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标题: 矿井下通讯控制系统的人机接口模块的设计 [打印本页]

作者: 520503    时间: 2014-3-10 17:57     标题: 矿井下通讯控制系统的人机接口模块的设计

关键字:井下通讯   人机接口   SG320240FPD  LPC2292  
  为了满足矿用通讯控制系统操作的易用性,主控制器的人机界面设计是本次设计的一个重点。人机界面设计包括控制器面板的设计及各个接口布局的设计,设计不但要保证电气性能,还要考虑整体美观性、现场操作和安装的方便性,最终确保系统整体的功能性和美观性的完美统一。由于大屏幕的彩色液晶显示器都需要高压背光电路,不能满足本质安全的要求。因此本系统的控制器采用320x240点阵的液晶显示器,其背光电路采用高亮LED,驱动电压低,满足本质安全要求。

  用户界面采用全中文的图形化界面,并具备如下特点:1)操作方式简单,一般人员即可操作;2)弹出式的故障提示界面;3)所有提示和状态显示均使用中文。

  1 液晶显示模块

  由于本设计中LPC2292微处理器的I/O端口要完成键盘输入、LED指示输出、LCD屏幕控制等很多功能,为了节约I/O资源,很多功能都采用了对微处理器I/O端口分时复用的方法,这样在不影响系统整体性能的基础上充分地利用了有限的资源。为了实现LPC2292的D0~D15端口对键盘、LED指示输出、LCD屏幕控制等多种功能的分时输入/输出操作,对于键盘输入的读取,采用了Altera公司的CPLD芯片EPM7128作为以上器件的数据传输控制通道。

  由于目前最常用的单色LCD控制器SED1335的数据传输速度相对于LPC2292显得十分缓慢,经过初期的计算和实际测量,刷新一屏320x240点的图片最快需要130ns左右,故EPM7128对LCD模块还起到数据缓冲译码的作用。

  对于常用的LCD,由于它的引线较多,如果直接由CPU去控制LCD的显示,会造成CPU负担过重,用户使用起来很不方面。为了解决这种矛盾,本课题运用北京三春晖电子科技发展有限公司出品的液晶显示模块——SG320240FPD。SG320240FPD显示模块将LCD液晶显示驱动电路和分压电路集成在一块板子上,是一种集显示、控制与驱动为一体的显示器件,很好地解决了CPU的负担问题。中文液晶显示模块SG320240FPD可实现汉字、ASCII码、位图形的同屏显示。液晶显示模块方框图如图1所示。


  SG320240FPD液晶的核心器件是SED1335控制器芯片。SED1335是SEIKO EPSON公司出品的液晶显示控制器,其具有较强功能的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640x256点阵。

  从图1可以看出,DB为数据总线,可以直接连在CPU数据总线上;CS为片选信号,低电平有效;AO为I/O缓冲器数据选择信号,为1时写指令代码或读数据,为0时,写数据或读状态字;RD、WR分别为读操作信号和写操作信号,低电平有效。LPC2292的控制信号通过EPM7128采用I/O设备访问形式控制液晶控制器SED1335。然后,SED1335通过SEG驱动器向液晶显示器提供显示数据,通过COM驱动器向液晶显示器提供行扫描信号。在COM和SEG的配合下,实现RAM矩阵内容的液晶显示。

  驱动器模块是专用芯片与液晶显示器的接口,其作用是提高驱动能力、实现偏压极性的转换。它包括COM驱动器、SEG驱动器及COM的移位寄存器。

  COM驱动器由控制电路、电压变换电路、电压选择电路、COMS驱动电路等子模块组成。COM移位寄存器与COM驱动器相配合,向液晶显示屏提供行扫描信号。COM移位寄存器实现0行~31行行扫描,电压变换电路和电压选择电路实现行驱动,控制电路实现对COM Driver的控制,CO-MS独立完成第32行扫描。

  SEG驱动器闱向液晶显示屏提供显示数据,该模块由控制电路、电压变换电路和电压选择电路实现对显示数据锁存电路输出RAM数据的驱动。

  2 LCD7920的硬件驱动

  由于LCD7920的控制器SED1335和LPC2292的外部总线连接时没有采用直接连接的方式,而是采用了通过可编程逻辑器件扩展I/O口进行间接连接的方式,SED1335的基本操作需要专门编写相应的操作函数,包括液晶屏复位函数、写指令代码、写数据或参数、读命令地址、读数据或参数和SED1335_write函数(写一条完整的指令)。

  从软件角度看,SED1335需要的控制信号包括:复位信号RST、读信号RD、写信号WE、地址信号A0(命令或数据方式控制)、片选信号AEN和数据信号D0~D7。其中,RST、RD、WE、A0和CS信号由CPLD扩展的输出端口LCD_CMD控制,D0~D7由CPLD扩展的双向端口LCD_DATA控制。另外,为了控制数据信号LD0~LD7的方向,还在CPLD内部设置了DataOut信号。当DataOut=0时数据由CPU通过LCD_DATA向SED1335输入;当Data-Out=1时SED1335通过LCD_




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