基于sed1335lcd屏接口设计论文Word格式.docx

1、2.2.2 字符型液晶.42.2.3 图形点阵式液晶.42.3.1被动矩阵式LCD工作原理（以TN-LCD为例）.62.3.2主动矩阵式LCD工作原理.63.2.1 AT89C51主要性能83.2.2 AT89C51内部结构图94.2.1MPU接口单元.124.2.2 内部控制单元.144.2.3 LCM驱动单元156.3.1 显示控制.316.3.2 屏幕结构.316.3.3 光标控制.326.3.4程序初始化.336.3.5刷新程序.356.3.6文本显示特性.356.3.7图形显示特性.37第1章 绪论1.1 课题背景液晶显示器件在中国已有二十余年的发展历史。二十余年来，液晶显示器件从实

2、验室走向大规模生产集团，形成了独立的产业部门。现在，液晶显示几乎已经应用于生产，生活的各个领域，人们几乎时时处处都要与这一神奇而又普通的面孔打交道。液晶显示是集单片机技术、微电子技术、信息处理于一体的新型显示方式。由于液晶显示器具有低压低功耗，显示信息量大易于彩色化，无电磁辐射，长寿命，无污染等特点。LCD是目前显示产业中发展速度最快，市场应用最广的显示器件，成为众多显示媒体中的佼佼者，在越来越多的领域中发挥作用，是目前显示器件中一个理想的选择。1.2 课题研究的目的和意义目前用户在使用液晶显示时，要花费相当长的时间对液晶显示驱动器SED1335控制器进行编程,相当麻烦。对液晶显示模块应用标准

3、化，提供标准化的时序关系，从而在硬件电路上解决了系统与液晶显示模块的连接问题，软件编程方面也趋于简单化。1.3 国内外研究现状 由于液晶显示器具有低压低功耗，显示信息量大易于彩色化，无电磁辐射，寿命长，无污染等特点。单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，单片机的使用领域已十分广泛，已经远远超出了计算机科学的领域，小到玩具，信用卡，大到航天器，机器人，从实现数据采集，过程控制，模糊控制等智能控制到人类的日常生活，可以说，在人们

4、的生活生产中都离不开单片机，又如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器，电子万年历，到计时器，定时器，计数器，频率计，电子秤，电子血压表等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，“电脑型”，如智能型洗衣机，电脑温控冰箱等。在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。单片机的应用具有范围广的特点，对各个行业的技术改造和产品智能化的更新换代起着重要的推动作用1.4论文选题意义液晶显示器件是一种高新技术的基础元器件，具有许多其他元器件无法比拟的优点，被广泛应用于各种仪

5、器仪表中，为了满足系统对数据图像分析的需要，实际操作中经常使用到点阵式LCD，因此对液晶屏与控制器的选择以及两者之间接口设计的研究具有重要意义。第2章 液晶显示器相关知识简介2.1液晶显示器类别及其应用液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器，便于携带从选型角度，我们将常见液晶分为以下几类：段式，字符型，图形点阵式。2.1.1 段式液晶段式是最早最普通的显示方式，常见段式液晶的每字为8段组成，即8字和一点，只能显示数字和部分字母，如果必须显示其它少量字符、汉字和其它符号

6、，一般需要从厂家定做，可以将所要显示的字符、汉字和其它符号固化在指定的位置，比如计算器、电子表。2.1.2 字符型液晶 字符型液晶，顾名思义，字符型液晶是用于显示字符和数字的，对于图形和汉字的显示方式与段式液晶无异。字符型液晶一般有以下几种分辨率，81，161、162、164、202、204、402、404等，其中8（16、20、40）的意义为一行可显示的字符（数字）数，1（2、4）的意义是指显示行数。如果只需要显示字符和数字，而且一屏所显示的内容不超过字符型液晶的最大限制（比如404），就可选择字符型液晶，直接与MPU连接即可。2.1.3 图形点阵式液晶 图形点阵式液晶，我们又将其分为TN、

7、STN（DSTN）、TFT、UBF、OLED等几类。如果需要动态地显示汉字和图形，那么，只能选择图形点阵式液晶。（1）STN（Super Twisted Nematic）屏幕，又称为超扭曲向列型液晶显示屏幕。STN屏幕属于反射式LCD，它的好处是功耗小，但在比较暗的环境中清晰度较差。STN也是我们接触得最多的材质类型，目前主要有CSTN和DSTN之分，它属于被动矩阵式LCD器件，所以功耗小、省电，但么应时间较慢，为200毫秒。CSTN一般采用传送式照明方式，必须使用外光源照明，称为背光，照明光源要安装在LCD的背后。 （2）TFT（Thin Film Transistor）即薄膜场效应晶体管，

8、属于有源矩阵液晶显示器中的一种。它可以“主动地”对屏幕上的各个独立的像素进行控制，这样可以大大提高反应时间。一般TFT的反应时间比较快，约80毫秒，而且可视角度大，一般可达到130度左右，主要运用在高端产品。所谓薄膜场效应晶体管，是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。TFT-LCD液晶显示屏是薄膜晶体管型液晶显示屏，也就是“真彩”（TFT）。TFT液晶为每个像素都设有一个半导体开关，每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而每个节点都相对独立，并可以连续控制，不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示色阶，所以T

9、FT液晶的色彩更真。TFT液晶显示屏的特点是亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳，但也存在着比较耗电和成本较高的不足。TFT液晶技术加快了手机彩屏的发展。新一代的彩屏手机中很多都支持65536色显示，有的甚至支持16万色显示，这时TFT的高对比度，色彩丰富的优势就非常重要了。 （3）TFD（Thin Film Diode）屏幕，又称为薄膜二极管半透式液晶显示屏。TFD技术由精工和爱普生公司开发出来，专门用在手机屏幕上。它是TFT和STN的折中，比STN的亮度和色彩饱和度更好，也比TFT省电。最大特点是无论在关闭背光（反射模式）或打开背光（透射模式）条件下都能提供高画质、易观看的显示，并具有低功

10、耗、高画质、高反应速度等优点。 （4）UFB LCD是2002年3月，三星公司发布的一款手机用新型液晶显示器件，具有超薄、高亮度的特点。UFB-LCD是专为移动电话和PDA设计的显示屏，具有超薄、高亮度的特点，可显示65536种色彩，达到128x160的分辨率，该显示屏还采用了特别的光栅设计，可减小像素间距，以获得更佳的图像质量。UFB液晶显示屏的对比度是STN液晶显示屏的两倍，在65536色时亮度与TFT显示屏不相上下，而耗电量比TFT显示屏少，并且售价与STN显示屏差不多，可说是结合这两种现有产品的优点于一身。 （5）OLED （Organic Light Emitting Display

11、）即有机发光显示器,在手机LCD上属于新型产品,被称誉为“梦幻显示器”。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著的节省耗电量。目前在OLED的二大技术体系中，低分子OLED技术为日本掌握，而高分子的PLED（LG手机的所谓OEL就是这个体系的产品）的技术及专利则由英国的科技公司CDT的掌握，两者相比PLED产品的彩色化上仍有一定困难 。2.2液晶显示器基本原理我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性

12、，但是如果这些分子是长形的（或扁形的），它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。2.2.1被动矩阵式LCD工作原理（以TN-LCD为例）TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板，外面再包裹着两片

13、偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元（或称为子像素）所组成。假如有一块面板的分辨率为12801024，则它实际拥有38401024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角（灰色矩形）为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子（液晶空间不到510-6m）。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层

14、液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过

15、液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。2.2.2主动矩阵式LCD工作原理 TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透

16、式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止 。2.3 本章小结本章介绍了液晶显示器的相关背景知识，为下面进行LCD专用控制器接口设计以及软件编程做铺垫。第3章 基于专用控制器的LCD接口方案设计3.1图形式LCD接口方案设计 点阵式液晶与外部的硬件接口简单，能以点阵或图形方式显示出各种信息，

17、因此在电子设计中得到广泛应用。LCD控制器主要提供液晶屏显示数据的传送，时钟和各种信号的产生控制功能。主控制模块负责接收单片机发送过来的字模数据文件，并且协调各个LCD液晶显示模块工作。主控制器模块的核心是SED1335控制器，为了存储字模数据还在主控制器模块中扩展了一片32K存储器芯片62256专用控制器可以与液晶显示模块的行，列驱动器及显示缓冲区RAM连接，并可通过这种硬件连接方式设置好液晶屏结构（单，双屏），显示窗口长度，宽度，字体等。本次毕业设计任务是设计一个基于视频刷新方式的中分辨率LCD接口。SED1335是日本SEIKOEPSON公司出品的液晶显示控制器，在同类产品中是功能很强。

18、其特点为：有较强功能的I/O缓冲器；指令功能丰富；四位数据并行发送；图形和文本方式混合显示，操作灵活。3.2 单片机的控制作用单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。本文中以ATMEL公司生产的AT89C51作为LCD液晶显示系统控制器，这种单片机充分利用HMOS的高速，高密度以及CMOS的低功耗特性，两者完美结合，使得具有优越的性能。3.2.1 AT89C51主要性能MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储

19、器锁定 1288位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路3.2.2 AT89C51内部结构图图3-1 AT89C51内部结构图其主要引脚功能:GND 地RST 复位XTAL1 接外部晶振的第一个引脚 XTAL2接外部晶振的第二个引脚/INT0 外部中断0/INT1 外部中断1T0 （定时器0的外部办入）T1 （定时器1的外部办入）W/R（读选通信号）/RD（读选通信号）根据SED1335控制器和AT89C51单片机的相关功能特性，对SED1335点阵液晶控制器的读写控制时序进行分析，并按照读写控制时序和

20、SEDl335控制器的指令设计控制程序，给出SEDl335的命令编制子程序的方法和应用方法。3.3 基于RAM的接口方案Random-Access Memory（随机存取存储器RAM），存储器是用来存储程序和数据的部件，它可以随时读写，而且速度很快，通常作为作业系统或其他正在运行中的程式之临时资料存储媒介。数据存储器用于存贮现场采集的原始数据、运算结果等。所以外部数据存贮器应能随机读/写，通常采用半导体静态随机存贮器RAM电路。对于51扩展系统，一般需要扩展多片RAM、I/O口的选片信号一般由高位地址译码产生，或者用线选法，即用某一位高位地址作为选片信号。SED1335可以管理64K显示RAM

21、，管理内藏字符发生器以及外扩字符发生器。本文选择32K*8SRAM62256，其读写访问时间根据不同的型号可以从20NS-200ns。数据输入和输出的引脚共用，三态输出；采用单一的建议+5V供电，其输入输出电平与TTL兼容。具有低功耗操作方式，当未选通时，芯片出于低功耗状态，只是可以减少80%的功耗，只需有2V电压，几十uA电流就可以保持数据不变，这个性能可以用于电池供电的数据断电保护操作。3.4 不带控制器的LCD选择本文选择上海众金电子有限公司生产的图形液晶显示模SHZJ-320240，其结构框图如下图3-2 SHZJ-320240结构框图SHZJ-320240编程模式简单,性能比较稳定,

22、该芯片为320（列）240（行）点阵,可显示20（列）15（行）个（1616点阵）汉字,也可完成图形和字符的显示,视域范围为12292,可直接用3.3V或5V供电。SHZJ-320240必须外接控制电路，该种模块数量最多，最普遍，虽然需要采用自配控制器，它给设计者留下了可以自行选择不同控制器的自由 。3.5 本章小结本章主要介绍了基于专用控制器的LCD屏接口设计的各个器件选择。SED1335指令丰富，操作灵活；AT89C51是常用单片机，功能强大；RAM可以随时读写，可以管理内藏字符发生器以及外扩字符发生器; SHZJ-320240内置驱动器，不带控制器，因此三者结合可以完成本设计的要求。第4

23、章 控制器的选型及介绍4.1 SED1335的性能特点 SED1335是日本SEIKOEPSON公司推出的液晶显示控制器，具有以下特点：（1）具有功能较强的I/0缓冲器 SED1335在接口单元设置了适配8080系列和M6800系列MPU的操作时序电路，通过引脚的电平设置，可以进行选择。MPU访问SED1335不需要判断其“忙”状态，SED1335S随时准备接收MPU的访问，并在内部时序下及时把MPU发来的指令，数据传输就位。（2）具有文本和图形两种显示特性 SED1335的控制部具有较强的显示存储器的能力。控制部拥有一个内部字符发生器，具有160种5*7点阵字体的字符。控制部能够分区管理64

24、K显示存储器，可以同时管理3个或4个显示区，并同时管理自定义字符发生器。显示区具有文本和图形两种显示特性，各个显示区的显示特性以及数据信息和逻辑关系（与，或，异或等）可由用户自由设定。（3）有丰富的指令集 SED1335具有一个13条指令的指令集。这个指令集可以实现初始化，显示域，显示状态，光标（包括形状，位置和移动方向），显示合成方式和数据读写设置等，可完成多种文本图形的显示，刷新等功能。（4）可以控制中等尺寸的LCD模块（5）数据部分采用并行4位发送，最大可以驱动640*256点阵液晶显示屏，本文将SED1335应用于320*240点阵的液晶显示屏。（6）具有宽工作电压（2.75V-5.5V）（7）由于有了宽工作电压，用户可以根据实际应用需要，图文并茂，随心所欲地设计LCD显示界面。下图为SED1335引脚图。图4-1 SED1335引脚图4.2 SED1335硬件结构SED1335的电路原理图如下所示：图4-2 SED1335电路原理图SED1335是点阵式液晶显示控制器，具有功能完备的I/O缓冲器。指令功能丰富，4位数据并行发