單片機(jī)在特殊液晶顯示器驅(qū)動板中的應(yīng)用

1、單片機(jī)在特殊液晶顯示器驅(qū)動板中的應(yīng)用趙明徐科軍盛磊陳智淵(合肥工業(yè)大學(xué)自動化研究所合肥230009摘要開發(fā)特殊液晶顯示器驅(qū)動板,實現(xiàn)將V GA信號轉(zhuǎn)換成符合液晶屏?xí)r序的數(shù)字信號的功能。該板由單片機(jī)、FPGA和其它器件組成。單片機(jī)測試輸入信號的頻率,以確定L CD的分辨率;設(shè)置FPGA和AD的寄存器,以控制它們工作。該板已通過高低溫的實驗測試,并投入使用。關(guān)鍵詞單片機(jī)液晶顯示器驅(qū)動板V GAAppl ica tion of M CU to LCD D r ive Board for Spec i a l UsesZhaoM ingXu KejunShengL eiChen Zh iyuan(In

2、stitu tion of A u to m a tion,H ef ei U n iversity of T echnology,H ef ei230009,Ch inaAbstractA L CD(liquid crystal disp laydrive board fo r the special uses w as developed to realize the transfo r2 m ati on from V GA signal to the digital signal acco rding to the L CD ti m e sequence.T h is board c

3、onsists of a M CU (m icro contro l unit,a FPGA(field p rogramm ed gate arrayand o ther components.T he M CU detects the fre2 quencies of input signals to determ ine the reso luti on of L CD,and sets the registers of FPGA and AD(analog to digital conversi onto contro l their operati ons.T he board w

4、as tested successfully by the low and h igh tempera2 ture experi m ents,and put into services.Key wordsM CUL CDD rive boardV GA1引言液晶顯示器由于其重量輕、體積小、能耗低、無輻射等特點(diǎn),正在特殊裝備,例如工業(yè)和軍事裝備中得到應(yīng)用。但是,普通的液晶顯示器驅(qū)動板均由商業(yè)級的集成電路芯片組成,其溫度范圍約為070,不能滿足工業(yè)和軍用溫度指標(biāo)(-4085的要求。為此,作者采用工業(yè)級的單片機(jī)和FPGA研制成功了特殊液晶顯示器驅(qū)動板。這里首先介紹驅(qū)動板的系統(tǒng)組成和工作原理,然后重

5、點(diǎn)闡述了單片機(jī)軟件實現(xiàn)。最后,高低溫測試實驗結(jié)果證明單片機(jī)程序穩(wěn)定。2系統(tǒng)組成和工作原理211系統(tǒng)組成該驅(qū)動板主要由Ph ili p s公司的P89C668單片機(jī)、AD9883A、FPGA、 I2CROM和鍵盤等器件組成,其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖212工作原理在該系統(tǒng)中,V GA模擬信號輸入到AD9883A芯片。AD9883A將V GA信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,同時輸出行同步信號和場同步信號。紅、綠、藍(lán)三路數(shù)字信號和同步信號輸入到FPGA,FPGA將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成符合液晶屏?xí)r序的數(shù)字信號,送給液晶屏顯示。3單片機(jī)軟件實現(xiàn)311軟件流程軟件流程如圖2所示。第26卷第8期增刊儀器儀表學(xué)報2

6、005年8月圖2單片機(jī)程序流程圖312VGA信號屬性檢測不同分辨率的V GA信號產(chǎn)生不同的行、場同步信號,單片機(jī)通過檢測輸入信號,獲得信號屬性信息。單片機(jī)用內(nèi)部的定時器 計數(shù)器T0、T1、T2檢測輸入信號中的行、場同步信號的頻率。在檢查行頻時,T0和T2作為計數(shù)器,T0計行頻脈沖,T2計機(jī)器周期。T0的計數(shù)初值設(shè)為500,T0和T2同時計數(shù)。當(dāng)T0計數(shù)500結(jié)束時,產(chǎn)生中斷,停止T2。讀取T2計數(shù)值,用這個值乘以T2計一個數(shù)的時間,就得到計500個行頻脈沖所用的時間,計算公式為:T500=(TH23256+TL2 2000000(1式中:T500表示計500個行頻脈沖所用的時間, TH2表示計

7、數(shù)器T2高8位,TL2表示計數(shù)器T2低8位。2000000是T2的計數(shù)率(P89C668設(shè)置在6時鐘模式,在12M晶振下T2的計數(shù)率為fo sc 6。行同步信號頻率計算公式為:f h=1 (T500 500(2式中:f h表示行同步信號頻率。如果行頻信號發(fā)生變化,還要檢測出場頻信號,才能最終確定信號屬性。把T2作為內(nèi)部定時器,T1作為計數(shù)器。T1和T2同步。得到的計數(shù)值經(jīng)過換算可以得到行場頻率。行場同步信號頻率計算公式為:f v=TL1 定時時間(3式中:f v表示場同步信號頻率,TL1表示計數(shù)器T1低8位。場同步信號只有幾十赫茲,所以只用計數(shù)器T1的低8位,就可滿足需要。然后,根據(jù)行場頻率,

8、查表得到信號的分辨率和刷新頻率。313I2C總線實現(xiàn)31311I2C總線程序設(shè)計I2C模塊程序包括:申請總線、發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)、向有子地址器件發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)、向有子地址器件讀取多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)四個基本功能函數(shù)。這四個函數(shù)可以實現(xiàn)對I2CROM和AD9883A讀寫。31312I2CROM讀寫單片機(jī)程序中存有對應(yīng)于各個信號屬性的基本設(shè)置,但用戶還需要能手動調(diào)整。為了保證調(diào)整后的設(shè)置不丟失,用I2CROM來保存。I2CROM中分為出廠設(shè)置區(qū)和用戶設(shè)置區(qū)兩個部分。產(chǎn)品出廠時,專業(yè)人員可通過鍵盤密碼進(jìn)入出廠調(diào)整菜單,將調(diào)整后的各個設(shè)置值保存到出廠設(shè)置區(qū)。系統(tǒng)運(yùn)行過程中,普通用戶可根據(jù)個人需求調(diào)整顯示效果,再將各個設(shè)置值保存到用戶設(shè)置區(qū)。單片機(jī)把基本設(shè)置、出廠設(shè)置、用戶設(shè)置疊加就得到最終設(shè)置,用這個最終設(shè)置來設(shè)置AD和FP2 GA。系統(tǒng)斷電后,寄存器的值仍然能夠保存在I2CROM中。4結(jié)論驅(qū)動板在國家級顯示工程研究中心,用恒溫箱做了溫度測試。測試分為低溫啟動實驗和溫度劇變實驗兩種。前者將驅(qū)動板放入在-40的恒溫箱中2h后啟動,看是否能夠正常啟動