LCD在礦用保護(hù)器中的應(yīng)用

白延敏

（正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 南京 211106）

0 引言

隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展，LCD(液晶顯示器)模塊已成為家電、工業(yè)控制儀器儀表和其他電子產(chǎn)品的重要組成部分。礦用電力綜合保護(hù)器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)保護(hù)器)就是一款利用LCD顯示中文圖形操作界面的儀器，它是煤礦電力開(kāi)關(guān)專(zhuān)用的多功能綜合保護(hù)裝置，放在礦井下，對(duì)下屬電網(wǎng)和設(shè)備起到綜合保護(hù)作用。雖然此保護(hù)器是裝在隔爆型高壓配電裝置內(nèi)使用的，但由于其應(yīng)用環(huán)境比較惡劣，LCD的顯示還是會(huì)受到一定的影響，所以選擇一個(gè)高效，穩(wěn)定的傳輸方式是很必要的。保護(hù)器采用LPC2292作為核心處理器，本文主要闡述了LPC2292控制LCD顯示的串/并行兩種傳輸模式，討論了兩種接口的電平匹配問(wèn)題，給出了LCD部分顯示技巧和常見(jiàn)問(wèn)題，分析了液晶顯示器件串/并行工作時(shí)序以及給出了LCD與LPC2292連接的串行接口電路。

1 OCMJ4＊8C液晶顯示模塊的主要特點(diǎn)及引腳定義

OCMJ4*8C液晶顯示模塊是金鵬電子有限公司生產(chǎn)的C系列液晶顯示器產(chǎn)品中的一款，其主要特性如下：1）OCMJ4*8C液晶顯示模塊可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型及圖形；2）OCMJ4*8C液晶顯示模塊提供三種控制接口，分別是8位微處理器接口，4位微處理器接口及串行接口[1]；3）OCMJ4*8C 液晶顯示模塊具有上/下/左/右移動(dòng)，當(dāng)前顯示屏幕及清除屏幕等命令；4）OCMJ4*8C液晶顯示模塊使用+5V單電源，同時(shí)由模塊內(nèi)部提供顯示驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)，該模塊還具有LED背光源。

OCMJ4*8C液晶顯示模塊的引腳說(shuō)明如表1所列[1]。從表中我們可以看出，串/并行模式的選擇是通過(guò)15號(hào)引腳PSB上信號(hào)的高低來(lái)控制的，在名稱(chēng)欄中用括號(hào)表示的是串行模式下的控制線，數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘信號(hào)線。

表1 OCMJ4＊8C液晶顯示模塊的引腳說(shuō)明

2 OCMJ4＊8C液晶顯示模塊串/并行傳輸模式設(shè)計(jì)

2.1 OCMJ4*8C液晶顯示模塊并行傳輸模式及時(shí)序圖

由前面介紹的OCMJ4*8C液晶顯示模塊的特征可知，此模塊提供兩種并行控制接口，分別8位和4位微處理器接口。當(dāng)PSB腳接高電位時(shí)，模塊將進(jìn)入并行模式，在并行模式下可由功能指令對(duì)DL置1或置0來(lái)選擇8位或4位接口，主控制系統(tǒng)將配合(RS,RW,E,DB0…DB7)來(lái)達(dá)成傳輸動(dòng)作。

2.2 OCMJ4*8C液晶顯示模塊串行傳輸模式及時(shí)序圖

當(dāng)PSB引腳接低電位時(shí)，模塊將進(jìn)入串行模式。串行數(shù)據(jù)傳輸分3個(gè)字節(jié)完成：第1個(gè)字節(jié)為串口控制格式，發(fā)送格式為11111RW RS 0，其中串口控制格式中的RW為數(shù)據(jù)傳送方向控制，高電平1表示數(shù)據(jù)從液晶顯示器件LCD到微處理器，低電平0表示數(shù)據(jù)從微處理器到液晶顯示器件LCD。串口控制格式的RS為數(shù)據(jù)類(lèi)型選擇：高電平1表示發(fā)送的數(shù)據(jù)是要顯示數(shù)據(jù)，低電平0表示發(fā)送的數(shù)據(jù)是指令。下面的數(shù)據(jù)或指令將被分為2個(gè)字節(jié)來(lái)串行傳送或接收。數(shù)據(jù)或指令的高4位被放在第2個(gè)字節(jié)串行數(shù)據(jù)的高4位，其低4位置為“0”；數(shù)據(jù)或指令的低4位被放在第3個(gè)字節(jié)的高4位，其低4位置為“0”，即第2字節(jié)格式為D7D6D5D40000，第3字節(jié)格式為D3D2D1D00000。

2.3 OCMJ4*8C液晶顯示模塊串、并行傳輸模式的比較

如果液晶顯示模塊采用并行模式，則使得對(duì)處理器的硬件資源占用較為嚴(yán)重，減少了處理器對(duì)其他器件的擴(kuò)展。并行傳輸?shù)乃俣认鄬?duì)串行傳輸比較快，而且從其時(shí)序圖可以看出，時(shí)序較為簡(jiǎn)單，編程容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于串行模式連接，則硬件接口電路較為簡(jiǎn)單，節(jié)約了處理器部分硬件資源，但是其接口時(shí)序復(fù)雜，軟件編程繁瑣。串行傳輸模式相對(duì)于并行模式傳輸較為穩(wěn)定。

3 LPC2292與液晶顯示模塊串行連接電路及LCD顯示技巧

3.1 LCD與LPC2292串行連接電路及兩種接口的電平匹配問(wèn)題

LPC2292是PHILIPS公司的一款A(yù)RM芯片，它是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-STM CPU，并帶有256K字節(jié)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器，144腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、76～112個(gè)GPIO口、8路 10位ADC、2/4路 CAN、PWM 通道以及多達(dá)9個(gè)外部中斷等[3]，這使得它滿(mǎn)足了在保護(hù)器中的各種功能需要。我們使用LPC2292的部分GPIO端口實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD的控制，LPC2292采用的是3.3V的電平接口，而LCD模塊為5V電平接口。為了成功實(shí)現(xiàn)兩個(gè)器件接口電平匹配，這里給出兩種電平轉(zhuǎn)換方法：

3.1.1 采用電平轉(zhuǎn)換芯片

采用雙電壓（一邊是3.3V，另一邊是5V）供電的雙向驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。如仙童半導(dǎo)體公司的74LVX4245、TI公司的SN74ALVC164245、SN74ALVC4245等芯片[5]，可以較好地解決3.3V與5V電平的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。這種方法可以使數(shù)據(jù)的傳輸更為可靠，其代價(jià)就是增加了費(fèi)用的開(kāi)銷(xiāo)，所以我們給出下面一種簡(jiǎn)單易行的方法。

3.1.2 直連法

如果對(duì)TTL電平標(biāo)準(zhǔn)較為了解的話就可以看出，不進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換也是可以正常工作的。由于CMOS和TTL電平是不兼容的，而5V和3.3V TTL電平標(biāo)準(zhǔn)是一樣的，因此不需要額外的器件就可以將二者直接相連。但為了防止5V的電壓對(duì)低壓芯片造成損害，中間可接一個(gè)降壓電阻。

LCD與LPC2292串行連接的電路框圖如圖1所示，由于空間限制，這里我們僅給出相關(guān)引腳的連接，其余引腳未標(biāo)出。

3.2 LCD顯示技巧

在用LCD進(jìn)行開(kāi)發(fā)的時(shí)候碰到了一些問(wèn)題，比如LCD出現(xiàn)花屏顯示，無(wú)光標(biāo)閃爍等，這里給出對(duì)這些問(wèn)題的解決方法及LCD部分顯示技巧。如果LCD有花屏顯示說(shuō)明在軟件編程的時(shí)候，各信號(hào)的寫(xiě)入時(shí)間間隔達(dá)不到時(shí)序的要求，解決方法是可以在兩次寫(xiě)信號(hào)之間調(diào)用一個(gè)延時(shí)程序，延時(shí)超過(guò)時(shí)序要求的最短時(shí)間即可，也不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)。

延長(zhǎng)LCD使用壽命也是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)，特別是在此處，LCD作為礦用綜合保護(hù)器的顯示部件，使用環(huán)境較為惡劣。延長(zhǎng)使用壽命一般是指在不使用LCD時(shí)，一定要關(guān)閉LCD，或是降低LCD的顯示亮度。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的工作，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)導(dǎo)致顯示器內(nèi)部單元件的燒壞或者是老化。這種損毀一旦發(fā)生就是永久性的，無(wú)法挽回。所以我們可以加以改進(jìn)，LCD的VSS與5V之間可以加一個(gè)開(kāi)關(guān)，用開(kāi)關(guān)控制LCD的電源；LCD的背光LED＋可以與LPC2292的一個(gè)GPIO口相連，通過(guò)軟件控制背光的時(shí)間。另外還要盡量做好LCD的外部保護(hù)工作，不要讓濕氣性質(zhì)的東西進(jìn)入LCD，否則會(huì)對(duì)LCD里面的單元件造成腐化。

圖1 LCD與LPC2292串行連接的電路圖

4 總結(jié)

OCMJ4*8C液晶顯示模塊可提供豐富靈活的圖文顯示，根據(jù)程序的設(shè)定實(shí)現(xiàn)菜單現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)等的動(dòng)態(tài)顯示?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用環(huán)境的不同來(lái)選擇傳輸模式，充分利用各種模式的有點(diǎn)，極大的發(fā)揮液晶顯示模塊的作用，應(yīng)用證明，串行傳輸方式在礦用綜合保護(hù)器中的應(yīng)用更加可靠。

［1］C系列中文液晶顯示模塊使用說(shuō)明書(shū)[J].肇慶金鵬電子有限公司,2006.

［2］艾紅,等.基于串行接口的漢字液晶顯示模塊應(yīng)用與開(kāi)發(fā)[J].液晶與顯示，2006年 6月，21卷3期：254-259.

［3］PHILIPS Semiconductor.LPC2292/LPC2294 Datasheet Rev[J].04.2006,6.

［4］佟為明,等.電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集和電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)[J].低壓電器，2006年，8期：20-23.

［5］魏雄.混合邏輯電平的接口技術(shù)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2004年，2期：61-63.

［6］沈嗣昌,主編.數(shù)字設(shè)計(jì)引論[J].北京：高等教育出版社，2000：87-88.