquid Crystal Display Module G121C00P00C/G121CB1P00C User′s Manual.2001.
［2］Seiko Epson Corporation.SED1335 Series LCD Controller ICs Technical Manual.2001.
［3］潘琢金，施国君.C8051Fxxx高速SoC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社，2005.
［4］李宏，张家田.液晶显示器件应用技术[M].北京:机械工业出版社，2004.
［5］徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言C51 Windows环境编程与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社，2001.
［6］李维，郭强.液晶显示应用技术[M].北京:电子工业出版社，2000.
［7］王幸之，王雷，翟成.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2002.
作者简介 徐灵飞 1981年出生,河南新乡人,助教,工学硕士。主要研究方向为现代应用电子、嵌入式系统应用。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”