彩色液晶模块的图文与曲线显示方法

摘  要： 为了使低端MCU获取高性能的实时监视界面，研究了基于彩色液晶模块的字符串、静态与动态图像的显示方法。以微控制器为核心，采用8 bit总线方式开发了彩色TFT液晶模块的智能仪表界面。在论述图像转换像素矩阵原理的基础上，研究了图文混合显示的方法和实现步骤，建立了测量参数与显示模块像素之间的坐标转换关系，并且利用滚屏刷新的方法实现实时曲线的动态显示。用实例验证了文本、图形和实时曲线显示方法的可行性。
关键词： 智能仪表；微控制器；彩色液晶显示模块；图文显示；实时曲线
       传统的单色智能仪表升级成彩色界面显示时，彩色显示字符和图像的方法与单色不同，且单色显示时所用的8 bit数据总线与低端MCU难以完成彩色液晶显示，以至于有时必须重新设计电路，严重增加了升级产品的成本。另外，智能仪表工作时，往往要求实时曲线动态显示以便监视设备的工作情况。因此，如何设计友好的人机交互界面的问题日渐突出。
     本文以微控制器STC12C5A16S2为核心，使用OCM480272T430液晶模块开发了基于彩色TFT液晶模块的智能仪表界面。在研究彩色图像转换像素矩阵的原理基础上，采用8 bit总线方式实现了静态与动态图像的显示，可以达到16 bit真彩色的图像显示效果。另外还研究了中西文混合字符串的显示方法。为了更有效地对数据实时性监控，研究了实时曲线的动态显示和刷新方法。并用实例验证了方法的可行性。
1 MCU与彩色液晶显示器的接口设计
1.1 MCU的选择
     STC12C5A16S2是宏晶公司推出的一款高性能增强型51系列微控制器，它以单时钟/机器周期(1T)模式运行，指令系统与传统8051完全兼容，但运行速度是8051的8～12倍。其I/O口兼容传统8051的准双向口/弱上拉模式，同时增加了强推挽/强上拉、单输入/高阻、开漏等模式，系统设计时，用户可以根据需要对I/O模式设定[1]。传统的智能仪表中MCU主要以C51系列单片机为主，STC12C5A16S2丰富的硬件资源、高速运算性能，向下可以兼容传统低端51系列单片机，向上可以支持智能仪表功能扩展。其良好的性价比，可以满足各种智能仪表核心升级的要求。
1.2 OCM480272T430-1B彩屏显示模块
     OCM480272T430-1B是一款480×272的TFT彩屏LCM，采用RA8870控制器，支持2D引擎与几何图形加速的文字、图像以及图文混合模式，仅对寄存器操作就可以绘制直线、矩形以及圆。该模块内置有CGROM可显示ISO8859-1/2/3/4字形，外挂字库可显示中文繁、简字体。OCM480272T430提供GB-2312及BIG-5编码的16×16点阵字库，内嵌多种文本显示效果处理，例如：1~4倍的水平和垂直方向的独立放大，90°、180°、270°文字旋转显示功能。另外，该模块提供文字光标和32×32像素的图形光标功能[2]。在OCM480272T430 LCM内部，RA8870控制器直接通过DMA方式[3]，不需要MCU读取显存资料，显示速度快、画面流畅，不会产生拖影、“瀑布”等现象干扰，为实时数据显示提供了实时刷新速度，图像可靠。此外，模块本身的文字、图形处理功能可以有效地简化代码，使在应用系统中选择小容量的MCU实现图文混合的实时数据显示成为可能。因此，OCM480272T430-1B适合用于仪表数值监视和曲线显示。
1.3 MCU与LCM的接口设计
     MCU与LCM的接口电路如图1所示。LCM以8 bit数据总线模式与MCU的P0口相连，此时，P0口作为传输数据的输入/输出口，P2.0~P2.5以及P3.2、P3.3作为MCU与LCM的联络控制信号。在系统中，P0口设置为准双向口模式。