第２６卷第４期 液晶与显示 Ｖｏ【＿２６，Ｎｏ．４ ２０１１年８月 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ａｕｇ，２Ｏｌ１ 文章编号：１００７—２７８０（２０１１）０４—０５１０—０６ 基于Ｔ６９６３Ｃ的液晶绘图系统设计与实现 朱清慧 ，王志奎 （１．南阳理工学院电子与电气工程系，河南南阳４７３００４，Ｅ－ｍａｉｌ：０ｚｈｕ＠１６３．ｅｏｍ； ２．中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京１０００８３） 摘要：以Ｐｒｏｔｅｕｓ为设计平台，给出了一个基于Ｔ６９６３Ｃ图形液晶显示控制器的绘图系统设计实例。对核 心绘点子程序做了认真剖析，对典型图形的绘制做了详细介绍。在Ｋｅｉｌ／ｌｖｉｓｉｏｎ３中进行了程序编写和调试， 在Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ中进行了系统软、硬件交互仿真，最后完成了实际电路连接并实现了系统各项功能。 关键词：液晶绘图；图形液晶显示控制器Ｔ６９６３Ｃ￣Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真 中图分类号：ＴＮ８７３ ．９３；ＴＰ３３７ 文献标识码：Ａ ＤＯ１：１０．３７８８／ＹＪＹＸＳ２０１１２６０４．０５１０ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔ６９６３Ｃ ＺＨＵ Ｑｉｎｇ ｈｕｉ ～．ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｋｕｉ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ０厂Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｎａｎｙａｎ ４７３００４，Ｃｈｉｎａ，Ｅ－ｍａｉｌ：Ｏｚｈｕ＠１６３．ｃｏｉｎ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｒａｗｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｌｉｑｕｉｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｔ６９６３Ｃ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｗｉｔｈ Ｐｒｏｔｅｕｓ ａｓ ｄｅｓｉｇｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｓｕｂｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｐｌｏｔｔｉｎｇ ｄｏｔ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｎｄ ｄｅａｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｕｂｐｒｏｇｒａｍｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｉ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｄｒａｗｉｎｇ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｇｒａｍ ｗｒｉｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ａｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｉｎ Ｋｅｉｌ￣ｖｉｓｉｏｎ３ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉＳ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｉｎ Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ．Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｑｕｉｄ ｄｒａｗｉｎｇ；ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｌｉｑｕｉｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｔ６９６３Ｃ；ｐｒｏｔｅｕｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ・当按键１按下时，在显示屏绘制一个 正方形； 工业用图形液晶显示器主要用来控制终端显 当按键２按下时，在显示屏绘制一个 示文字、图形和图片。现有资料表明，图形和图片 正三角形； 的显示大都是调用现成的图片进行整体显示，缺 ・当按键３按下时，在显示屏绘制一 少对液晶图形绘制显示设计的详细介绍。而液晶 个圆； 显示的图形绘制设计的应用需求越来越广泛。 ・当按键４按下时，在显示屏绘制以上 本文以Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ为设计平台，给出了一 ３个图形的叠加，要求圆内接于正方形，三角形内 个基于图形液晶显示控制器Ｔ６９６３Ｃ的２４０× 接于圆； １２８点阵液晶显示绘图系统设计实例。设计任务 ・当按键５按下时，正方形在显示屏上水平 如下： 左右移动； ． ・上电初始，液晶屏不显示； ・当按键６按下时，在显示屏显示一幅 收稿日期：２０１１－０３—２３；修订日期：２０１１ ０５—１７ 作者简介：朱清慧（１９６８），女，河南社旗人，教授，博士研究生，主要从事检测技术与自动化装置的研究工作。 第４期 朱清慧，等：基于Ｔ６９６３Ｃ的液晶绘图系统设计与实现 静态图片； ・当按键０按下时，清屏。 ２ 系统硬件设计 控制系统硬件主要由单片机、图形液晶显示 器以及开关等元件构成。 根据控制需求，系统核心元件单片机选用 ＡＴ８９Ｃ５１，图形液晶显示器采用２４０×１２８点阵 的ＬＭ３２２９（其控制器为Ｔ６９６３Ｃ）。单片机与液 晶显示器之间采用直接控制方式。ＡＴ８９Ｃ５１的 Ｐ２口作命令／数据通道地址的高８位，Ｐ０口作地 址低８位并兼作８位数据口［］ｊ。ＬＭ３２２９采用上 电自复位电路，滑动变阻器ＲＶ１用来调节液晶显 示的背光，７个按钮用来选择不同的图形显示 方式。 在Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ中设计的系统电路原理图如 图１所示。 图１ Ｐｒｏｔｅｕｓ中设计的系统电路原理图 Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ Ｐｒｏｔｅｕｓ ３ 系统软件设计 系统软件设计的目的是根据不同的选择按钮 操作，绘制不同的图形。为方便阅读，系统程序设 计采用模块化设计方法，由主程序调用各子程序 来完成系统功能＿２］。 ３．１主程序流程设计 系统主程序流程如图２所示。 在主程序中，０＃键具有最高优先权，只有不 清屏时，才可进行绘图。每绘一屏图，都重新从 ０＃键开始查询。为了使１＃、２＃和３＃键按下时 图形不叠加，每次都调用一个清屏子程序，清屏子 程序采用的是对ＬＭ３２２９的显示ＲＡＭ循环写入 ０的方法，清除显示ＲＡＭ中的所有内容。 图２主程序流程图 Ｆｉｇ．２ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ ３．２子程序流程设计 系统子程序主要包括绘制正方形子程序、绘 制正三角形子程序、绘制圆子程序、图片调用显示 子程序、清屏子程序和画线子程序等，而画线子程 序主要是通过调用绘点子程序来完成盼引。下面 详细介绍绘点子程序的设计过程。 ３．２．１绘点子程序 Ｔ６９６３Ｃ的位操作命令中，给出了设置点或 清除点的操作指令，使得做图或绘制曲线非常简 单。Ｔ６９６３Ｃ的位操作指令格式如下： ５１２ 液 晶 与 显 示 第２６卷 Ｉ Ｉｌ ｌｌ ！ｌ ！ｌ Ｊ ！ｆ 该指令可以对当前显示地址指针所指的显示 单元中的一个字节数据的任一位写“０”或写“１”。 绘点操作位（该显示单元中的一个字节中具体哪 一位需绘点）由Ｎ２，Ｎ１，ＮＯ确定，取值在Ｏ～７之 间，对应着数据的ＤＯ～Ｄ７位。Ｎ３为写入的数 据，是“１”表示该位将置“１”；是“０”表示该位将清 “０”。该指令一次仅能操作一位且该指令无 参数［ 。 利用这条指令，可以指定液晶显示屏上任何 一点为“１”或为“０”，为“１”即显示该点，为“０”即不 显示该点。 绘点子程序的关键在于显示点的显存地址的 计算。绘点子程序流程如图３所示。 计算显示ＲＡＭ地址 ｌ ｌ 设置图形显示区首地址 』 设置显示ＲＡＭ地址 设置置，消点位 』 设置位操作指令 （＝＝ 图３绘点子程序流程图 Ｆｉｇ．３ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｄｏｔ ｄｒａｗｉｎｇ ＳＵ￣ｏｐｒｏｇｒａｍ 绘点子程序调用前，必须先指定目标点的屏 幕坐标。 在图形所示的程序流程中，计算、设置显示 ＲＡＭ地址后，主要任务是把屏幕坐标点转换为 位操作指令中的Ｎ２Ｎ１Ｎ０位地址，然后通过行坐 标Ｄ７位中事先设定的１或０来绘点或清除点［５］。 比如，要在屏幕上的Ａ点上绘点，Ａ点的行 坐标为１１５，列坐标为１２２。按照上段程序，可计 算出Ａ点对应的显示ＲＡＭ相对地址为： １１５×３２（２０Ｈ）一３６９０（０Ｅ６８Ｈ） 因为显示ＲＡＭ图形显示区的首地址设成了 ０８００Ｈ，所以显示ＲＡＭ的绝对地址为：０Ｅ６８Ｈ＋ ０８００Ｈ一１６６８Ｈ，即高８位为１６Ｈ，低８位为 ６８Ｈ。通过指令２４Ｈ把该显存地址写入。 接下来计算Ａ点对应于当前显存地址中数 据的哪一位，即置／消点位。把Ａ点的列坐标除 以８，得到的余数即为Ａ点在当前显存中数据的 位数。计算如下： １２２／８—１５……２ 余数２说明，应该在第１１６行（行坐标１１５） 第ｌ７字符列（１６＋１）的第３位上绘点。由于第 １７字符列上自左至右对应的显存中的数据为 Ｄ７Ｄ６Ｄ５Ｄ４Ｄ３Ｄ２Ｄ１ＤＯ，故实际上是把当前显存 的Ｄ５位设置为ｌ，即绘点。所以，对以上除法运 算得到的余数取反进行转换，可得到置／消点位。 然后根据列坐标中Ｄ７位的数据来置点或消点。 即把以上得到的结果转换为位操作指令所要求的 形式，并把该位操作指令写入即完成了Ａ点的绘 点任务ｌ＿６Ｊ。 ３．２．２绘制正方形子程序 绘制正方形通过设置两个点坐标（起点、终点 坐标），调用画线子程序做出一条直线，然后把第 一条直线的终点坐标作为第二条直线的起点坐 标，再设置两个点坐标，调用画线子程序做出第二 条直线，每次都是以上一条直线的终点坐标作为 下一条直线的起点坐标，做出４条直线围成一个 正方形 。 正三角形的绘制和正方形的绘制类似，同样 都是调用画线子程序。 ３．２．３绘制圆算法 绘制圆或圆弧不像绘直线那么简单，需要一 定的算法。这里采用贝森海姆圆算法。贝森海姆 圆算法是：以坐标原点（０，０）为圆心的圆可以通过 ０￣￣４５。弧的计算得到，即ｘ从０增加到半径ｒ／＾／２。 然后利用对称性计算余下的７段圆弧，如图４所 示。当ｘ从０增加到ｒ／√２时，ｙ从ｒ递减到ｒ／√２。 若设当前坐标为（Ｘ ，Ｙ ），下一点则是在Ａ点 ／ ） —— Ｂ＼ ＼ ／ ＼ ／ ／ ／、 Ｄ． ／ 图４使用贝森海姆算法选点 Ｆｉｇ．４ Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｄｏｔ ｗｉｔｈ Ｂｅｓｅｎｈａｍ ｃｉｒｃｌｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ 第４期 朱清慧，等：基于Ｔ６９６３Ｃ的液晶绘图系统设计与实现 （Ｘ１＋１，Ｙ１）和Ｂ点（Ｘ１＋１，Ｙ１—１）中选一。贝 来控制，一位控制一个弧段，可以任意设置。如果 森海姆算法是通过比较Ａ、Ｂ两点各自对圆弧上 设置ＲＡＤＷ为０ＦＦＨ，则意味着执行该程序将绘 点的距离大小，即误差大小，来选取具有最小误差 制一个整圆，其核心程序仍然是调用绘点子程序。 的点为绘制点。 圆弧分段绘制示意如图５所示。 首先计算出坐标系第一象限的圆弧坐标值， ３．２．４正方形水平移动显示子程序 然后利用圆的对称性计算出第二、三、四象限的圆 正方形水平移动显示子程序流程图如图６ 弧。如果将圆弧坐标值加上圆心坐标值，就可以 （ｂ）所示。 得到圆心在任意坐标位置上的圆或圆弧。在程序 正方形之所以能够在水平方向上移动，是通 设计中将圆平分为８段，设置一个寄存器ＲＡＤＷ 过改变正方形的列坐标实现的。先让正方形从右 ｙ 至左移动，移动到最左边再向右移动，这样来回循 ＲＡＤＷ．５ ＲＡＤＷ．６ 环直到有按键按下时才停止移动。首先设置正方 —＼＼＼× 形的首列坐标为＃１４０，然后调清屏子程序、调正 ＩＡＤＷ．４● ｆ／ ／Ｂ／２＾ ＼ ／Ｂ＼Ａ 区 ＼ ／Ａ１ ， 区＼．＼＼ＲＡＤＷ 方形显示子程序、调延时子程序，再判断是否有按 １ ’ ’＼Ｂ３区／ ＼Ｂ４区／ｔ’ 键按下，若无按键按下，使正方形的列坐标减５， Ａ。ｗ． ／ ：区 Ａ４ ＼入 ／ＲＡＤｗ＿Ｉ 继续判断是否移动到最左侧，直到列坐标减为０ 时再次调清屏子程序、调正方形显示子程序、调延 一／＼ 时子程序，再判断是否有按键按下，若无按键按 ＲＡＤＷ．２ ． ＲＡＤＷ．１ 下，使正方形的列坐标加５，使正方形一直向右移 图５圆弧的分段 动。直到列坐标增加到＃１４０，也就是移动到最右 Ｆｉｇ．５ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｃｓ 侧，若无按键按下再循环向左移动。 设置第一条直线起、终点的行列坐标 置移动正方形列首坐标＃１ ｌ虫堡型坐堡 里 些 』 调曲线制作子程 调清屏子程序 算当前ＢＢ块首地址 调正方形显示子程序 把第一条直线的终点坐标作为第二条直线的起 设行计数器为１６ 点坐标，设置第二条直线起、终点的行列坐标 调延时子程序 Ｉ 调曲线制作子程 设置显示ＲＡＭ地址 Ｎ取字库地址指针 把第二条直线的终点坐标作为第三条直线的起 —— 点坐标．设置第三条直线起、终点的行列坐标 ￡二二二＝二二一 调清屏子程序 ｌ 取字模数据 调正方形显示子程序 调延时子程序 写入字模数据 墨 Ｙ上 、、一 （ａ】绘制正方形子程序 （ｂ）正方形水平移动子程序 （ｃ）图片调用显示子程序 图６子程序流程图 Ｆｉｇ．６ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔｓ ｏｆ ｓｕｂｐｒｏｇｒａｍｓ ３．２．５ 图片调用显示子程序 器相应的显示ＲＡＭ中去 引。首先设置显示屏 图片调用显示是把一幅静态图片取模后的数 的首行、首列坐标，由行、列坐标计算显存地址，计 据放在程序的ＤＢ块中，然后读出送到液晶显示 算当前ＤＢ块首地址，设置计数器为１６（一行要显 第４期 朱清慧，等：基于Ｔ６９６３Ｃ的液晶绘图系统设计与实现 ［３］朱清慧，王志奎．Ｐｒｏｔｕｅｓ在ＬＥＤ点阵滚动显示屏设计中的应用＿Ｊ］．液晶与显示，２００９，２４（２）：２３２ ２３６． ［４］李维捉，郭强．液晶显示应用技术ＥＭ］．北京：电子工业出版社，２０００：１２５—１２８． ［５］胡汉梅．基于ＤＳＰ图形液晶显示器接口程序设计［Ｊ］．液晶与显示，２００７，２２（３）：１１５—１１９． ［６］朱清慧，张风蕊．基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的虚拟液晶触摸屏设计与应用［Ｊ］．液晶与显示，２００９，２４（４）：５６２ ５６５． ［７］袁满．基于Ｔ６９６３Ｃ的液晶显示编程的实现＿Ｊ］．自动化技术与应用，２００７，２６（９）：１１Ｏ一１１ｌ＿ ［８］王志奎，朱清慧．基于Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ ７．４的虚拟液晶显示屏设计［Ｊ］．液晶与显示，２００９，２４（４）：５８６—５９０． ［９］李恒，张云生．Ｐｒｏｔｅｕｓ平台下内置Ｔ６９６３Ｃ液晶模块的驱动仿真［Ｊ］．云南民族大学学报，２００８，１８（２）：１８０ １８３． ［１ｏ］朱清慧，张风蕊，翟天嵩，等．Ｐｒｏｔｅｕｓ教程一电子线路设计、制版与仿真［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００８：５５—５６． 《光机电信息》征稿启事 本刊由中国光学学会、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所主办，科学出版社出版。 本刊征集光学和应用光学、光电子学和激光、微纳科技、材料科学、电磁学和电子学、机械、信息科学 和技术等几大领域如下形式的文章： １．研究信息快报 本栏目主要报道最新研究成果、阶段新结果、片段新结果的介绍或说明，不要求是纯学术论文。目 的是为那些尚未能形成正式研究论文，但希望把已有的最新研究成果、阶段或片断新结果抢先发表的科 研工作者提供一个平台，保护广大科研人员的知识产权。主要内容包括研究背景简介、研究过程或实验 过程简述、观察到的结果、数据及相关信息说明、评论等，附图表数据等，也可附参考文献（一般不要求）。 本栏目发表的论文数据不影响在正式发表论文时使用。 本栏目出版周期：收稿日期为每月５日之后、２５日之前收到，下月即出版发表。如为当月５号之前 收到，当月发表。 ２．研究快报 本栏目主要征集研究新成果的快速报道，要求同其他刊物的研究快报。要求具有如下内容：摘要、 关键词、研究背景（引言）、研究过程或实验过程、研究结果、参考文献。 ３．研究评论 主要是对当前最新研究结果或研究动态的评论或展望，也可是基于他人研究结果的二次开发或更 深层次的研究结果报道。 ４．综述文章 （１）综述本领域或本学科的研究成果和进展、发展动态和趋势；（２）作者本研究群体的研究工作 综述。 ５．研究论文 征集研究新结果的学术论文。 ６．应用开发类论文 接受各类大学、研究所、企业自主研发的新产品性能报道和新应用报道；新型器件在系统应用结果 方面的报道等。是反映企业研发创新和对自身产品的再认识的能力、并能够让用户更好地了解产品性 能、拓展应用范围的手段。本栏目论文具有产品推广广告作用。 ７．成果信息和研发信息 本栏目主要为大学、研究所等研发部门发布研究成果信息或项目工程研发信息；企业需要开发或攻 关的项目信息等。目的是为研发部门和企业之间架起沟通桥梁。 ８．各类形式的企业宣传、广告，具体来电来函商谈，本刊做各类宣传、广告，费用低廉。 “好酒也怕巷子深”——您的产品多一份广告就会多一份收益，低廉的费用可以节约一个推销员的 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