通用點(diǎn)陣式電子器件的圖形顯示

摘要：分析了通用點(diǎn)陣式電子器件的現(xiàn)狀及其所具有的特點(diǎn)，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(diǎn)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(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，取得了比較好的效果。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 圖形顯示 點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)陣式器件具體包括液晶顯示模塊（LCD）和漢字針式打印機(jī)等器件。就顯示器而言，目前，絕大多數(shù)微機(jī)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(qiáng)，適用面較廣，但體積大，價(jià)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(diǎn)較為明顯，它體積小，功能強(qiáng)，控制方便，價(jià)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。與液晶相比，微型打印機(jī)也是基于點(diǎn)陣式的器件，與傳統(tǒng)的打印機(jī)不同的是，微型打印機(jī)具有體積小、便于控制、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，因而在銀行、超市等收款機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。

2 點(diǎn)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(jiǎn)述繪制原理。

在點(diǎn)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(jì)算出所繪圖形的各點(diǎn)坐標(biāo)值，并進(jìn)行存儲(chǔ)。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(diǎn)陣器件上根據(jù)算法程序所提供的點(diǎn)坐標(biāo)，換算出點(diǎn)陣器件上顯示點(diǎn)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(diǎn)程序的編制。算法程序是通用的，繪點(diǎn)程序則需要根據(jù)應(yīng)用點(diǎn)陣器件所配的顯示控制的特性來(lái)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(diǎn)運(yùn)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(diǎn)，（XE，YE）為終點(diǎn)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(jì)算斜率k過(guò)程中的除法運(yùn)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(diǎn)位置與其實(shí)線的差距，以確定相應(yīng)的作點(diǎn)規(guī)則，最后再將終點(diǎn)情況考慮進(jìn)去。這四種情況為：

（1）k=0～1，此時(shí)有ΔY≥0，ΔX≥0，且ΔY≤ΔX關(guān)系成立。作點(diǎn)規(guī)則為：

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

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

然后將新的緩點(diǎn)坐標(biāo)作為當(dāng)前的（X，Y）點(diǎn)，而將所得到的ERR值作為該坐標(biāo)點(diǎn)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(shí)有ΔY≥0，ΔX≥0，且ΔY>ΔX。作點(diǎn)規(guī)則為：

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

若ERR≥0，則在（X，Y+1）繪點(diǎn)，且ERR=ERR-ΔX。然后將新的繪點(diǎn)坐標(biāo)作為當(dāng)前（X，Y）點(diǎn)，而將所得到的ERR值作為該坐標(biāo)點(diǎn)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(shí)，此時(shí)有ΔY≥0，ΔX0，且|ΔY|≤|Δ|。作點(diǎn)規(guī)則為：

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

然后將新的繪點(diǎn)坐標(biāo)作為當(dāng)前（X，Y）點(diǎn)，而所得的ERR值為該坐標(biāo)點(diǎn)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(diǎn)規(guī)則為：

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

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

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

（X，Y）點(diǎn)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(shí)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(diǎn)陣液晶顯示屏和微型打印機(jī)上顯示的質(zhì)量相當(dāng)不錯(cuò)。

利用繪制直線的技術(shù)進(jìn)行曲線的繪制實(shí)際上就是選擇一些關(guān)鍵點(diǎn)（關(guān)鍵點(diǎn)的選取取與所繪制的曲線有關(guān)），然后計(jì)算每?jī)牲c(diǎn)之間的連線的坐標(biāo)。但這里需要注意兩點(diǎn)：第一是計(jì)算各點(diǎn)的存儲(chǔ)順序問(wèn)題。在直線繪制當(dāng)中，由于每行或線列只有一點(diǎn)，所以可以邊計(jì)算邊打點(diǎn)，不需存儲(chǔ)。但曲線當(dāng)中每行或每列可能有多個(gè)點(diǎn)，且點(diǎn)陣式器件顯示或打印時(shí)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(diǎn)時(shí)，必須將不同的刻計(jì)算的點(diǎn)的坐標(biāo)在同一時(shí)刻顯示出來(lái)，因此必須先存儲(chǔ)，然后在經(jīng)過(guò)相關(guān)處理后曲線較為復(fù)雜時(shí)，將會(huì)致致存儲(chǔ)量的急刷增大，從而需要大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。所以，需要在設(shè)計(jì)電路前先預(yù)測(cè)一下，以免發(fā)生存儲(chǔ)溢出。