微机原理与接口技术学习笔记 显示器接口

9.3.1 LED显示器接口

    在微型计算机应用系统中，特别是在工业过程的计算机监视和控制系统中，LED（发光

二极管）和由发光二极管构成的七段LED显示器得到广泛的应用，LED显示器可以用来显示工作状态和参数数值等，并能用LED指示故障的位置。

    发光二极管是一种当外加电压（阳极电压接高电位）超过额定电压时发生击穿，并因此而产生可见光的器件。这种数码显示管通常由多个发光二极管来组成7段或8段笔画显示器。当段组合发亮时，便可显示某一数码或字符。七段代码的各位（bit0～bit7）用作a～g和DP的输入。如图9-2所示的七段LED实际上包含8个LED （段字形加上小数点DP），（b）为共阳极接法，（c）为共阴极接法。

    图9-3为8位LED接口电路，共有8个七段发光二极管的器件。为了减少所用器件的数量，这个电路可以和两个8位并行输出口连接。8个显示器共用同一组段代码输出线，但通过数位选择线，在任何时间内只有一个显示器能够显示其代码。例如，在图中8个显示器上显示8位十六进制数，每个显示器显示其中的一位数。为了实现这一功能，可让每个显示器接通2ms，以显示其对应的数，并且保证周而复始地逐个显示这8位数。这样，人们看上去好像8个显示器都在同时显示。

 
 图9-3  8位数字显示器接口

    现选用8255A作为8位数字显示电路和微处理器的接口芯片，端口A和B都用作方式0的输出端口，端口A的输出提供数位驱动器的选择信号一位选码，端口B的输出提供段驱动器的七段代码信息一段选码，在8个显示器上重复显示一个汉字的十六进制数码的程序，如下所示，8255A各端口地址同上例。

               ：           ；数据段

  SSEGCODE  DB OCOH         ；定义十六进制数字符的七段代码表

            DB 0F9H

            DB OA4H

            DB OB0H

            DB 99H

            DB 92H

            DB 82H

              DB OF8H

              DB 80H

              DB 98H

              DB 88H

              DB 83H

              DB OC6H

              DB OA1H

              DB 86H

              DB 8EH

  FOURBYTE    EQU THIS BYTE

  DBLWORD     DD  ？

              MOV AL，10000000B   ；设置工作方式

              MOV DX，OFFFE

              OUT DX，AL

               :

               :

              CLD

  AGAIN：     MOV CX，4

              MOV SI，OFFSET FOURBYTE

              MOV AH，11111110B

  LOOPDISP：  LODSB

              MOV DI，AX

              AND AL，OFH

              MOV BX，OFFSET SSEGCODE

              XLAT SSEGCODE         ；送段选码

              MOV DX，OFFFAH

              OUT DX，AL

              MOV AL，AH            ；送位选码

              MOV DX，OFFF8H

              OUT DX，AL

              PUSH CX

              MOV CX，NDELAY        ；延时2ms，NDELAY——延时常数

  IDLF：      NOP

              NOP

              LOOP IDLF

               ：

              MOV AL，OFFH

              OUT DX，AL       ；禁止显示

              MOV AX，DI

              MOV CL，4

              SHR AL，CL

              MOV BX，OFFSET SSEGCODE

              XLAT SSEGCODE

              MOV DX，OFFFAH

              OUT DX，AL

              ROL AH，1

              MOV AL，AH

              MOV DX，OFFF8H

              OUT DX，AL

              MOV CX，NDELAY     ；延时2ms

  IDLE2：     NOP

              NOP

              LOOP IDI32

              ROL AH，1

              MOV AL，OFFH

              OUT DX，AL         ；禁止显示

              POP CX

              LOOP LOOPDISP

              JMP AGAIN

                ：

    9.3.2 CRT显示器接口的基本原理

    1.CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）显示器

    CRT显示器是微机系统中一种最常用的人机交互设备，它可用来显示字符、图形和图像，CRT显示器可分为单色和彩色两种，单色显示器屏幕显示呈绿色，分辨率为720*350；而彩色显示器的分辨率通常为640 * 480、800 * 600以及1024 * 768等，可显示256种彩色图形和16种彩色文本。

    CRT显示器采用光栅扫描技术——利用 CRT中高速电子束的不断扫描来实现屏幕上的图形/字符显示。CRT显示器上的字符是以点阵的形式显示的，每个字符一般由5*7、7*9或更多的点阵图形来表示，点阵点数越多，显示清晰度越高。在5*7点阵中，每个字符用35个点的点阵表示，如图9-4所示。图中黑、白点分别对应“1”与“0’代码。为了显示时上下行字符分开，图中每个字符上下各空开1和2线，这样一个字符占用了10条扫描线，把显示一个字符所占的扫描线数称为字符行。通常CRT一屏可显示24行字符行，每行可显示80个字符，在光栅扫描时是先扫描出某字符行第一线上每个字符中属于该线的所有点,再扫描出这些字符第二线上的各点… 当扫完第7线时，全部扫出该字符行的所有字符。在图9-4所示的点阵图中，以“A”字符为例，其各行扫描线的编码分别为04H、OAH、11H、11H、1FH、11H和llH共7个字节，这7个字节称为“字符点阵”（点阵代码”）。

 图9-4  5*7字符点阵
 

    2．CRT显示接口基本原理

    CRT显示接口的主要任务是：（1）接受来自计算机（通过系统总线）的欲显示字符的代码；（2）按规定产生各种有用的定时信息；（3）取出显示字符，按扫描次序变换成能控制各光点的找点信号；（4）按时产生并加入行同步、场同步以及消隐信号，形成“全电视信号”（合成电视信号）。

    CRT字符显示接口电路如图9-5所示。

图9-5 字符显字接口电路框图

    图9-5可见显示接口主要由如下几部分组成。

    （1）显示缓冲存储器（简称显示缓存）：显示缓冲存储器存放准备显示的字符信息，这是个双口存储器，一方面要受主机的控制，从系统总线上获取欲显示的字符代码，另一方面其内容又要按扫描的速度被读出。

    （2）字符发生器：字符发生器的作用是将显示缓冲存储器中表示一个字符的ASCII码变换成5*7点阵信息，即前述的“字符点阵”，以便送出去控制电子束的强弱，使之在CRT屏幕上显示出相应字符的光点图案；字符发生器实质上是一个将ASCII码转换成5*7“点阵代码” 的码制转换电路。

    （3）移位寄存器：由于在显示字符过程中，光栅扫描是逐行自左向右进行的，所以用来控制光点亮度的视频信号必须是与之对应的串行脉冲信号串，移位寄存器的作用是将字符发生器输出的“点阵代码”在打点时钟脉冲的作用下、变成串行码送往视频输出电路。

    （4）定时与控制：产生接口中所需的各种定时和控制信号，协调各部分的动作。

    （5）光标逻辑：产生打点用的时钟，用来控制移位寄存器的并／串转换；使移位寄存器按此时钟的速率产生串行显示数据，即每个脉冲产生一个光点控制信号。

    （6）行同步驱动和场同步驱动；用来产生行同步信号和场同步信号。

    上述（4）、（5）、（6）三部分构成接口电路中的控制器部分（即图9-5中虚线框起来的部分）。

    上述接口电路的工作过程可简述如下：首先CPU把要显示的内容存入显示缓冲存储器，然后在控制器的作用下不断从显示缓冲存储器中读出已存入的信息，通过字符发生器转换成“点阵代码”，再经过移位寄存器变成串行的打点信号和行同步信号、场同步信号合在一起，形成全电视信号，送CRT显示。

    CRT控制器是执行全部控制工作的核心，为适应大批量生产的需要，推出了许多CRT控制器专用接口芯片，简称CRT，把上述各组成部分的功能电路集成在一个芯片中，且设计成可编程器件，如 Motorola公司的6845、Intel公司的 8275。