某型导航数据仿真器的液晶显示系统的软硬件设计方案

与传统的数码显示管相比，液晶显示器件因具有显示信息多、低工作电压、微功耗、信息量大、寿命长、体积小、价格低及控制方便等诸多特点，在科研生产与产品设计等领域正发挥着越来越重要的作用，其应用范围也呈现迅速扩展的态势。而某型大气惯导数据仿真器需要输入和显示大量的数据参数，因此，为了提高系统的先进性及易操作性，在系统的输入及信息输出显示中选用了以T6963C控制器为核心的精电M-240128T液晶显示模块，该显示模块为点阵式液晶图形显示器，分辨率为240×128，能直接与51系列的8位单片机接口。
1. T6963C控制器及M-240128T显示模块
在中规模图形液晶显示器中，T6963C是目前较为常用的内置控制器型图形液晶显示器中的一种。它具有一般液晶显示器所具备的优点，其最大特点是具有独特的硬件初始值设置功能。初始化在上电时就已经基本设置完成，软件操作主要是显示画面的设计，从而加强了T6963C的显示控制能力。T6963C不仅具备基本的文字显示和图形显示功能，它还具有将文字显示与图形显示以某种逻辑关系在显示屏上显示的合成功能。T6963C内置有128个5×8点阵的ASCI字符。而文本方式下的特征显示功能，能使显示屏上每一字符的显示具有一定的属性，是T6963C控制器的一个独特之处。使用T6963C控制器型图形液晶显示器作为界面显示器件可以提高产品设计的先进性。
液晶模块M-240128T受T6963C控制器的控制。T6963C提供了许多命令字。由于T6963C的初始化设置都由管脚设置来完成，因此其指令系统集中在显示功能的设置上。T6963C的指令可带一个、两个或者无参数。每条指令的执行都是先送入参数（若有参数），再送入指令代码。液晶控制器T6963C的主要指令可分为四类。一是读状态指令，在对T6963C的每一次操作前都要读这个状态字，并对它相应位进行判断，以决定计算机对T6963C的访问是否有效;二是设置指令，该类指令用于设置显示数据地址、显示区域、显示方式以及光标的形状和数据的读写方式等:三是数据的读写指令，该指令能读写显示屏上的内容，不过只能在地址指针在图形显示区内才有效，而且要注意显示宽度和硬件设置保持一致，否则地址计算有误，而且每次读写时要检查S6的状态是否屏读/复制出错；四是位操作指令，该指令专用于处理液晶屏上的像素点操作（可用于绘点，绘制曲线）。如图1为内置T6963C的点阵液晶显示模块原理图。

500)this.style.width=500;" border="0" />

2. 系统硬件接口设计
由于整个仿真器需要大量的程序空间，因此系统使用了具有64K存储空间的ATMEL公司出品的89C51ED2芯片。
单片机访问图形液晶模块的方式都是通过液晶控制器T6963C进行的，为了实现单片微控器与控制器T6963C的时序匹配，可采用两种连接方式来实现他们之间的接口。一种方式为间接控制方式，另一种为直接连接方式。前一种方式单片微控器通过并行接口间接实现对液晶显示模块控制，然后使用软件间接控制使其时序匹配。后一种方式采用直接访问Ｉ/Ｏ设备，液晶模块直接挂在系统的总线上。在仿真器系统中我们采用后一种连接方式，这种方式简单、实用且方便。微处理器分配给T6963C一个寻址地址，微处理器就能跟访问一般的Ｉ/Ｏ设备一样访问它，其硬件接口原理图如图2所示。

500)this.style.width=500;" border="0" />

单片机数据口P0直接与液晶显示模块的数据口相连接，由于T6963C接口适用于本系列单片机的MPU，故可以直接用89C51ED2的/RD、/WD作为液晶显示模块的读写控制信号，液晶显示模块的/RESET、/HALT挂在＋5V上。片选信号/CE由地址线译码产生，同时C/D信号也由地址线P2.4提供，1为指令口地址，0为数据口地址。
3. 系统软件设计
 液晶显示模块的初始化设置一般由管脚设置完成，因此其指令系统主要集中于显示功能的设置上。T6963C的指令可带一个或两个参数，也可无参数。每条指令的执行都是先送入参数，再送入指令。每次操作之前最好先对状态字进行检测。T6963C的状态字如下所示。
500)this.style.width=500;" border="0" />

其中，STA0为指令读写状态，1为准备好，0 为忙；STA1为数据读写状态，1为准备好，0为忙；STA2为数据自动读状态，1为准备好，0为忙；STA3为数据自动写状态，1为准备好，0为忙；STA4未用；STA5为控制器运行检测可能性，1为可能，0为不可能；STA6为屏读/拷贝出错状态，1为出错，0为正确；STA7为闪烁状态检测，1为正常显示，0为关显示。
 由于状态位作用不一样，因此执行不同指令必须检测不同状态位。在MPU一次读、写指令和数据时，STA0和STA1必须同时有效。当MPU读、写数组时，STA2或STA3有效，而STA0和STA1无效。屏读，屏拷贝指令使用STA6。STA5和STA7反映模块内部运行状态，很少使用。
3.1 初始化液晶显示模块
在 T6963C中内嵌有128种字符点阵的CGRAM（字符发生器ROM），同时T6963C还可管理一定大小的显示缓冲区。显示缓冲区 ＲＡＭ 的具体大小由不同显示尺寸的模块决定，点阵越大ＲＡＭ越多，本设计采用的240×128模块带有16KB的RAM。该显示缓冲区分为文 本 显 示 区 、 图 形 显 示 区 和CGRAM区。文本显示区和图形显示区是两个不同性质的使用区域，是本设计使用的重点。CGRAM区是用户为方便制作特殊符号而在显示缓冲区内任意设置的一个区域，它可作为外扩的字符发生器。对T6963C初始化时，在关闭显示后应该先确定采用哪种方式进行显示（文本／图形），再来设置显示缓冲区中图形区的首地址、宽度和文本区的首地址、宽度。此后可选择光标的形状，继而进行显示开关设置。其程序流程如图3所示。
500)this.style.width=500;" border="0" />

3.1 汉字显示
汉字显示就是将程序中以字摸数据形式表示的汉字在显示屏上显示出来。汉字显示的基本方法有两种，即文本显示方式和图形显示方式。二者显示的方法不同，但都必须先在程序区设定汉字的字模数据。字模可通过一些特定软件如北京精电蓬远显示技术有限公司提供的PICKHZB.EXE软件提取生成，字模的排列格式也是由用户自己选定的，如可为16×16、16×14或16×12等，本系统的字模排列格式是第16×14。现分别简要介绍两种方式的显示过程，以下为“检测”二字在程序中的字模数据表：
uint code hztab[]={
0x00,0x00,0x22,0x00,0x23,0x00,0xF4,0x80,0x28,0x40,0x67,0xA0,0x70,0x00,0xAA,0x40,0xA5,0x40,0x25,0x40,0x20,0x80,0x3F,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,//检
0x00,0x00,0x9E,0x20,0x52,0x20,0x12,0xA0,0x96,0xA0,0x56,0xA0,0x56,0xA0,0x56,0xA0,0xD6,0xA0,0x44,0xA0,0x4A,0x20,0x71,0x60,0x00,0x00,0x00,0x00,//测
}
文本方式下必须先将程序中的字模数据写入显示缓冲区中建立，如图4所示。由数据在CGRAM中的位置取得相应的汉字代码(一个汉字占用4个字符代码)，通过写汉字代码将汉字在文本显示区上屏坐标为(Ｘ,Ｙ)处依次显示出来。
500)this.style.width=500;" border="0" />

图形方式下显示汉字也是比较常用的方法，在本系统中也使用了这种方法。与文本方式不同的是汉字代码不是取决于字模数据在CGRAM中的位置，而是按其在字模数据表中排列顺序定义的。汉字的显示不是通过写其代码而是将字模数据逐个字节地写入图形显示区。同样可在显示屏上坐标为(Ｘ,Ｙ)处顺序显示出汉字。软件流程图如图5所示。
在软件编制过程中，其他如字符、直线等显示方法大同小异，在此不加赘述。用户可以通过运算，编制波形显示等复杂的液晶显示程序。同时由于显示屏的显示容量总是一定的，为了能够更多的显示信息，用户可以通过键盘扫描，进行菜单的多级调用，解决显示容量的限制。定时间定间隔地修改文本显示区与图形显示区首地址将会产生显示画面滚动显示效果，这样可以使一个菜单的内容大于一屏允许的显示量。是两种常用的方法。
4　结论
以T6963C控制器为核心的精电M-240128T液晶显示模块实现了某型导航数据仿真器的数据显示，使用户在仪器使用过程中更加灵活方便。