专利名称：液晶光电图形发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于微型液晶器件的光电图形发生装置，属于光电领域。
背景技术：
目前传统光学测量中的可见光目标主要使用各种光学玻璃分划板产生，由测量人员根据实际测量需要进行选择和更换。由于光学测量参数众多，在实际的测量过程中要频繁更换目标分划，同时为保证测量的精度要求目标的夹持位置必须精确，这样一方面提高了对测量人员的要求，另外也降低了光学测量的效率，从而限制了光学精密测量这一先进技术的推广应用。与此同时，随着光电仪器测量的自动化程度日益提高，新型光电器件如高分辨率CCD、LCD等器件不断涌现，光学测量中CCD应用于图像采集级处理方面技术上目前已经成熟，但是在目标产生方面却仍沿用传统物理分划，成为制约光学测量自动化程度提高的一项瓶颈。
另一方面传统的产生分划图案的方法需要专门定做精密的分划图案板，这必然对加工技术和加工精度有很高的要求，当需要添加新的分划图案时还必须临时加工，精度和技术的因素将大大的延长了教学、科研、生产的工作周期，因此很有必要引入一种新的方法产生分划图案。
微型LCD器件目前主要被应用在投影显示领域，在光学测量中作为可见光的靶标加以应用尚属首例，同时传统的基于投影仪技术研制的图形产生装置工作时要依赖于计算机VGA接口，需要一台计算机进行辅助控制，从而难于和其他测量模块集成一体。不适合现代光电仪器智能化、集成化的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于可以通过以下措施来实现。
液晶光电图形发生器，包括控制电脑、电源、电路板、液晶四部分。电路板分为数据传输模块、时序产生模块和液晶驱动模块；联结方式为控制电脑通过主板上的串口连接液晶光电图形发生器把数据传输到电路板之数据传输模块；电源接收220V交流市电为后面电路板提供15V、10V、5V工作电平；电路板模块内部由CPLD后面的地址和数据总线连接到时序模拟模块；时序模拟模块产生视频信号和行场同步信号供给液晶驱动模块；液晶驱动模块通过液晶接口连接到液晶上。电路板中数据传输模块是由philips公司89C51RD2作为控制核心，一端配以MAX232芯片作为串口数据收发接口，另一端配以CPLD实现扩展74LS373芯片功能实现对外部显示存储器的访问，外部显示存储器在时序产生模块上。数据传输模块和时序产生模块是通过CPLD后的地址总线和数据总线的连接实现的。时序产生模块以FPGA作为核心工作芯片，访问位于这个模块上的显示存储器，FPGA另一端接视频D/A芯片产生模拟视频信号。时序传输模块和液晶驱动模块的连接是靠视频信号和行场同步信号的连接实现的。液晶驱动模块由SONY公司2111、2112、3500芯片构成，核心工作频率是由ICS1523锁相环芯片产生，这个模块的器件全部由IIC总线配置，所以还嵌入一块89C51RD2来实现配置功能。液晶驱动模块输出的信号直接可以送给液晶板。液晶采用SONY公司0.3英寸高分辨率液晶。本实用新型输入端包含220伏交流市电输入、RS232串口输入；输出分辨率为1024×768的分划图形。
电路板部分由数据传输模块、时序模拟模块、液晶驱动模块三部分组成。其中数据传输模块由philips89C51RD2单片机作为接口芯片，通过MAX232芯片实现RS232信号与TTL信号电平转换从而与计算机连接，达到了单片机接收控制流与数据流的接口。单片机的端口又为显示存储器提供了地址和数据总线，由于外部显示存储器内存空间大于64K，所以必须扩展地址总线并使用高速器件锁存，因此用一块CPLD来扩展74LS373芯片的功能进行地址锁存和数据锁存，实现了对外部显示存储器的快速访问。单片机在接收完数据流后产生使能信号，关闭CPLD开启时序产生模块的FPGA使整个液晶光电图形发生器功能继续进行。由于外部显示存储器位于时序模拟模块上，所以数据传输模块与时序模拟模块的连接是靠CPLD后面的地址信号和数据信号相连接来实现的。时序模拟模块主要由一块FPGA来实现视频信号的产生，当使能信号使FPGA开始工作后，它将显示存储器中的数据高速连续读出并通过D/A转换芯片实现数模转换，同时FPGA还产生了与这个视频信号相对应的行场同步信号。时序模块与液晶驱动模块的连接是靠视频信号以及行场同步信号连接的，这是符合标准VGA信号的。液晶驱动模块运用的是SONY公司2111、2112、3500芯片组实现对LCD的驱动，首先是由ICS1523锁相芯片倍频行同步信号，产生66MHz的主工作频率供其他芯片组使用。2111芯片接收独立的行场信号和视频信号，并接收由AD8802芯片产生的一组用于控制GAMA校正和灰度校正的电压值，经2111校正过的信号送往一对2112芯片。与3500芯片共同产生符合LCD的驱动信号。在上电初始，液晶模块是由其上的89C51RD2芯片通过IIC总线配置的，由配置的数据不同，可以设定不同的GAMA矫正效果和灰度显示效果，实现了GAMA矫正和灰度可调。液晶驱动模块和液晶是通过符合SONY公司特殊液晶板的数字/模拟接口实现的。由于液晶驱动模块接收的是标准VGA信号，所以它既可以工作在本系统中，也可以作为独立的模块应用于其他灰度图像显示系统中。
实际工作时在计算机通过自己开发的应用软件产生由用户根据实际的测量需要的光学分划图形。用户可以进行类型选择、具体参数设定后生成所需测量靶标预览像，然后由程序将其压缩后等待传输；其次，通过计算机串口将图形数据传输至1数据传输模块并转发到图形发生器内部的显示存储器中加以存储；再次，系统启动时序模拟模块的FPGA，根据液晶显示的控制时序要求产生出控制显示所需的时钟信号，同时将图形从显存中读取后进行DA转换交付给3液晶驱动模块；最后，将模拟视频信号进行伽马校正，并转变成符合液晶显示要求的视频信号输出到4液晶模块加以显示。
本发明选用微型液晶器件作为光学测量中可见光目标分划的载体，由计算机软件控制，借助FPGA、CPLD芯片作为驱动控制器件，在液晶上产生实际测量时需要的光学靶标。系统具备亮度、对比度可调，支持220V交流市电输入，图形发生器体积较小，配有传统光具座的通用接口。
图1是液晶光电图形发生器装置示意图；图2是液晶光电图形发生器电路板部分示意图；图3是液晶光电图形发生器原理图总框图。
图中主要结构为控制电脑1、电源2、电路板3、液晶屏幕4、数据传输模块电路5、时序模拟模块电路6、液晶驱动模块电路7。
具体实施方式
液晶光电图形发生器组件包括控制电脑(1)、电源(2)、电路板(3)、液晶屏幕(4)四部分，其中电路板又分为数据传输模块(5)、时序产生模块(6)和液晶驱动模块(7)。联结方式控制电脑(1)通过主板上的串口连接液晶光电图形发生器把数据传输到电路板(3)之数据传输模块(5)；电源(2)接收220V交流市电为后面电路板(3)提供15V、10V、5V工作电平；电路板模块内部由CPLD后面的地址和数据总线连接到时序模拟模块(6)；时序模拟模块(6)产生视频信号和行场同步信号供给液晶驱动模块(7)；液晶驱动模块(7)通过液晶接口连接到液晶屏幕(4)上。
液晶光电图形发生器运作方式是电源(2)接受220V交流市电并转换为10V、15V、5V电压提供给电路板(3)部分。控制电脑(1)软件产生电子分划图形压缩数据通过串口传输给电路板(3)之数据传输模块(5)。数据传输模块通过CPLD把地址总线和数据总线呈现在时序模拟模块(6)上，从而实现了对显示存储器的写操作，时序模拟模块(6)通过FPGA控制读显示存储器时序把数据连续放在视频D/A上并相应的产生行场同步信号给液晶驱动模块(7)。液晶驱动模块(7)接收行信号由锁相环芯片锁相并倍频产生核心工作频率，由经过89C51RD2单片机配置过的AD8802芯片产生控制2111芯片灰度、GAMA、亮度调节的电平，2111芯片接收视频信号调整后送给2112芯片组，在由3500和2112共同产生数字/模拟信号驱动液晶屏幕(4)，最终，动态产生各种电子分划图形。
权利要求1.液晶光电图形发生器，包括控制电脑、电源、电路板、液晶四部分，其特征是电路板分为数据传输模块、时序产生模块和液晶驱动模块；实现动态分划图形显示；联结方式为控制电脑通过主板上的串口连接液晶光电图形发生器把数据传输到电路板之数据传输模块；电源接收220V交流市电为后面电路板提供15V、10V、5V工作电平；电路板模块内部由CPLD后面的地址和数据总线连接到时序模拟模块；时序模拟模块产生视频信号和行场同步信号供给液晶驱动模块；液晶驱动模块通过液晶接口连接到液晶上。
2.根据权利要求1中所述的液晶光电图形发生器，其特征是电源接受220V交流市电并转换为10V、15V、5V电压提供给电路板部分；控制电脑软件产生电子分划图形压缩数据通过串口传输给电路板之数据传输模块；数据传输模块通过CPLD把地址总线和数据总线呈现在时序模拟模块上，从而实现了对显示存储器的写操作，时序模拟模块通过FPGA控制读显示存储器时序把数据连续放在视频D/A上并相应的产生行场同步信号给液晶驱动模块；液晶驱动模块接收行信号由锁相环芯片锁相并倍频产生核心工作频率，由经过89C51RD2单片机配置过的AD8802芯片产生控制2111芯片灰度、GAMA、亮度调节的电平，2111芯片接收视频信号调整后送给2112芯片组，在由3500和2112共同产生数字/模拟信号驱动液晶，最终，动态产生各种电子分划图形。
3.根据权利要求1中所述的液晶光电图形发生器，其特征是采用AD8802串行D/A芯片产生各种电平配置2111芯片，从而实现了灰度、GAMA和亮度的调节。
4.根据权利要求1中所述的液晶光电图形发生器，其特征是外形为柱状并具有光具座通用接口；分划板为微小液晶。
专利摘要本实用新型涉及一种液晶光电图形发生器，属于光电领域。该液晶光电图形发生器由控制电脑、电源、电路板、液晶四部分组成，控制电脑通过主板上的串口连接液晶光电图形发生器把数据传输到电路板之数据传输模块；电源接收220V交流市电为后面电路板提供15V、10V、5V工作电平；电路板模块内部由CPLD后面的地址和数据总线连接到时序模拟模块；时序模拟模块产生视频信号和行场同步信号供给液晶驱动模块；液晶驱动模块通过液晶接口连接到液晶上。本实用新型解决了光学测量中使用光学玻璃分划板产生可见光目标时不易更换以及制造成本高的技术问题；主要用途为在光学测量中实时动态产生分划图形；系统体积小，且具有传统光具座通用接口的特点。
文档编号G09G3/36GK2807289SQ20042011273
公开日2006年8月16日 申请日期2004年11月12日 优先权日2004年11月12日
发明者沙定国, 林家明, 陈凌峰, 孙若端, 刘殿敏, 潘奕捷, 张旭升, 秦志峰, 曾嫦娥 申请人:北京理工大学