基于单片机彩色液晶实时显示系统设计

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（上接第 !" 页） 采用的 #$%，即高速摄像模块 $&’(& %#)$"，其本身 有 一 时 钟 驱 动 信 号 ， 用 来 与 其 输 出 的 帧 数 据 进 行 同 步 。 *+*, 与 $&’(&%#)$" 的接口示意图如图 ! 所示。
我们开发的 ’(!""$ 电子束曝光机的图形发生器系统中采 用 了 基 于 &)*+! 单 片 机 控 制 的 高 质 量 大 屏 幕 彩 色 液 晶 实 时 显 示 系 统 ，有 效 地 解 决 了 传 统 电 子 束 曝 光 显 示 方 式 的 缺 点 ，同 时 还 具备了状态提示等功能。 ! 器件选型 $,$ 控制器
参考文献 G 1B0A!H%"HHH CEIJKLEI&’( 2EDEIE:ME NOJ;EP 1EQ&( +:(FIO-
RE:F( +:MSIKSI&FE;TGUUU ! 王念旭，等P$0C 基础与应用系统设计P北京：北京航空航天大学出版
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基于单片机彩色液晶实时显示系统设计
开，此时控制系统通过 CGPA 口发出启动 # W $ 转换信号 3?X，高 电平有效。经过 !@!( 后 ，V 位 数 字 量 分 别 出 现 并 保 持 在 ?X 两 个方向的 #$@=H 输出端上，并被各自的 V 位收发器所隔离。随 后 两 个 #$@=H 均 会 自 动 发 出 数 据 转 换 完 成 信 号 ?2$ 和 X2$。 经过组合逻辑后得到 ?X2$ 信 号 9高 电 平 有 效< 传 送 给 单 片 机 CGP> 口，如图 A 所示。单片机通过查询的方式获得此信号后，通 过地址译码依次从 ?、X 两路收发 器 上 读 回 V 位 数 字 量 ，并 置 高 转换控制信号 3?X，为下一次 # W $ 转换的开始作好准备。
图 $ 图形发生器显示系统组成 $,! . / ’ 转换器件的选用
在 ’(!""$ 型电子束曝光机系统中，图形发生器经过适配 器 输 出 给 扫 描 电 镜 的 -( 两 路 模 拟 扫 描 信 号 是 双 极 性 输 出 ：9 +:;<+:。 为 了 避 免 对 扫 描 电 镜 造 成 干 扰 ，本 实 时 显 示 系 统 的 输 入信号从适配器的前级采用射频跟随器截取得到的。为了传送 给 &)*+! 单片机进行处理，必须先进行模数转换。根据图 形 发 生器系统中输出双极性电压的特点，我们选用了模数转换器件 .’+%"，- 和 ( 各用一个。.’+%" 是 .’ 公司生产的 !& 线双列 直插封装 & 位逐次 逼 近 型 .’*。 它 将 ’ / . 转 换 电 路 、 基 准 电 压 、时 钟 、比 较 器 、逐 次 逼 近 寄 存 器 以 及 输 出 缓 冲 器 等 集 成 在 一 个 芯 片 上 ，并 具 有 三 态 输 出 能 力 ，使 用 方 便 。 $,= 显示器件的选择
理转换为对应于彩色液晶屏幕上 !AHY!AH 点阵坐标，然后设置 液晶显示器的前景和背景颜色。单片机通过外部 2#B 传送指令 把液晶显示专用画点指令字节依次下传给显示器。这样在彩色
参考文献 G 张鹏，方光荣P一种新型图形发生器硬件方案的研究P微细加工技术，
!HHA（!） ! 余永权P#1B4/VU 系列单片机应用技术P北京航空航天大学出版 社 ，
摘要 本文介绍了一种应用于电子束曝光机系统中的实时显示系统。详细描述了基于 &)*+! 单片机系统和彩色液晶显示器 的电子束扫描信号数据采集系统的结构和控制过程。应用本系统不仅可以实现实时显示图形发生器产生的电子束曝光扫 描图形，而且可以通过对显示图象的观察来诊断图形发生器输出的主场扫描 ’ / .，工件台位置偏差补偿D3>*E和旋转场 ’ / . 等信号的实际工作状况。 关 键 词 ：单 片 机 ，实 时 显 示 ，图 形 发 生 器 ，模 数 转 换
根据图形发生器的模拟双极性输出特点，因此 .’+%" 应按 照双极性输入工作方式设定。首先是它要同时使用<+: 和9$+: 电源。其次是 >B3AC5 引脚的输入端应该接<+: 或悬空。为了确 保采集到的 -( 两组数 据 是 图 形 发 生 器 产 生 的 信 号 图 形 中 同 一 个 点 的 -( 坐 标 数 据 ，在 本 系 统 中 采 用 单 一 信 号D>-(E控 制 -( 两个方向的 .’+%" 同时启动转换信号 > / *。这样经过转换，同 一个时刻的 -( 坐标数 据 在 转 换 完 成 后 就 出 现 在 各 自 的 缓 冲 器 输 出 口 上 D>F0$9>F0&E。 为 了 防 止 此 时 的 数 据 线 冲 突 ， 两 个 .’+%" 的输出都没有直接挂接到单片机 &)*+! 的数据总线 B" 口上，而是各自通过一个 & 位 !#+ 收发器与数据总线间接相连。 这样做起到总线隔离的作用。需要数据时才从 !#+ 的数据端读 取转换结果。因为 - 方向转换电路结构与 ( 方向的完全相同， 所以在图 ! 中仅提供 - 方向 ./ ’ 转换电路图。
图 A VU%@! 控制模块 下一步的工作是把经 # W $ 转换得到的 ?X 数据通过运算处
液晶屏幕上相应坐标位置描绘出已曝光点。 这 样 ，随 着 电 子 束 扫 描 曝 光 的 进 行 ，通 过 不 断 采 集 和 绘 制 ?X 坐 标 位 置 ，最 终 完 成 曝 光 图形在液晶屏幕上的实时绘制过程。图 > 化 液 晶 显 示 器、# W $ 转换控制、坐标处理和控制液晶显 示等。 ! 结束语
目前本显示系统已经应用在我单位 $X!HHG 电子束曝光机中。电子束曝光进行 过程中图形发生器输出的扫描场图像可以 同 步 的 清 晰 绘 制 到 彩 色 液 晶 屏 幕 上 。而 且 已 经 曝 光 的 图 形 部 分 会 持 久 地 显 示 ，直 到 控 制 系统发送清屏指令为止。由于在曝光过程 图 > 软件控制流程图 中图形发生器输出的扫描信号实际上是 主 场 扫 描 、工 件 台 位 置 偏 差 补 偿 、旋 转 场 校 正 等 三 个 模 拟 信 号 求 和之后的结果，因此使用本显示系统不仅可以判断图形发生器 输出的图像本身是否正常，而且可以观察到主场 $ W #，工件台位 置偏差补偿9/3%<和旋转场 $ W # 的实际工作情况。本文介绍的 实时显示系统具有较强的实用性。
为了保证图形发生器输出的扫描图像的显示质量，我们选 用 + 英寸 :4+$> 彩色液晶显示单元。它采用 050 型 3*’ 模块， 支持 !+? 色、=!"@!=# 点阵显示。它是现代高新技术产品，它体 积小、功耗低、无辅射、寿命长、超薄、防振、防爆。具有 32’ 显示
器、*A0 显示器所无法比拟的优点。在本曝光机系统中使用其中 的 !="@!=" 点阵方形区域作为扫描图像显示区，余下的作为状 态提示区。该器件具有一个三态数据总线口，与 +$ 系列单片机 兼 容 ，因 而 能 方 便 地 同 单 片 机 接 口 应 用 。 " 扫描曝光信号的 #$ % 转换模块设计
图 ! *+*, 与 $&’(& %#)$" 的接口信号示意图 $&’(& %#)$" 的 *.#/ 表示帧有效，/.#/ 表示行有效，信 号均为高时表示数据有效。012,34 为数据同步信号，而 *+*, 的 546 信号表示写通道选通，低有效。在 546 信号有效时 ， *+*, 在 5%/7 的上升沿锁存数据线上的数据。因此若 *+*, 能 有 效 锁 存 #$% 上 的 输 出 数 据 ， 则 *+*, 器 件 的 输 入 与 $&’(& %#)$" 的输出应该满足下面的关系： 012,34 与 5%/7 同相； 54686,1 9*.#/ &:; /.#/<。 06=>.!?@ 的写时序可以满足这种要求。
（A）*+*, 的软控制 数 据 通 道 的 *+*, 器 件 是 整 个 数 据 通 道 模 块 的 核 心 ，通 过 对 *+*, 的 控 制 ，可 以 实现对数据通道的开关控制以及实现数据 采集与数据处理之间的多种速度匹配。 本 系 统 对 *+*, 的 控 制 ， 主 要 是 通 过 硬 控 制（硬 件 跳 线 ）与 软 控 制 两 种 方 式 来 实 现的。软控制的流程如图 A 所示。主处理器 通 过 软 件 向 挂 在 4B+* 接 口 上 的 协 处 理 器 图 A 软控制流程 写入 控 制 命 令 ，协 处 理 器 根 据 写 入 的 控 制 命 令产生相应的驱动序列实现对 *+*, 的软控制。 对 于 *+*, 的 软 控 制 主 要 包 含 *+*, 的 复 位 、*+*, 的 初 始 化 且 在 *+*, 的 初 始 化 阶 段 实 现 对 C#4、C#* ,DD(EF 寄 存 器 的 编程。 ! 结束语 作 为 对 实 时 性 有 很 高 要 求 的 视 频 图 像 采 集 处 理 系 统 ，*+*, 器件较好的解决了数据在高速设备和低速设备之间的传输问 题 ，使 系 统 即 能 够 实 时 采 集 ，也 能 够 及 时 处 理 。
图 ! - 坐标数据转换模块 & #$% 转换的工作过程
’(!""$ 电 子 束 曝 光 机 曝 光 过 程 是 通 过 扫 描 的 方 式 完 成 的 ，因 此 在 图 形 发 生 器 驱 动 输 出 锯 齿 波 电 压 的 同 时 ，也 控 制 着 负 责 打 开 和 关 断 电 子 束 的 束 闸 开 关 。在 曝 光 场 中 ，束 闸 在 应 该 有 曝 光 图 形 的 区 域 打 开 电 子 束 进 行 曝 光 ，否 则 关 断 电 子 束 。首 先 是 利 用单片机的 B$,? 口检测束闸信号 2G.02，高电平表示 束 闸 打