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1 引言 點陣式液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）以優越的性價比早已成為電子設計者的常用器件，被廣泛應用于各種工業電子設備中。起初，點陣式液晶只是用來消除段碼式液晶顯示過于粗糙、容易混淆等的缺點，實現標準ASCII字符的顯示。為了擺脫英文顯示的限制，人們通過查詢內碼從標準字庫中得到所需漢字的點陣值，進而實現漢化菜單，使設備的使用更加直觀、方便。于是，漢化顯示也成為許多國產設備在與進口設備競爭中的主要優勢之一。后來，人們又通過手工的方法，實現了某些簡單圖像的顯示，使顯示界面有了一定程度的提高。然而，如何通過簡單的途徑在沒有圖形驅動模塊的點陣式液晶顯示器中顯示各種靜態圖像以及動畫，成為長期困擾設計者的問題。我們現在可以通過掃描儀、互聯網、高級圖形處理軟件很方便地獲得各種各樣的圖像，但是這些文件最終都以各種特定的格式儲存在計算機中，怎樣通過比較簡單的手段把它移植到液晶顯示器中，就是本文闡述的主要內容。文章通過分析傳統圖像點陣獲取原理以及BMP圖像的存儲格式，找到了它們間的內在聯系，從而實現了圖像點陣的快速獲取，并以T6963C〔3〕控制器為例進一步探討了在點陣式液晶中的靜態圖像以及動畫的顯示步驟。 2 傳統的點陣獲取法 在點陣式液晶中顯示圖像，首先要獲得圖像的點陣值。最傳統、最簡單直接的點陣獲取方法就是坐標掃描法。其基本步驟為：將圖像置于坐標系中，根據坐標格上象素的存在與否決定該點值為1還是0；然后將每八個象素值拼成一個字節，從而得到該圖像的點陣數據。圖1為一個燈泡圖像掃描成16×16點陣的示意。 可以看出，坐標掃描方法不需要太多技巧，直觀明了。然而對于高象素圖像（即點陣數量比較多的圖像），坐標掃描法就顯得非常繁瑣。試想，要獲得象素高達 240×128的圖像點陣值，需要手工清點30，720個點陣，然后再組成3，840個字節的點陣表供程序讀取，其工作量之大可想而知。另外，當需要顯示的畫面比較多時工作量也成比例增加。 3 BMP位圖格式分析 BMP位圖是微軟公司（Microsoft）和國際商用機器公司（IBM）共同倡導的一種圖像格式。它按點陣排列順序，將每個象素的色彩值以規定的方式把整個圖像記錄下來。BMP格式還可細分為兩種類型，即Microsoft Windows型和IBM OS／2型，兩者的差別主要在于說明部分（文件頭）。由于IBM OS／2類型的BMP用得比較少，所以在絕大多數情況下，BMP默認為Microsoft Windows類型。根據色彩位深度不同，Windows BMP文件象素描述部分差別較大，如256色每個象素需要8位（即1個字節）來描述，而16色的圖像每個象素描述者只需4位（即半個字節）。對于絕大部分電子設計者來說，黑白二色的點陣式液晶顯示器價格適中、接口簡單，因而最為常用。因此，這里僅分析Microsoft Windows類型1位（Bit）描述的二色BMP圖像文件。詳見表1。 4 圖像點陣的獲取 從上述對二色BMP文件的分析，我們發現BMP文件的象素描述段中點陣的存放格式跟液晶圖像顯示所需的格式很類似。因此，我們不難想到液晶顯示所需的圖像點陣借助于計算機高級軟件從BMP文件中讀取。 4．1 目標圖像的編輯與處理 目標圖像通常并不是BMP格式，原始尺寸跟液晶顯示中所需的也相差很多。因此，在從圖像文件中讀取點陣前必須對目標圖像進行適當的編輯與處理。其步驟如下： （1）通過圖像處理軟件編輯或調整目標圖像尺寸，使得圖像跟液晶顯示的尺寸要求一致。常用的有Photoshop、Capture Professional等軟件。 （2）將圖像轉換為二色Windows格式的BMP文件。注意，如果是彩色圖像，則在轉換為黑白圖像時需要調節黑白對比效果，以適合黑白顯示。本步驟筆者使用的是Capture Professional3．0版本Operations菜單下的Convert to－＞Black and White，轉換時會彈出消息框，調整其Threshold的值可以預覽到其黑白對比效果。 （3）將圖像上下翻轉（以水平線為軸）。從上面的分析可知，BMP文件中圖像象素的內容是由下而上、由左及右存儲的。所以按照習慣的由上而下、由左及右的順序往液晶的顯示RAM寫圖像點陣，必須將上述處理后的圖像進行翻轉，并存儲為最終的圖像文件。本步驟用Photoshop和Capture Professional都比較方便。 4．2 BMP文件中讀取點陣的程序設計 在完成對目標圖像編輯與處理后，就可以從最終得到的黑白二色Windows BMP文件中讀出圖像點陣了。假設點陣值按照傳統的X86匯編語言格式存放在名為fign．inc的文件中。設計點陣讀取程序框圖如圖2所示。 設圖像水平方向及垂直方向尺寸（點陣數）分別為ohr__size、ver__size,則圖2的框圖中: (1)所要掃描的總行數為ver__size。 (2)判斷每行是否結束的方法為：當hor__size被8整除時，則每行應讀取的字節數Bytenum＝horsize／8；否則Bytenum＝取整（horsize／8）＋1。 (3)一行掃描完后，確定下一行指針位置的方法為：如每行字節數能被4整除時，則指針加1即可，否則指針應加上(4--取余(Byte__unm/4)+1)。 5 圖像在液晶中的顯示 5．1 靜態圖像顯示 經過前面的處理，生成的點陣文件fign．inc中點陣存放順序跟我們習慣的方向已經一致。因此，只要在初始化液晶后，按順序從點陣文件中讀取點陣值，再寫往液晶相應的顯示區，就能完成整幅靜態圖像的顯示。圖3是以常見的用T6963C作控制器的液晶顯示模塊為例來說明圖像顯示的靜態流程。 5．2 動畫顯示 眾所周知，動畫顯示的基本原理是利用人眼的視覺殘留，將一序列靜止的畫面按一定的時間間隔連續播放。可見，只要獲得各靜態子畫面的點陣值，就可以實現在點陣式液晶中的動畫顯示。圖4是實現一個包括N個子畫面的動畫顯示流程。其中時間間隔T根據實際效果設置。 6 結束語 計算機存儲圖像除了BMP外，還有多種其它格式。本文之所以選擇用BMP，是因為它是一種沒有壓縮的點陣型的圖像文件格式，而且幾乎所有的Windows應用軟件都支持這種格式，從而處理起來特別方便。在網絡資源日益豐富的今天，多數情況下設計者可不必自己繪制而直接利用各種現成的圖像、圖標、動畫，然后對之加以處理。在筆者參與的電力系統新一代數字式保護研制中，上述方法的成功運用使產品在很短的開發周期內取得了非常理想的人機界面效果。實踐證明，一個好的界面對塑造產品形象，增強產品競爭力起著不可低估的作用。本文給出的基于BMP的圖像點陣獲取方法，原理簡單，實現方便，具有很高的實際應用價值。 |
