基于数字信号处理器的谐波谱线显示设计

引言

电力电子元器件等大量非线性设备在电力系统中的投入使用，使得电网的谐波污染给电网和用电设备带来了安全隐患，所以对谐波进行实时检测，确切掌握系统谐波状况，对防止谐波危害、维护电网的安全运行十分必要。T6963C有位操作命令，在有些字符的显示上，利用位操作命令的话，程序简单，易于实现，即只要在设置显示地址后调用位操作命令（0xfe）函数即可。该设计很好的完成了有关谐波的菜单显示以及谐波谱线的动态显示，为以后谐波数据的分析奠定了基础

该设计是谐波检测仪的显示部分，电网谐波检测仪直观的显示出不同频率的谐波（幅值和频率），能够为谐波研究者提供可靠的谐波数据，以便对谐波更好的分析和治理。DSP有着处理速度快、功能强大等优点，该设计以TMS320F2812为控制芯片，以HS12864液晶显示模块为显示器件，实现了有关谐波检测数据的菜单显示以及谐波频谱谱线的显示。为了解决快速DSP芯片与慢速液晶显示器件的时序匹配问题，利用F2812丰富的I/O口，实现其与HS12864的时序控制和数据通信，并解决了高速DSP与慢速液晶模块之间的电平转换问题，以及接口同步问题。

1 TMS320F2812特点

TMS320F2812是TI公司最新推出的数字信号处理器，该器件是基于TMS320C2xx内核的定点数字信号处理器。器件上集成了多种先进的外设，为电机及其他应用的实现提供了良好的平台。同时代码和指令与F24x系列完全兼容，从而保证了项目或产品设计的可延续性。该芯片采用了高性能的32位中央处理器、哈佛结构，高性能静态CMOS技术，主频最高可达150MHz（时钟周期可达6.67ns）；具有外部存储器接口，可扩展多达1MB的空间。片内有18KRAM,128kflash存储器，128位的密钥；内部集成有定时器、事件管理器、SPI、SCI、CAN、AD等丰富的片内外围设备。

2 HS12864液晶显示器特点

T6963C最大的特点是具有独特的硬件初始化设置功能，显示驱动所需的参数如占空比、驱动传输的字节数/行及字符的字体都由引脚电平设置，初始化在上电时已基本完成。字体选择的实现是在显示数据传输过程中将一字节的8位字模数据有选择的传输几位，T6963C控制系列液晶已经选定FS0=0,FS1引至MCU接口，即FS,用户通过FS接高或低来实现6×8或8×8字体选择。T6963C内置128种5×8点阵的ASCII字符模库CGROM,字符代码为00H~07H,并允许用户在显示存储器内开辟一个用户自定义字符8×8点阵字模库CGROM。在使用内部CGROM的同时，也可以支持CGRAM,字符代码定义在80H~FFH。T6963C可以管理64k的显示存储区，实际模块上只带32k的存储器。T6963C将32k的存储器分成包括文本显示、图形显示、文本属性区或自定义字符库区等。

3 硬件接口设计

TMS320F2812有两种访问液晶模块的方式：总线方式和I/O口方式。由于液晶模块的处理速度比DSP慢得多，要使两者的速度达到匹配，必须加入一定的延时才能够满足要求，因此在该设计中采用I/O方式，用DSP的数字I/O口来控制液晶显示模块。TMS320F2812芯片的数字I/O口工作电压为3.3V,液晶模块的工作电压为5V,为了保证液晶的正常工作，以及DSP芯片不会因引脚电压过大而被烧坏，两者之间要接电平转换器实现电平转换，由于该系统只对液晶模块写信号，只要实现3.3V到5V电压转换即可，因此本设计用两片74HCT245作为电平转换芯片。

该设计用到了DSP的11个I/O口，分别为GPIOA0~GPIOA2（PWM1~PWM2），GPIOB0~GPIOB7（PWM7~T4PWM），通过电平转换器件，它们分别与LCD的C/D、/RW、/CE、DB0~DB7管脚相连。如图1所示，通过对GPIOA0~GPIOA2的置高置低就可以实现对液晶的写操作，该系统只对液晶写不读，所以液晶的/RD引脚一直接高电平，LCD的FS脚直接接低（地）显示8×8字体，/RST一端与电容和电阻相接，然后再分别接至地和+5V电源，V0与电位器和负压相接，用于调节液晶屏的显示对比度。

4 谱线显示的实现

该论文采用的思路是：将液晶屏网格化，将竖向每8个字节行分为一组，则竖向64个字节行被分为8组。这样竖向位置由确定位于64字节行中的哪一行变为确定位于8个字符中的哪一行，这样整个屏幕便可看成是由8行且每行共计16个的小方格，向方格中填入汉字或字符代码就可以实现汉字或字符的显示了。这样，对于规格为128×64点阵的液晶，一屏可以显示32个16×16的汉字或128个8×8的字符。

5 总结

该文利用TMS320F2812丰富的I/O口，加上延时程序，很好地解决了与慢速液晶模块时序匹配的问题，并由此设计出了两者的接口电路。在软件的设计上，根据点阵图形液晶显示特点，对液晶屏进行网格化。