基于數(shù)字信號處理器的諧波譜線顯示設(shè)計

引言

電力電子元器件等大量非線性設(shè)備在電力系統(tǒng)中的投入使用，使得電網(wǎng)的諧波污染給電網(wǎng)和用電設(shè)備帶來了安全隱患，所以對諧波進(jìn)行實時檢測，確切掌握系統(tǒng)諧波狀況，對防止諧波危害、維護(hù)電網(wǎng)的安全運行十分必要。T6963C有位操作命令，在有些字符的顯示上，利用位操作命令的話，程序簡單，易于實現(xiàn)，即只要在設(shè)置顯示地址后調(diào)用位操作命令（0xfe）函數(shù)即可。該設(shè)計很好的完成了有關(guān)諧波的菜單顯示以及諧波譜線的動態(tài)顯示，為以后諧波數(shù)據(jù)的分析奠定了基礎(chǔ)

該設(shè)計是諧波檢測儀的顯示部分，電網(wǎng)諧波檢測儀直觀的顯示出不同頻率的諧波（幅值和頻率），能夠為諧波研究者提供可靠的諧波數(shù)據(jù)，以便對諧波更好的分析和治理。DSP有著處理速度快、功能強(qiáng)大等優(yōu)點，該設(shè)計以TMS320F2812為控制芯片，以HS12864液晶顯示模塊為顯示器件，實現(xiàn)了有關(guān)諧波檢測數(shù)據(jù)的菜單顯示以及諧波頻譜譜線的顯示。為了解決快速DSP芯片與慢速液晶顯示器件的時序匹配問題，利用F2812豐富的I/O口，實現(xiàn)其與HS12864的時序控制和數(shù)據(jù)通信，并解決了高速DSP與慢速液晶模塊之間的電平轉(zhuǎn)換問題，以及接口同步問題。

1 TMS320F2812特點

TMS320F2812是TI公司最新推出的數(shù)字信號處理器，該器件是基于TMS320C2xx內(nèi)核的定點數(shù)字信號處理器。器件上集成了多種先進(jìn)的外設(shè)，為電機(jī)及其他應(yīng)用的實現(xiàn)提供了良好的平臺。同時代碼和指令與F24x系列完全兼容，從而保證了項目或產(chǎn)品設(shè)計的可延續(xù)性。該芯片采用了高性能的32位中央處理器、哈佛結(jié)構(gòu)，高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻最高可達(dá)150MHz（時鐘周期可達(dá)6.67ns）；具有外部存儲器接口，可擴(kuò)展多達(dá)1MB的空間。片內(nèi)有18KRAM,128kflash存儲器，128位的密鑰；內(nèi)部集成有定時器、事件管理器、SPI、SCI、CAN、AD等豐富的片內(nèi)外圍設(shè)備。

2 HS12864液晶顯示器特點

T6963C最大的特點是具有獨特的硬件初始化設(shè)置功能，顯示驅(qū)動所需的參數(shù)如占空比、驅(qū)動傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/行及字符的字體都由引腳電平設(shè)置，初始化在上電時已基本完成。字體選擇的實現(xiàn)是在顯示數(shù)據(jù)傳輸過程中將一字節(jié)的8位字模數(shù)據(jù)有選擇的傳輸幾位，T6963C控制系列液晶已經(jīng)選定FS0=0,FS1引至MCU接口，即FS,用戶通過FS接高或低來實現(xiàn)6×8或8×8字體選擇。T6963C內(nèi)置128種5×8點陣的ASCII字符模庫CGROM,字符代碼為00H~07H,并允許用戶在顯示存儲器內(nèi)開辟一個用戶自定義字符8×8點陣字模庫CGROM。在使用內(nèi)部CGROM的同時，也可以支持CGRAM,字符代碼定義在80H~FFH。T6963C可以管理64k的顯示存儲區(qū)，實際模塊上只帶32k的存儲器。T6963C將32k的存儲器分成包括文本顯示、圖形顯示、文本屬性區(qū)或自定義字符庫區(qū)等。

3 硬件接口設(shè)計

TMS320F2812有兩種訪問液晶模塊的方式：總線方式和I/O口方式。由于液晶模塊的處理速度比DSP慢得多，要使兩者的速度達(dá)到匹配，必須加入一定的延時才能夠滿足要求，因此在該設(shè)計中采用I/O方式，用DSP的數(shù)字I/O口來控制液晶顯示模塊。TMS320F2812芯片的數(shù)字I/O口工作電壓為3.3V,液晶模塊的工作電壓為5V,為了保證液晶的正常工作，以及DSP芯片不會因引腳電壓過大而被燒壞，兩者之間要接電平轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，由于該系統(tǒng)只對液晶模塊寫信號，只要實現(xiàn)3.3V到5V電壓轉(zhuǎn)換即可，因此本設(shè)計用兩片74HCT245作為電平轉(zhuǎn)換芯片。

該設(shè)計用到了DSP的11個I/O口，分別為GPIOA0~GPIOA2（PWM1~PWM2），GPIOB0~GPIOB7（PWM7~T4PWM），通過電平轉(zhuǎn)換器件，它們分別與LCD的C/D、/RW、/CE、DB0~DB7管腳相連。如圖1所示，通過對GPIOA0~GPIOA2的置高置低就可以實現(xiàn)對液晶的寫操作，該系統(tǒng)只對液晶寫不讀，所以液晶的/RD引腳一直接高電平，LCD的FS腳直接接低（地）顯示8×8字體，/RST一端與電容和電阻相接，然后再分別接至地和+5V電源，V0與電位器和負(fù)壓相接，用于調(diào)節(jié)液晶屏的顯示對比度。

4 譜線顯示的實現(xiàn)

該論文采用的思路是：將液晶屏網(wǎng)格化，將豎向每8個字節(jié)行分為一組，則豎向64個字節(jié)行被分為8組。這樣豎向位置由確定位于64字節(jié)行中的哪一行變?yōu)榇_定位于8個字符中的哪一行，這樣整個屏幕便可看成是由8行且每行共計16個的小方格，向方格中填入漢字或字符代碼就可以實現(xiàn)漢字或字符的顯示了。這樣，對于規(guī)格為128×64點陣的液晶，一屏可以顯示32個16×16的漢字或128個8×8的字符。

5 總結(jié)

該文利用TMS320F2812豐富的I/O口，加上延時程序，很好地解決了與慢速液晶模塊時序匹配的問題，并由此設(shè)計出了兩者的接口電路。在軟件的設(shè)計上，根據(jù)點陣圖形液晶顯示特點，對液晶屏進(jìn)行網(wǎng)格化。