微机字符发生器实验报告.docxVIP

微机字符图形发生器实验要求一、任务利用模拟示波器显示字符图形，并能通过按键对显示内容进行修改。二、要求1. 在示波器屏幕上以点阵形式显示字符图形，分辨率达到96×90。2．启动后在屏幕上显示“字符图形”四个汉字，并把光标置于左下角。3．用功能键修改屏幕显示。功能与按键的对应关系如下：表1按键与功能对应表键名功能说明F1光标左移←不清除原位置上的字符F2光标右移→不清除原位置上的字符F3换行光标移到下一行第一列F4清除屏幕光标移到左上角F5光标左移←清除原位置上的字符F6光标右移→清除原位置上的字符F7上卷动一行卷出内容不保留F8下卷动一行卷出内容不保留4．从键盘输入6个字符，能在屏幕上清楚地显示出来。字符与键值对应关系如下：表2字符与键值对应表键名F9F10F11F12F13F14字符ABCDEF实验报告一、前言示波器是电子电路实验和科学技术研究中不可缺少的调试仪器。而字符图形显示器被广泛地应用于工业生产、科学研究和日常生活中，其显示原理与示波器相似。因此，有必要将两者结合起来，研究示波器波形形成原理以及字符图形的显示规律。本实验报告介绍了在示波器上显示字符图形以及通过按键修改显示内容的具体实现方法，并给出了示波器上显示的实验结果。二、字符图形发生器基本原理一个字符可以用它的点阵来显示，一般一个ASCII码字符用5X7点阵来显示。为了美观，在字符显示时，字符间要留有一定的空间，一般在字符的左右间留一个空格，而上下行留有两个空格，这样一个字符占用6X9个点阵。使用模拟示波器能够显示字符图形点阵。模拟示波器有三个输入接口：X，Y，Z。分别用于行扫描、列扫描和亮度控制。X、Y扫描信号相互配合，扫描整个示波器显示区，扫描完一次即为一帧。Z信号控制相应的X、Y坐标处的像素点的亮暗，以显示字符或图形。字符点阵图形发生器的基本原理图如图1所示。图1字符图形发生器原理图三、方案论证与比较1.控制电路选择方案一：系统控制电路采用计数器模块实现，事先将需要显示的字符图形存储于字符数据存储器（E2PROM）中，控制电路计数输出二进制数码通过D/A转换形成示波器X、Y轴扫描电压，同时将该二进制数码作用于字符数据存储器的地址线上，取出相应字模作为示波器Z轴输入控制信号。电路框图如图2所示。图2方案一电路框图该方案电路搭建简单，X、Y、Z信号同步性高，但只能显示固定的字符图形，无法做到通过键盘控制实时修改示波器显示内容，对于本设计要求是不适用的。方案二：采用FPGA作为核心控制电路，通过读取键盘输入信号，实时改变字符数据存储器内的数据，从而修改示波器显示内容。电路框图如图3所示。图3方案二电路框图采用FPGA作为核心控制器具有高速、高精度、高稳定的特点，但由于FPGA不具有掉电保护功能，需要采用FLASH存储器在线从配置的方法，增大了电路的复杂性，同时对于本设计要求的键盘控制功能，采用VHDL语言实现难度较大。方案三：采用单片机作为系统的核心控制器，一方面根据键盘输入改变显示区存储器内的数据，改变示波器显示内容；另一方面控制外部扫描信号发生电路，使X、Y、Z信号同步。该方案利用单片机的程序存储器（ROM）存储初始化显示图形和固定字模，数据存储器（RAM）存储示波器显示区数据，有效利用存储空间。同时采用汇编代码编程，能准确控制指令执行时间，有助于实现X、Y、Z信号的同步。2.扫描信号发生电路选择设计要求实现96×90分辨率的点阵显示，从扫描范围和扫描速度两方面考虑，对X、Y扫描信号发生电路的设计有以下三种方案。方案一：X扫描信号采用锯齿波，Y扫描信号采用阶梯波，均通过模拟器件搭建。该方案能够产生锯齿波，但是产生阶梯波难度很大。根据设计要求，一帧有90行，那么需要产生90级阶梯波，用+5V电压，那么每一级就需要50多mv，用RC电路来产生的时候，对RC精度要求很好，对干扰控制要求严，总体实现难度大。方案二：X、Y扫描信号均采用阶梯波，通过D/A转换器实现。该方案对于小分辨率（扫描速度较低）的点阵显示是可行的，并且在时序上的同步性很好。但是对于本设计要求来说，很难实现。本设计要求96×90分辨率，即每帧近10000个像素点。为保证50Hz的显示刷新率，则显示每个像素点的时间间隔不能大于2us，即D/A转换器（X扫描信号）最多2us必须上升一个台阶。但是51单片机（12M晶振）的执行速度为（至少）1us一条指令，同时D/A转换器转换也需要时间（例如DAC0832的建立时间为1us），所以该方案在显示速度上很难达到要求。方案三：X扫描信号采用锯齿波（模拟器件），Y扫描信号采用阶梯波（D/A转换）Y扫描信号用D/A转换器实现，输出阶梯波没有用模拟器件做起来那么复杂，较为简单易行，且在速度要求上也较为宽裕。而通过模拟器件产生锯齿波作为X扫描信号也是可行的。那么关键就在