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1、第6章 显示器及其接口技术,学习目标,1.掌握LED数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路。,2.理解LCD液晶显示器的结构原理、驱动方式及其接口电路。,3.了解图形显示画面的几种形式与功能作用。,本章主要内容,引言 6.1 LED数码管显示器 6.2 LCD液晶显示器 6.3 图形显示器 本章小结 思考题,引言,在计算机控制中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果，以便于现场工作人员的正确操作。是人机信息交换的主要窗口。常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管显示器LED、液晶显示器LCD、大屏幕显示器和图形显示器终端CRT。,显示记录仪-是以模拟方式连续
2、显示和记录过程参数的动态变化，但其价格都很贵，在目前的计算机控制系统中已很少采用。 LED数码管-由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高等优点，目前已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。 LCD-则以其功耗极低的特点，占据了从电子表到计算器，从袖珍仪表到便携式微型计算机等应用场合。 CRT终端-CRT终端以其图文并茂的直观生动画面，可以显示生产过程中的各种画面及报表，如生产流程图、显示报警图、趋势曲线图、状态和回路查询图等,在很多微型计算机控制系统中，特别在DDC，SCC以及DCS控制系统中，大都采用CRT操作台进行监视和控制。,6.1 LED数码管显示器,引言
3、6.1.1 LED 显示器的工作原理 6.1.2 LED显示器的显示方式 6.1.3 LED显示器接口电路,引言,在小型控制装置和数字化仪器仪表中，往往只要几个简单的数字显示或字符状态便可满足现场的需求，而显示数码的LED因其成本低廉、配置灵活，与计算机接口方便等特点在小型微机控制系统中得到极为广泛的应用。 本节将讨论LED显示器及其接口电路与相应程序，来了解一个实际的计算机控制系统是如何显示被测参数值的。,6.1.1 LED 显示器工作原理,LED（发光二极管Light Emitting Diode的英文缩写）是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、
4、白等不同色彩的可见光来。LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流一般在10 -20 mA之间较为合适。,LED显示器有多种结构形式，单段的圆形或方形LED常用来显示设备的运行状态，8段LED可以显示各种数字和字符，所以也称为LED数码管，其外形如图6-2所示。8段LED在控制系统中应用最为广泛，其接口电路也具有普遍借鉴性。因此，我们介绍8段LED数码管显示器。,8段LED显示器的结构与工作原理如图6-3所示。,一个8段LED显示器的结构与工作原理如图6-1所示。它是由8个发光二极管组成，各段依次记为a、b、c、d、e、f、g、dp ，其中dp表示小数点（不带小数点的称为
5、7段LED）。8段LED显示器有共阴极和共阳极两种结构，分别如图6-1（b）、（c）所示。 共阴极LED的所有发光管的阴极并接成公共端COM，而共阳极LED的所有发光管的阳极并接成公共端COM。当共阴极LED的COM端接地，则某个发光二极管的阳极加上高电平时，则该管有电流流过因而点亮发光；当共阳极LED的COM端接高电平，则某个发光管的阴极加上低电平时，则该管有电流流过因而点亮发光。,8段LED通过不同段点亮时的组合，可以显示09、AF等十六进制数。显然，将单片机的数据输出口与LED各段引脚相连，控制输出的数据就可以使LED显示不同的字符。通常把控制LED数码管发光显示字符的8位字节数据称为段
6、选码或者字符译码，如图7-4所示。,6.1.2 LED显示器显示方式,在计算机控制系统中，常利用n个LED显示器构成n位显示。通常把点亮LED某一段的控制称为段选，而把点亮LED某一位的控制称为位选或片选。根据LED显示器的段选线、位选线与控制端口的连接方式不同，LED显示器有静态显示与动态显示两种方式，下面以4个共阴极LED的组合为例进行说明。,1、静态显示 2、动态显示,1静态显示方式各位同时显示,4个LED组合的静态显示电路如图6-3所示,图6-3 LED静态显示方式,例题6-1：说明4个共阴极LED静态显示3456数字的工作过程。,例题分析：看图6-3，当所有COM端连接在一起并接地时
7、，首先由I/O口（1）送出数字3的段选码4FH即数据01001111到左边第一个LED的段选线上，阳极接受到高电平“1”的发光管g、d、c、b、a段因为有电流流过则被点亮，则结果为左边第一个LED显示3；接着由I/O口（2）送出数字4的段选码66H 即数据01100110到左边第二个LED的段选线上，阳极接受到高电平“1”的共阴极发光管g、f、c、b段则被点亮，则结果为左边第二个LED显示4；同理，由I/O口（3）送出数字5的段选码6DH即01101101到左边第三个LED的段选线上，由I/O口（4）送出数字6的段选码7DH即01111101到左边第四个LED的段选线上，则第三、四个LED分别
8、显示5、6。,2动态显示方式逐位轮流显示,LED动态显示电路如图6-4所示,图6-4 LED动态显示方式,例题6-2：说明4位共阴极LED动态显示3456数字的工作过程,例题分析：看图6-4， 首先由I/O口（1）送出数字3的段选码4FH即数据01001111到4个LED共同的段选线上， 接着由I/O口（2）送出位选码0111到位选线上，其中数据的高4位为无效的，唯有送入左边第一个LED的COM端D3为低电平“0”，因此只有该LED的发光管因阳极接受到高电平“1”的g、d、c、b、a段有电流流过而被点亮，也就是显示出数字3，而其余3个LED因其COM端均为高电平“1”而无法点亮；显示一定时间后
9、（15ms） 再由I/O口（1）送出数字4的段选码66H即 01100110到段选线上，接着由I/O口（2）送出点亮左边第二个LED的位选码1011到位选线上，此时只有该LED的发光管因阳极接受到高电平“1”的g、f、c、b段有电流流过因而被点亮，也就是显示出数字4，而其余3位LED不亮； 如此再依次送出第三个LED、第四个LED的段选与位选的扫描代码，就能一一分别点亮各个LED，使4个LED从左至右依次显示3、4、5、6。,6.1.3 LED显示器接口电路,控制系统中的LED显示电路，除了要完成把字符转换成对应的段选码的译码功能以外，还要具有数据锁存与驱动的功能。其中，译码功能可以通过硬件译
10、码器完成，也可通过软件编程实现；而数据锁存与驱动只有依赖硬件电路来实现。结合上面讨论的两种显示方式：,1静态显示接口电路 2动态显示接口电路,1静态显示电路,静态显示方式的关键是多个LED需与多个I/O并行口相连，一般的并行I/O口如8255A或锁存器只具备锁存功能，还要有硬件驱动电路，再配以软件译码程序。目前广泛使用一种集锁存、译码、驱动功能为一体的集成电路芯片，以此构成静态显示硬件译码接口电路。如美国RCA公司的CD4511B是4位BCD码7段十进制锁存译码驱动器，美国MOTOROLA公司的 MC14495是4位BCD码7 段十六进制锁存译码驱动器。下面以CD4511B为例，说明其接口电路
11、。如图6-5所示。,图6-5中有CD4511B的引脚分配，它的真值表见表6-2。 （BLanking）为空白（全灭）信号，低电平有效； (Lamp Test )为全亮试验信号，低电平有效； 这两个引脚只用来测试与之连接的LED，在LED正常工作时，要把它们均接成高电平。 锁存允许信号(Latch Enable)为低电平有效，作为允许BCD码输入的片选信号，片选端一般是与接口地址译码信号相连。一旦片选有效即0,则数据输入端A、B、C、D所接收的4位BCD码就会被内部逻辑电路自动译为输出端ag的段选信号，从而驱动点亮7段LED显示出相应的字符。,图6-5为4个LED组成的静态显示硬件译码接口电路，
12、是在图6-3 LED静态显示方式的基础上，增加4片集BCD码锁存、译码和驱动为一体的CD4511B（U1U4）与1片译码器74LS138，它能够直接显示出4位十进制数。 图中，4片CD4511B分别对应连接4片7段共阴极LED显示器，74LS138译码器译出片选信号PORT0、PORT1，分别作为U1、U2和U3、U4的锁存允许信号。CPU通过输出指令把要显示字符的BCD码数据通过数据总线D7 D0输出到U1U4的数据输入端D、C、B、A，其中每2片（U1和U2，U3和U4）共用一个字节及一个片选信号。若要显示带小数点的十进制数，则只要在LED显示器的dp端另加驱动控制即可（读者可自行考虑）。
13、,图6-5为4个LED组成的静态显示硬件译码接口电路，是在图6-3 LED静态显示方式的基础上，增加4片集BCD码锁存、译码和驱动为一体的CD4511B,接口程序为： MOV BX，OFFSET DATA1 MOV AL，BX OUT PORT1，AL ；显示左2位 INC BX MOV AL，BX OUT PORT0，AL ；显示右2位,2动态显示电路,动态显示接口电路的关键是由两个I/O 并行端口分别进行段选码与位选码的锁存，除了需要配置驱动电路以外，译码扫描功能则完全由软件编程来完成。图6-6给出4个LED组成的动态显示软件译码接口电路，4个共阴极LED显示器的段选线对应并接，由一片8D
14、触发器74LS374（U1）进行段选控制，其间串有8个三极管以正向驱动LED的阳极，此可称为段选通道。4个LED的COM端由另一片 74LS374（U2）进行位选控制，其间接有达林顿阵列驱动器MC1413（内含7对复合三极管）以对LED的阴极进行反向驱动，此构成了位选通道。,问题：显示3456的段选码、位选码各为多少？,段码锁存器U1和位码锁存器U2均连在数据总线D7 D0上，CPU通过数据总线送出的数据是到U1还是U2，这要由74LS138对地址译码后的输出信号和决定。当0时，U1端口地址PORT0被选中，U1选通并锁存住CPU输出的段选码；当0时,U2端口地址PORT7被选中，U2锁存住C
15、PU输出的位选码。 设该接口电路从左到右（即从LED1到LED4）进行动态扫描，其显示过程如下：首先CPU把LED1要显示的字符段码送入段码锁存器U1，接着就往位码锁存器U2送入点亮LED1的位选码，即仅使LED1的COM端为低电平。 虽然段选码通过驱动电路同时送到各位LED，但这时只有LED1的相应段被导通点亮，而其余LED并不显示。然后CPU把LED2要显示的字符段码再送入段码锁存器U1，接着往位码锁存器U2送入点亮LED2的位选码。如此依次分别送出扫描代码，一一分别点亮各个LED。 只要刷新时间不太长，就会给人以同时显示的稳定的视觉效果。,LED动态扫描流程图如图6-7所示。,假设要显示
16、的4位数据已存放在数据缓冲区内，其扫描显示程序如下： START： MOV DI,OFFSET BUFDATA ；指向缓冲区首址 MOV CL,08H ；取点亮LED1的位码 DIS1： MOV AL,DI+0 ；AL中为要显示的数 MOV BX,OFFSET TABLE ；段码表首址送BX XLAT ；（BX）+（AL） AL，将段码取到AL中 MOV DX,PORT0 OUT DX,AL ；段码送到段选通道 MOV AL,CL MOV DX,PORT7 ；位选码送到位选通道,OUT DX,AL PUSH CX ；保存位选码 MOV CX,300H DELAY： LOOP DELAY ；延迟
17、一定时间 POP CX CMP CL,01 ；显示扫描是否到最右边LED4 JZ QUIT ；是，则已显示一遍，故退出 INC DI ；否，则指向下一位LED SHR CL,1 ；位选码右移指向下一位 JMP DIS1 ；显示下一位LED QUIT： RET,TABLE DB 3FH ；0 的段选码 DB 06H ；1 的段选码 DB 5BH ；2 的段选码 DB 4FH ；3 的段选码 DB 66H ；4 的段选码 DB 6DH ；5 的段选码 DB 7DH ；6 的段选码 DB 07H ；7 的段选码 DB 7FH ；8 的段选码 DB 6FH ；9 的段选码 DB 77H ；A 的段选码
18、 DB 7CH ；b 的段选码 DB 39H ；C 的段选码 DB 5EH ；d 的段选码 DB 79H ；E 的段选码 DB 71H ；F 的段选码 BUFDATA DB 4 DUP （?） ；4个字节的缓冲区,6.2 LCD液晶显示器,引言 6.2.1 LCD显示器结构原理 6.2.2 LCD显示器驱动方式 6.2.3 段位式LCD接口电路 6.2.4 点阵式LCD接口电路,引言,液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display )是一种利用液晶的扭曲/向列效应制成的新型显示器，它具有功耗极低、体积小、抗干扰能力强、价格廉等特点，目前已广泛应用在各种显示领域，尤其在袖珍仪表和
19、低功耗应用系统中。LCD可分为段位式、字符式和点阵式三种。如右图所示。,图数字万用表,6.2.1 LCD显示器结构原理,LCD(液晶显示器Liquid Crystal Display的英文缩写)是借助外界光线照射液晶材料而实现显示的被动显示器件。液晶是一种介于液体与固体之间的热力学的中间稳定相，在一定的温度范围内既有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性和光学特性。,LCD器件的结构如图13所示，在上、下两片导电玻璃电极板之间封入液晶材料，液晶棒状分子在上、下玻璃电极上呈水平排列，但排列方向互为正交，而电极间的分子呈连续扭转过渡，从而使光的偏振方向旋转90 o。当外部入射光线通过上偏振片后形
20、成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶材料后被旋转90 o，正好与下偏振片的水平偏振方向一致。因此，它能全面穿过下偏振片到达反射板，从而反射回来，使显示器件呈透明状态。,图13 LED显示结构与原理,当外部入射光线通过上偏振片后形成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶材料后被旋转90。，正好与下偏振片的水平偏振方向一致。因此，它能全面穿过下偏振片到达反射板，从而反射回来，使显示器件呈透明状态。 若上、下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，失去旋光性，致使从上偏振片入射的偏振光不被旋转，即与下偏振片的水平偏振方向垂直，因而被下偏振片吸收，无法到达反射板形成反射，所以呈现出黑色。据此
21、，可将电极做成文字、数字或其它图形形状，通过施加电压就可以获得各种形态的黑色显示。,6.2.2 LCD显示器驱动方式,LCD的驱动方式一般有直接驱动（静态驱动）和多极驱动（时分割驱动）两种方式。采用直接驱动的LCD电路中，显示器件只有一个背极（即下玻璃电极基板），但每个字符段都有独立的引脚；而多极驱动的LCD电路中，显示器具有多个背极，各字符段按点阵结构排列，这是显示字段较多时常采用的驱动方式。,现以较简单的直接驱动方式为例加以说明。图69是单个字段的驱动电路及工作波形。图中LCD为液晶显示字段，用2个平行相对的电极表示，当字段上两个电极的电压相位相同时，两电极的电位差为零，该字段不显示；当字
22、段上两个电极的电压相位相反时，两电极的电位差为单个电极电压幅值的2倍，该字段呈现黑色显示。由于直流电压驱动LCD会使液晶产生电解和电极老化，所以要采用交流电压驱动。一般把LCD的背极（公共端COM）连到一个异或门的输入端X，LCD的另一极连接异或门的输出端Z，工作时X端加上频率固定的方波信号，当控制端Y=“0”时，经异或后，Z端的电压将永远与X端相同，则LCD极板间的电位差为零，字段消隐不显示。当控制端Y =“1”时，Z端与X端电压反相位，则LCD极板间呈现反电压VXY，且为2倍的电压幅值，此时字段显示。可见该字段是否显示完全取决于控制端Y。,单个字段的驱动电路及工作波形,图6-10为段位式7
23、段LCD的电极配置及译码驱动电路，7个字段的几何排列顺序与LED的“日”字型相同。A、B、C、D为二进制BCD码的输入端，译码器的7段输出a、b、c、d、e、f、g引脚分别接7个字段驱动电路的控制端Y，公共端COM接一定周期的方波信号。,6.2.3 段位式LCD接口电路,1、硬件电路,同8段LED数码管一样，段位式LCD与CPU的显示接口电路也有多种。我们仍讨论上文的直接驱动方式，现以6位LCD静态显示电路为例。如图6-11所示，使用单片机的一个8位并行I/O口作为译码驱动以及6片BCD-7段译码驱动器4056、2片4位液晶显示驱动器4054、1片4-16译码器4514和1片单稳多谐振荡器40
24、47，就组成了一个完整的LCD显示接口电路。,多谐振荡器,显示驱动器,4位锁存、4-16线译码器,4位锁存、4-16线译码器CD4514,CD4056,2显示程序,设单片机内 RAM20H25H六个单元为显示缓冲区，每个单元字节的低4位依次存放要显示的4位BCD码，相应的显示驱动子程序如下： DISP： MOV R0，#20H ；显示缓冲单元首址送R0 MOV R3，#00H ；位选码（左边第1位）送R3 MOV R4，#06H ；位数（6位）送R4 LOOP： MOV A，R3 ；位选码送A SWAP A ；位选码转为高4位 MOV R2，A ；保存位选码（在高4位） MOV A，R0 ；取
25、显示BCD码 ORL A，R2 ；位选码（高4位）与BCD码（低4位）组合 ORL A，#80H ；ACC7置1 MOV P1，A ；输出组合码 ANL P1，#7FH ；清零P1.7位,ORL P1，#80H ；P1.7再置1 INC R3 ；指向下一位显示数 INC R0 ；指向下一位显示缓冲单元 DJNZ R4，LOOP ；6位未显示完返回 RET 如果需要显示小数点，则要给4054送显示小数点的相应数据。例如第三位要显示小数点，还需加入下列程序： MOV A，#64H ；高位0110将选中S6，低位0100将驱动第三位小数点 ORL A，#80H ；ACC7置1 MOV P1，A ；输
26、出组合码 ANL PI，#7FH ；清零P1.7位 ORL PI，#80H ；P1.7再置1,6.2.4 点阵式LCD接口电路,引言 1、液晶模块接线原理 2、液晶模块指令说明 3软件初始化 4、应用举例,引言,点阵式LCD不但可以显示字符，而且可以显示各种图形及汉字。把点阵式LCD与配套或选定的驱动器、控制器集成在一起，就组成点阵式图形液晶显示模块，控制器的种类很多，比如日本东芝的T6963, 日立的HD61880,精工的SED1330/SED1335等。现以12864点阵式LCD液晶显示模块为例加以说明。 液晶显示模块12864主要由行/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成。内部含有国
27、标一级、二级简体中文字库和128个168点的ASCII字符集。可以同时显示84个（1616点阵）汉字和图形显示。它与CPU的接口连线可采用并行或串行两种方式。,1、液晶模块接线原理,图6-12 液晶模块与单片机并行连接原理图,图6-12为液晶模块与单片机的并行连接原理图，表6-4为其引脚功能描述。,2液晶模块指令说明,3软件初始化,5应用举例,液晶字符显示的RAM地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如表6-6所示，应注意其排列类似于隔行扫描。 使用时还应注意以下3点： （1）要在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。 （2）显示
28、ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。 （3）当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。,例如在第3行第1、2列显示“液晶”两个中文字符时，写入RAM的地址应为88H,89H。具体过程如下： 首先，应根据ST7920-BIG5中文字形码(不同的液晶模块采用的字库编码可能不同，如有的使用ST7920-GB简体中文字型)，查找“液”字的编码为“B247”, “晶”字的编码为“B4B9”.在进行了软件初始化后，其软件编程步骤如下： 步骤1: 令RS，
29、R/W为低电平； (表示后面送入的内容是指令) 步骤2: 送88H到D7-D0； (设定显示的位置，第三行第一列) 步骤3: 令RS为高电平，R/W为低电平；（表示后面送入的内容是数据） 步骤4: 送B2H到D7-D0;（先送高位字节） 步骤5: 送47H到D7-D0; （后送低位字节，显示“液”字） 步骤6: 令RS，R/W为低电平； (表示后面送入的内容是指令) 步骤7: 送89H到D7-D0； (设定显示的位置，第三行第二列) 步骤8: 令RS为高电平，R/W为低电平；（表示后面送入的内容是数据） 步骤9: 送B4H到D7-D0; （先送高位字节） 步骤10: 送B9H到D7-D0; （
30、后送低位字节，显示“晶”字）,6.3 图形显示器,引言 6.3.1 图形显示器概述 6.3.2 图形显示画面,引言,除了小型控制装置采用数字显示的LED和LCD外，大中规模的计算机控制系统中，图形显示器已是必不可少的一种人机界面方式，它能一目了然地展示出图形、数据和事件等各种信息，以便操作者直观形象地监视和操作工业生产过程。 这种方式的硬件接口技术十分成熟，其显示器及其控制电路已成为计算机控制的一种基本配置，而软件设计一般是借助于工控组态软件或高级语言如VB、VC等来完成的。,6.3.1 图形显示器概述,常用的图形显示器有两种：CRT显示器和TFT平面显示器。,1、CRT显示器,阴极射线管CR
31、T（Cathod Ray Tube）显示器由一个图形监示器和相应的控制电路组成。在工业计算机中，插入一块VGA/TVGA图形控制板即可实现功能很强的图象显示功能。目前，CRT显示方式因其硬件技术成熟、软件支持丰富、价格比较低廉而成为计算机控制系统中应用最多的一种图形显示技术，可以满足大部分工业控制现场的一般性需要。,它具有丰富的画图命令：如点、线、矩形、多边形、圆、弧以及区域填充、拷贝、剪裁等操作。画图命令可直接使用X-Y坐标，画图和填充的速度也大为提高，还有窗口功能等。 由于智能图形终端的价格较高，一般只用于专门的使用场合。 CRT的缺点是体积与功耗大，易受振动和冲击，容易受射线辐射、磁场干
32、扰，因此在恶劣工况下须采用特殊加固和屏蔽措施。,2、TFT显示器,近年来发展起来的新型薄膜晶体管TFT（Thin Film Transistor）LCD技术已开始应用到新型的工业控制机中。这种TFT平面显示技术具有如下显著的特点： (1) 体积小，耗电省，如最薄的壁挂式机型厚度仅为5cm(2in)； (2) 可靠性高，寿命长，不易受振动、冲击和射线的干扰影响； (3) 显示颜色256种基色，可扩展至25600种组合。,6.3.2 图形显示画面,引言 1总貌画面 2分组画面 3点画面 4流程图画面 5趋势曲线画面 6报警显示画面 7操作指导画面,引言,采用图形显示器和键盘作人机接口终端, 可以直
33、观形象地监视和操作工业生产过程。所设计出的显示画面，既要反映出整个生产的工艺流程，又要便于单元操作控制；既要有实时动态数据，又要有历史记忆功能。从而使得一台图形显示终端完全替代传统的仪表盘及其盘面上的调节器、指示仪、记录仪、报警仪、模拟屏以及开关按钮、指示灯等。,早期的系统设计者是用汇编语言来编写画面程序的，后来多采用功能强大的高级语言，现在的控制厂商陆续推出了人机对话式的系统组态软件，诸如美国的Intouch、Fix和德国的Wincc，国内的组态王、力控、MCGS和Controx等。利用这些专用组态软件可以方便地组态成各种需要的显示画面。 常用的显示画面有总貌画面、分组画面、点画面、流程图画
34、面、趋势曲线画面、报警显示画面、操作指导画面等等。,当被控量或控制回路较多时，操作员要逐个地监视判断各过程参数是否正常，并据此对控制回路进行操作是很困难的。为此，在总貌显示画面上用颜色、闪光或音响来最大限度地显示出多个控制回路的运行状态。 图6-14 给出一个中央空调控制系统的总貌画面，用棒状图表示控制回路的偏差，用小方块指示控制回路的报警状态，每个棒图或方块的颜色表示1个工位点（参数），一般8个工位点为一组，每幅画面可显示约40个组、320个点。如此，就有可能把整个大型控制系统的几百个参数集中显示在一、二个画面上。,1总貌画面,总貌显示画面中的每一组即8个工位点，对应一幅分组画面，如图6-1
35、5所示。以棒图或方块方式同时显示8个PID控制回路或开关状态；用数字、光柱表示被控量PV、给定值SP、偏差量DV和控制量OUT；用文字表示回路的的工位号或名称以及运行状态，如自动AUT、手动MAN、串级CAS等。 在分组画面上，操作员可对控制回路进行必要的操作，如改变SP、OUT、AUT、MAN等。此时，操作员可把每个显示回路当作一台虚拟的仪表调节器来操作，所以分组画面也称为控制画面。,2分组画面,分组显示画面中的每一个工位点，对应一幅点显示画面，如图6-16所示。以棒图、曲线、文字三种方式显示该PID控制回路的各种参数，如被控量PV、 给定值SP、偏差量DV和控制量OUT、比例带P、积分时间
36、I、微分时间D等；并用PV、SP和OUT三条趋势曲线表示回路的运行状态。 在点画面上，操作员可对该PID控制回路的各种参数进行调整， 所以点画面也称单回路显示画面或调整画面,3点画面,原来的仪表控制系统的仪表盘上方都有一块用实物模型和发光体来模拟生产流程的大型模拟屏，以给操作人员直观形象的视觉。与此类似，计算机控制系统则用流程图画面来进行模拟显示。 流程图画面是用各种图素、文字和数据等组合而成，在一个画面上显示出所有装置回路的图示状况和工艺流程；除静止画面外，还有色彩、闪光、图形和文字连续变化的动态画面标记出各个参数的实时状态，给人以总揽全局且身临其境的感觉。,4流程图画面,图6-17为一个中
37、央空调水冷控制系统的工艺流程模拟图。画面上十分形象地展示出水塔、水泵、冷凝器、蒸发器、压缩机、风机盘管、阀门及管路系统，而且当某个动力设备如冷却水塔与冷却水泵启动时，画面上的水塔电机与冷却水泵即刻旋转起来，而且冷却水喷淋而下、管路水流动循环起来。如此，达到一个十分逼真形象的控制效果。,一般的仪表控制系统是采用记录仪来记录过程参数曲线的，并用记录纸保存历史数据曲线。而计算机控制系统则用趋势显示画面来描述过程参数曲线，并将数据存入磁盘保存。趋势显示包括实时趋势记录和历史趋势记录两种，将实时趋势曲线存入磁盘后，当需要时再调出来就成为历史趋势记录，如图6-18所示。 图中给出了直角坐标下的2条参数曲线
38、：横坐标表示时间，单位是年月日时分秒；纵坐标表示参数值，单位是百分数；工艺过程的温度参数用红颜色代表，液位参数用绿颜色代表。一般，数据采样周期和趋势记录时间可由设计者根据需要适当调定。,5趋势曲线画面,报警画面上显示发生报警的时间、事件、类型、优先级、变量名等, 如图6-19所示。该幅画面上一般可显示若干个报警点，最新发生的报警点显示在首行，以下按时间顺序显示。根据报警的等级可以分别用闪光、蜂鸣器和电铃来提醒操作人员。,6报警显示画面,为了安全方便地操作，设计者按操作顺序预先将各项操作指令存入计算机，实际操作时，再以操作指导画面形式显示出来，用以指导操作。如果出现误操作，计算机会拒绝接收并显示
39、出错标志，从而保证了安全操作。,7操作指导画面,显示装置是计算机与操作人员进行信息交换的一种常用输出设备，主要用来描述生产过程的工艺状况与运行结果，以便于现场工作人员的监视与操作。目前应用在工业过程中的常用显示器有LED、LCD和图形显示终端。 本章重点讨论了LED共阴极、共阳极两种结构的工作原理、静态显示与动态显示两种方式及其与CPU的几种实用接口电路；对 LCD的结构原理、驱动方式及其与单片机的接口电路也作了原理性论述；最后介绍了一般控制系统所需要下的几种图形显示画面。,本章小结,1. 结合图6-1，简述8段LED显示器的结构与工作原理。 2. 结合图6-2，说明8段LED显示器段选码的概念及其0F的段选码表。 3以4位LED为例，说明LED的静态显示原理及其显示效果、特点及适用场合。 4以4位LED为例，说明LED的动态显示原理及其显示效果、特点及适用场合。 5结合图6-5，简述LED静态显示硬件译码电路的工作过程。 6结合图6-6，简述LED动态显示软件译码电路的工作过程。 7LCD液晶显示器有哪几种类型？简述其作用。 8结合图6-9、图6-10，分析说明7段LCD液晶显示器的译码驱动电路。 9在计算机控制系统中，常用的监控显示画面有哪些？,思考题,