一种教学实验室用超声波显示仪系统的制作方法

本发明涉及显示仪系统技术领域，具体涉及一种教学实验室用超声波显示仪系统。

背景技术：

超声波发生器，又称超声波驱动电源、电子箱、超声波控制器，是大功率超声系统的重要组成部分。超声波发生器作用是把市电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器工作。大功率超声波电源从转换效率方面考虑一般采用开关电源的电路形式。

超声波电源分为自激式和它激式电源，自激式电源称为超声波模拟电源，它激式电源称为超声波发生器。际公开第2006/025093号公报讨论了一种画面同步控制装置，该画面同步控制装置以预定间隔，将基准定时信号发送到显示处理单元。在国际公开第2006/025093号公报中，各显示处理单元配合紧接在接收到从画面同步控制装置发送的绘制指令之后的垂直同步信号来切换显示画面。在国际公开第2006/号公报中讨论的控制方法中，如果显示处理单元各自的垂直同步信号未被同步，则在各显示处理单元中，切换显示画面的定时不同。例如，当利用显示处理单元进行多图像显示时，如果不存在用于同步显示处理单元各自的垂直同步信号的方法，则在各显示处理单元中，切换显示画面的定时不同。结果，要进行多画面显示的图像的显示质量可能劣化。在专利号为CN201610030630的专利文件中，公开了一种显示系统。所述显示系统包括：主设备，其显示与图像数据的一部分相对应的主图像；以及从设备，其显示与所述图像数据的另一部分相对应的从图像。所述从设备包括：从信号生成单元，其参照基于从所述主设备接收的第一指令的定时，以预定间隔生成从定时信号；从通信单元，其向所述主设备，发送表示显示所述从图像的准备完成的完成通知；以及从显示单元，其与跟从所述主设备接收的第二指令相对应的所述从定时信号同步地，显示所述从图像。

上述专利文件其参照基于从所述主设备接收的第一指令的定时，以预定间隔开始生成从定时信号；从通信单元，其向所述主设备，发送表示显示所述从图像的准备完成的完成通知；以及从显示单元，其与跟从所述主设备接收的第二指令相对应的所述从定时信号同步地，显示所述从图像。但是对于如何提供一种结构简单，操作便捷，安全性能更高的教学实验室用超声波显示仪系统缺少技术性解决方案。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种教学实验室用超声波显示仪系统，用于解决如何提供一种结构简单，安全性能更高，实现蓝牙显示控制的教学实验室用超声波显示仪系统的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种教学实验室用超声波显示仪系统，包括超声波发生器、显示驱动电路和LCD，其特征在于：包括MCU处理单元、显示器高压电路、键盘扫描LCD控制、PLL模块和蓝牙控制模块，所述显示器高压电路的ON/OFF为振荡器启动/停止控制信号输入端，该控制信号来自驱动板MCU，当液晶显示器由待机状态转为正常工作状态后，MCU向振荡器送出启动工作信号，振荡器接收到信号后开始工作，产生频率40～80kHz的振荡信号送入调制器；所述MCU处理单元实现多路数字信号进行采集和逻辑分析；所述键盘扫描LCD控制实现软核对LCD的数据交换，读取键盘值，以及与计算机之间的通信；所述蓝牙控制模块以Linux操作系统上的Bluez蓝牙协议栈为平台进行开发，主机应用程序采用GCC编译器进行编译，显示终端应用程序采用arm-linux-gcc编译器进行交叉编译。

优选的，所述PLL模块在对数字信号进行采样时，需要的时钟频率至少应是数字信号波特率的5倍，Cyclone器件的嵌入式数字PLL要求外部输入CLK信号昀低频率不能低于20MHz，可通过分频的方式得到低频CLK，通过倍频的方式得到高频CLK，也可通过倍频和分频组合得到特殊的输出频率，本设计采用25倍频和2分频，使昀高时钟频率达250MHz。

优选的，所述显示器高压电路在调制器内部与MCU送来的PWM亮度调整信号进行调制后，输出PWM激励脉冲信号，送往直流变换电路，使直流变换电路产生可控的直流电压，为Royer结构的驱动电路功率管供电。

优选的，所述显示器高压电路功率管及外围电容C1和变压器绕组L1组成自激振荡电路，产生的振荡信号经功率放大和升压变压器升压耦合，输出高频交流高压，点亮背光灯管。

优选的，所述显示器高压电路还包括过电流保护检测信号，所述过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻R上取得，输送到驱动控制IC；过电压保护检测信号从L3上取得，也输送到驱动控制IC，当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制IC控制调制器停止输出，从而起到保护的作用。

优选的，所述系统基于NiosⅡ的逻辑分析仪，采用FPGA硬件对数据采集和存储，NiosⅡ软核进行交互、控制和通信，并且可以通过LCD显示所采集数据的逻辑状态或通过RS-232接口与PC机通信，在PC上显示数据的波形并对数据长期存储。

优选的，所述蓝牙控制模块设计有蓝牙部分程序，所述蓝牙部分程序采用了蓝牙socket编程，通过建立蓝牙RFCOMM协议层的socket进行连接，连接建立成功之后可以调用函数recv或者read读取主机发来的数据，主机端则对应地采用函数send或者write发送数据，通信结束之后可以调用函数close结束连接，主机和显示终端蓝牙模块都有固定的蓝牙地址，主机端直接和固定蓝牙地址的显示终端设备进行连接，一台主机可以和多个显示终端进行通信，在不同的显示终端上显示图像和字符。

优选的，所述LCD包括LCD液晶屏部分程序，所述LCD液晶屏部分程序采用了Linux内核驱动程序的framebuffer编程接口，framebuffer为图像硬件设备提供了一种抽象化处理，允许应用程序通过定义明确的界面来访问图像硬件设备，软件无须了解任何涉及硬件底层驱动的东西，通过framebuffer，应用程序可以用mmap函数把显存映射到应用程序虚拟地址空间，将要显示的数据写入内存空间就可以在屏幕上显示出来。

(三)有益效果

本发明蓝牙控制模块以Linux操作系统上的Bluez蓝牙协议栈为平台进行开发，主机应用程序采用GCC编译器进行编译，显示终端应用程序采用arm-linux-gcc编译器进行交叉编译，实现蓝牙控制显示，过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻R上取得，输送到驱动控制IC；过电压保护检测信号从L3上取得，也输送到驱动控制IC，当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制IC控制调制器停止输出，从而起到保护的作用，更安全，本发明结构简单，安全性能更高，实现蓝牙显示控制，具有很强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的逻辑总体框图；

图2是本发明的系统框图；

图3是本发明的键盘扫描LCD控制系统图；

图4是本发明的PLL模块流程图；

图5是本发明的显示器高压电路原理图；

图6是本发明的蓝牙控制模块系统流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示的一种教学实验室用超声波显示仪系统，包括超声波发生器、显示驱动电路和LCD，包括MCU处理单元、显示器高压电路、键盘扫描LCD控制、PLL模块和蓝牙控制模块，显示器高压电路的ON/OFF为振荡器启动/停止控制信号输入端，该控制信号来自驱动板MCU，当液晶显示器由待机状态转为正常工作状态后，MCU向振荡器送出启动工作信号，振荡器接收到信号后开始工作，产生频率40～80kHz的振荡信号送入调制器；MCU处理单元实现多路数字信号进行采集和逻辑分析；键盘扫描LCD控制实现软核对LCD的数据交换，读取键盘值，以及与计算机之间的通信；蓝牙控制模块以Linux操作系统上的Bluez蓝牙协议栈为平台进行开发，主机应用程序采用GCC编译器进行编译，显示终端应用程序采用arm-linux-gcc编译器进行交叉编译。

PLL模块在对数字信号进行采样时，需要的时钟频率至少应是数字信号波特率的5倍，Cyclone器件的嵌入式数字PLL要求外部输入CLK信号昀低频率不能低于20MHz，可通过分频的方式得到低频CLK，通过倍频的方式得到高频CLK，也可通过倍频和分频组合得到特殊的输出频率，本设计采用25倍频和2分频，使昀高时钟频率达250MHz。

显示器高压电路在调制器内部与MCU送来的PWM亮度调整信号进行调制后，输出PWM激励脉冲信号，送往直流变换电路，使直流变换电路产生可控的直流电压，为Royer结构的驱动电路功率管供电。

显示器高压电路功率管及外围电容C1和变压器绕组L1组成自激振荡电路，产生的振荡信号经功率放大和升压变压器升压耦合，输出高频交流高压，点亮背光灯管。

显示器高压电路还包括过电流保护检测信号，过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻R上取得，输送到驱动控制IC；过电压保护检测信号从L3上取得，也输送到驱动控制IC，当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制IC控制调制器停止输出，从而起到保护的作用。

系统基于NiosⅡ的逻辑分析仪，采用FPGA硬件对数据采集和存储，NiosⅡ软核进行交互、控制和通信，并且可以通过LCD显示所采集数据的逻辑状态或通过RS-232接口与PC机通信，在PC上显示数据的波形并对数据长期存储。

蓝牙控制模块设计有蓝牙部分程序，蓝牙部分程序采用了蓝牙socket编程，通过建立蓝牙RFCOMM协议层的socket进行连接，连接建立成功之后可以调用函数recv或者read读取主机发来的数据，主机端则对应地采用函数send或者write发送数据，通信结束之后可以调用函数close结束连接，主机和显示终端蓝牙模块都有固定的蓝牙地址，主机端直接和固定蓝牙地址的显示终端设备进行连接，一台主机可以和多个显示终端进行通信，在不同的显示终端上显示图像和字符。

LCD包括LCD液晶屏部分程序，LCD液晶屏部分程序采用了Linux内核驱动程序的framebuffer编程接口，framebuffer为图像硬件设备提供了一种抽象化处理，允许应用程序通过定义明确的界面来访问图像硬件设备，软件无须了解任何涉及硬件底层驱动的东西，通过framebuffer，应用程序可以用mmap函数把显存映射到应用程序虚拟地址空间，将要显示的数据写入内存空间就可以在屏幕上显示出来。

本发明结构简单，安全性能更高，实现蓝牙显示控制，具有很强的实用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。