通用點陣式電子器件的圖形顯示

摘要：分析了通用點陣式電子器件的現(xiàn)狀及其所具有的特點，以繪制二維曲線為例，介紹了采用整數(shù)數(shù)字微分法（INTEGER DDA）的繪制算法，詳細(xì)闡述了點陣式電子器件中的圖形顯示原理，并結(jié)合MGLS-12032A/B液晶和WH4005微型打印機進(jìn)行驗證，取得了比較好的效果。

關(guān)鍵詞：單片機 圖形顯示 點陣式 MGLS-12032A/B WH4005

1 引言

當(dāng)今世界，電子技術(shù)迅猛發(fā)展，點陣式器件在信息產(chǎn)業(yè)、軍工產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，點陣式器件具體包括液晶顯示模塊（LCD）和漢字針式打印機等器件。就顯示器而言，目前，絕大多數(shù)微機化系統(tǒng)中一般采用三種顯示器，即：CRT屏幕顯示器、LED七段顯示器和LCD液晶顯示器。CRT顯示器的功能較強，適用面較廣，但體積大，價格較高，不適合小型化和集成化。LED七段顯示器的體積小，容易控制，但其功能弱，只能顯示有限的數(shù)字和字母。與前面兩者相比，LCD的優(yōu)點較為明顯，它體積小，功能強，控制方便，價格適宜，能適應(yīng)顯示器的發(fā)展方向，因而在通信、家電、大屏幕設(shè)影等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與液晶相比，微型打印機也是基于點陣式的器件，與傳統(tǒng)的打印機不同的是，微型打印機具有體積小、便于控制、價格便宜等特點，因而在銀行、超市等收款機中得到廣泛的應(yīng)用。

2 點陣顯示的基于原理和算法步驟

下面以繪制二維坐標(biāo)曲線為例，簡述繪制原理。

在點陣式器件中，二維曲線的繪制工作一般可分為以下兩步：第一是是依據(jù)某種算法計算出所繪圖形的各點坐標(biāo)值，并進(jìn)行存儲。這一步一般需要完成算法程序的編制；第二步是在所應(yīng)用的點陣器件上根據(jù)算法程序所提供的點坐標(biāo)，換算出點陣器件上顯示點的位置，即顯示緩沖區(qū)相應(yīng)單元地址及其該單元的內(nèi)數(shù)據(jù)的確定，從而在顯示區(qū)域上組成所需要的顯示圖形。這一步需要完成繪點程序的編制。算法程序是通用的，繪點程序則需要根據(jù)應(yīng)用點陣器件所配的顯示控制的特性來編制。

曲線的繪制最終可以轉(zhuǎn)化為直線的繪制，所以應(yīng)先考慮繪制直線。繪制直線的算法種類較多，為了避免復(fù)雜的浮點運算，筆者采用整數(shù)數(shù)字微分分析法（INTEGER DDA）。先以（Xs,Ys）為起點，（XE，YE）為終點作直線，再使其斜率k=（YE-YS）/（XE-XS）。整數(shù)數(shù)字微分法的基本思想是回避了計算斜率k過程中的除法運算，應(yīng)用ΔY=YE-YS和ΔX=XE-XS之間的關(guān)系，在保證ΔY≥0的條件下將斜率k分成四種情況，然后在每一種情況下用EER指明建立點位置與其實線的差距，以確定相應(yīng)的作點規(guī)則，最后再將終點情況考慮進(jìn)去。這四種情況為：

（1）k=0～1，此時有ΔY≥0，ΔX≥0，且ΔY≤ΔX關(guān)系成立。作點規(guī)則為：

在當(dāng)前（X，Y）點處，若ERR0，則在（X+1，Y）處緩點，且ERR=ERR+ΔY；

若ERR≥0,則在（X+1，Y+1）處繪點，且ERR=ERR+ΔY-ΔX。

然后將新的緩點坐標(biāo)作為當(dāng)前的（X，Y）點，而將所得到的ERR值作為該坐標(biāo)點的偏差值。重復(fù)上述的工作直至X=XE為止。

（X，Y）的初始坐標(biāo)值為（XS，YS），且ERR=0。

（2）k>1，此時有ΔY≥0，ΔX≥0，且ΔY>ΔX。作點規(guī)則為：

在當(dāng)膠（X，Y）點處，若ERR0，則在（X+1，Y+1）處緩點，且ERR=+ΔY-ΔX。

若ERR≥0，則在（X，Y+1）繪點，且ERR=ERR-ΔX。然后將新的繪點坐標(biāo)作為當(dāng)前（X，Y）點，而將所得到的ERR值作為該坐標(biāo)點的偏差值，重復(fù)上述工作直至Y=YE為止。

（X，Y）的初始坐標(biāo)值為（XS，YS），且ERR=0。

（3）當(dāng)k=-1～0時，此時有ΔY≥0，ΔX0，且|ΔY|≤|Δ|。作點規(guī)則為：

在當(dāng)前（X，Y）點處，若ERR0，則在（X-1，Y）處繪點，且ERR=ERR+ΔY；若ERR≥0，則在（X-1，Y）繪點，且ERR=ERR+ΔY+ΔY=ERR+ΔY-|ΔX|。

然后將新的繪點坐標(biāo)作為當(dāng)前（X，Y）點，而所得的ERR值為該坐標(biāo)點的偏差值，重復(fù)上述工作直至X=XE為止。

（X，Y）的初始坐標(biāo)值為（Xs,Ys），且ERR=0。

（4）k-1,有ΔY≥0，ΔX0，且|ΔY|>|ΔX|。作點規(guī)則為：

在當(dāng)前（X，Y）點處，若ERR0，則在（X-1，Y+1）繪點，且ERR=ERR+ΔY+ΔY=ERR+ΔY-|ΔX|;

若ERR≥0，則在（X，Y+1）繪點，且ERR=ERR+ΔY=ERR-|ΔX|。

然后將新的繪點坐標(biāo)作為當(dāng)前的（X，Y）點，而所得到的ERR值為該點坐標(biāo)點的偏差值，重復(fù)上述工作值至Y=YE為止。

（X，Y）點的初始坐標(biāo)值為（XS，YS），且ERR=0。

應(yīng)用MCS-51指令集編制整數(shù)數(shù)字微分法實用算法程序框圖如圖1所示。該程序可完成（0～255，0～255）范圍內(nèi)的任意直線繪制，且所作的直線在點陣液晶顯示屏和微型打印機上顯示的質(zhì)量相當(dāng)不錯。

利用繪制直線的技術(shù)進(jìn)行曲線的繪制實際上就是選擇一些關(guān)鍵點（關(guān)鍵點的選取取與所繪制的曲線有關(guān)），然后計算每兩點之間的連線的坐標(biāo)。但這里需要注意兩點：第一是計算各點的存儲順序問題。在直線繪制當(dāng)中，由于每行或線列只有一點，所以可以邊計算邊打點，不需存儲。但曲線當(dāng)中每行或每列可能有多個點，且點陣式器件顯示或打印時是每行或每列的打印，不能回顯，這一特性使得在顯示同一行或列中的點時，必須將不同的刻計算的點的坐標(biāo)在同一時刻顯示出來，因此必須先存儲，然后在經(jīng)過相關(guān)處理后曲線較為復(fù)雜時，將會致致存儲量的急刷增大，從而需要大容量的數(shù)據(jù)存儲器。所以，需要在設(shè)計電路前先預(yù)測一下，以免發(fā)生存儲溢出。