LCD在礦用保護器中的應用

2012-07-06 00:21:06白延敏

科技視界 2012年29期

白延敏

（正德職業技術學院江蘇南京 211106）

0 引言

隨著液晶顯示技術的發展，LCD(液晶顯示器)模塊已成為家電、工業控制儀器儀表和其他電子產品的重要組成部分。礦用電力綜合保護器(以下簡稱保護器)就是一款利用LCD顯示中文圖形操作界面的儀器，它是煤礦電力開關專用的多功能綜合保護裝置，放在礦井下，對下屬電網和設備起到綜合保護作用。雖然此保護器是裝在隔爆型高壓配電裝置內使用的，但由于其應用環境比較惡劣，LCD的顯示還是會受到一定的影響，所以選擇一個高效，穩定的傳輸方式是很必要的。保護器采用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題，給出了LCD部分顯示技巧和常見問題，分析了液晶顯示器件串/并行工作時序以及給出了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及引腳定義

OCMJ4*8C液晶顯示模塊是金鵬電子有限公司生產的C系列液晶顯示器產品中的一款，其主要特性如下：1）OCMJ4*8C液晶顯示模塊可以顯示字母、數字符號、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，當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，同時由模塊內部提供顯示驅動負電壓，簡化了系統電源的設計，該模塊還具有LED背光源。

OCMJ4*8C液晶顯示模塊的引腳說明如表1所列[1]。從表中我們可以看出，串/并行模式的選擇是通過15號引腳PSB上信號的高低來控制的，在名稱欄中用括號表示的是串行模式下的控制線，數據線和時鐘信號線。

表1 OCMJ4＊8C液晶顯示模塊的引腳說明

2 OCMJ4＊8C液晶顯示模塊串/并行傳輸模式設計

2.1 OCMJ4*8C液晶顯示模塊并行傳輸模式及時序圖

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PSB腳接高電位時，模塊將進入并行模式，在并行模式下可由功能指令對DL置1或置0來選擇8位或4位接口，主控制系統將配合(RS,RW,E,DB0…DB7)來達成傳輸動作。

2.2 OCMJ4*8C液晶顯示模塊串行傳輸模式及時序圖

當PSB引腳接低電位時，模塊將進入串行模式。串行數據傳輸分3個字節完成：第1個字節為串口控制格式，發送格式為11111RW RS 0，其中串口控制格式中的RW為數據傳送方向控制，高電平1表示數據從液晶顯示器件LCD到微處理器，低電平0表示數據從微處理器到液晶顯示器件LCD。串口控制格式的RS為數據類型選擇：高電平1表示發送的數據是要顯示數據，低電平0表示發送的數據是指令。下面的數據或指令將被分為2個字節來串行傳送或接收。數據或指令的高4位被放在第2個字節串行數據的高4位，其低4位置為“0”；數據或指令的低4位被放在第3個字節的高4位，其低4位置為“0”，即第2字節格式為D7D6D5D40000，第3字節格式為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，則使得對處理器的硬件資源占用較為嚴重，減少了處理器對其他器件的擴展。并行傳輸的速度相對串行傳輸比較快，而且從其時序圖可以看出，時序較為簡單，編程容易實現。對于串行模式連接，則硬件接口電路較為簡單，節約了處理器部分硬件資源，但是其接口時序復雜，軟件編程繁瑣。串行傳輸模式相對于并行模式傳輸較為穩定。

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題

LPC2292是PHILIPS公司的一款ARM芯片，它是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-STM CPU，并帶有256K字節嵌入的高速Flash存儲器，144腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、76～112個GPIO口、8路 10位ADC、2/4路 CAN、PWM 通道以及多達9個外部中斷等[3]，這使得它滿足了在保護器中的各種功能需要。我們使用LPC2292的部分GPIO端口實現對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。為了成功實現兩個器件接口電平匹配，這里給出兩種電平轉換方法：

3.1.1 采用電平轉換芯片

采用雙電壓（一邊是3.3V，另一邊是5V）供電的雙向驅動器來實現電平轉換。如仙童半導體公司的74LVX4245、TI公司的SN74ALVC164245、SN74ALVC4245等芯片[5]，可以較好地解決3.3V與5V電平的轉換問題。這種方法可以使數據的傳輸更為可靠，其代價就是增加了費用的開銷，所以我們給出下面一種簡單易行的方法。

3.1.2 直連法

如果對TTL電平標準較為了解的話就可以看出，不進行電平轉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電平標準是一樣的，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的電壓對低壓芯片造成損害，中間可接一個降壓電阻。

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引腳的連接，其余引腳未標出。

3.2 LCD顯示技巧

在用LCD進行開發的時候碰到了一些問題，比如LCD出現花屏顯示，無光標閃爍等，這里給出對這些問題的解決方法及LCD部分顯示技巧。如果LCD有花屏顯示說明在軟件編程的時候，各信號的寫入時間間隔達不到時序的要求，解決方法是可以在兩次寫信號之間調用一個延時程序，延時超過時序要求的最短時間即可，也不應過長。

延長LCD使用壽命也是一項關鍵的技術，特別是在此處，LCD作為礦用綜合保護器的顯示部件，使用環境較為惡劣。延長使用壽命一般是指在不使用LCD時，一定要關閉LCD，或是降低LCD的顯示亮度。因為長時間的工作，時間長了就會導致顯示器內部單元件的燒壞或者是老化。這種損毀一旦發生就是永久性的，無法挽回。所以我們可以加以改進，LCD的VSS與5V之間可以加一個開關，用開關控制LCD的電源；LCD的背光LED＋可以與LPC2292的一個GPIO口相連，通過軟件控制背光的時間。另外還要盡量做好LCD的外部保護工作，不要讓濕氣性質的東西進入LCD，否則會對LCD里面的單元件造成腐化。