基于單片機的VRAM型彩色液晶顯示模塊設計

介紹一種基于AVR單片機和硬件漢字庫的VRAM 型彩色液晶顯示模塊的設計。給出彩色液晶顯示器的顯示原理、硬件接口設計框圖以及硬件漢字庫的制作和應用，同時(shí)給出基于C語(yǔ)言的程序設計模塊，實(shí)現了應用VRAM 型液晶的模塊化，便于移植在其他類(lèi)型的單片機。

　　1 　引言

　　隨著(zhù)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的領(lǐng)域應用到以單片機為控制核心、用液晶作為顯示終端的數字化設備。彩色液晶顯示器作為當代高新技術(shù)的結晶產(chǎn)品，不但具有超薄平面、顯示信息豐富、色彩逼真的特點(diǎn)，而且還具有體積小、耗電省、壽命長(cháng)、無(wú)輻射、抗震、防爆等其他類(lèi)型顯示器無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而是工控儀表、機電設備等行業(yè)更新?lián)Q代的理想顯示器件。因此基于單片機系統的彩色液晶顯示模塊的使用也越來(lái)越廣泛。本文介紹一種基于A(yíng)VR 單片機和硬件漢字庫的彩色液晶顯示模塊，該模塊實(shí)現了在彩色液晶顯示器上顯示不同顏色的中文、英文、數字及簡(jiǎn)單的畫(huà)圖功能。

　　2 　液晶顯示器顯示原理

　　本模塊采用的液晶顯示器是河南友利華高科技有限公司生產(chǎn)的YD2502 彩色液晶VRAM 型顯示器。它的點(diǎn)陣數是320 ×240 ,VRAM 容量是64 k ×8 位，由于屏幕上的任何一點(diǎn)都是由R（紅） 、G（綠） 、B（藍） 3 種顏色組成，且灰度不可調節，因此顯示顏色為8 色?；驹砜驁D如圖1所示。DC/ DC 轉換器產(chǎn)生液晶所用各種驅動(dòng)電壓，DC/ AC 逆變器則用來(lái)點(diǎn)亮冷陰極背光燈， 顯示驅動(dòng)邏輯電路采用了優(yōu)化邏輯電路，利用分時(shí)技術(shù)讓顯示與寫(xiě)入數據同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現了畫(huà)面的高速更新，且互不干擾。其顯示原理是：在顯示器內部含有一個(gè)顯示緩沖區與屏幕顯示一一對應，使用時(shí)只需向緩沖區里寫(xiě)入相應的數據，屏幕上即可顯示出對應的彩色圖形或文字，也就是說(shuō)該顯示器可作為單片機系統的一個(gè)外部存儲器就可以實(shí)現彩色信息的顯示。

圖1 　YD2502 原理框圖

　　3 　硬件系統設計

　　3. 1 　硬件總體設計

　　本模塊中使用的單片機是AVR 系列單片機中功能最強的A Tmega128 。該單片機具有豐富的片上資源如具有128 kB 在線(xiàn)可重復編程Flash、4 kB 的E2 PROM、4 kB 的內部SRAM、48 個(gè)I/ O 端口、34 個(gè)不同的中斷源、可尋址64 kB 的地址空間、ISP 下載以及J TA G 仿真等功能。詳細介紹請參考其數據手冊。

　　圖2 是該模塊硬件系統總體設計框圖。由于YD2502 的顯示緩沖區里的內容是不能讀出的，為了保存寫(xiě)入內容，在該模塊中還外擴了一片存儲器芯片61LV5128 ,其存儲容量為512 kB ,除了保存YD2502 顯示緩沖區里的數據外，還為使用本模塊的嵌入式系統提供了擴展應用。由于A(yíng) Tmega128 的尋址范圍只達到64 KB ,因此采用了分頁(yè)管理技術(shù)來(lái)操作512 kB 的存儲空間。在具體電路設計時(shí)，將A Tmega128 的PB3 ～ PB0連接到61LV5128 的高4 位地址線(xiàn)上，將512 kB的存儲空間分成16 頁(yè)，每頁(yè)32 kB。硬件漢字庫芯片AT29C040A 的存儲容量也是512 kB ,與CPU的接口設計與61LV5128 是類(lèi)似的，只需將片選信號和高4 位地址線(xiàn)接在不同的I/ O 口上就可以了。

圖2 　硬件設計圖

3. 2 　YD2502 的接口設計

　　YD2502 的接口方式采用總線(xiàn)方式，外部引線(xiàn)包括數據總線(xiàn)（DB7～DB0） 、片選信號（/ CS） 、讀寫(xiě)輸入（/ RD、/ WR） 和寄存器選擇信號（RS） ,可以直接掛接到單片機的總線(xiàn)上，作為單片機的某部分內存來(lái)使用。接口采用16 針插座，引腳定義請參閱其說(shuō)明書(shū)。

　　根據YD2502 可以作為單片機的外部存儲器使用的接口特性，將A Tmega128 的讀寫(xiě)信號線(xiàn)與YD2502 的讀寫(xiě)信號線(xiàn)直接連接，具體接口設計原理如圖3 所示。

圖3 　AT128 與YD2502 的接口

　　3. 3 　硬件漢字庫的制作

　　本模塊使用了硬件漢字庫，省去了利用漢字取模軟件獲取點(diǎn)陣數據的麻煩，而且還避免了為保存這些數據而開(kāi)辟的大量程序存儲空間。

　　漢字庫中要燒寫(xiě)的點(diǎn)陣文件是UCDOS 軟件中的文件HZK16 ,該文件是16 ×16 的國際漢字點(diǎn)陣文件，文件中按漢字區位碼從小到大依次存放國標區位碼表中的所有漢字，每個(gè)漢字占用32字節，每個(gè)區為94 個(gè)漢字。漢字庫芯片采用的是AT29C040A ,該芯片是ATMEL 公司生產(chǎn)的512 kB的Flash ROM。在制作時(shí)，燒寫(xiě)過(guò)程和普通的程序存儲器的編程基本相同，只要注意選擇正確的型號和在選擇打開(kāi)HZK16 的方式時(shí)用二進(jìn)制方式就可以了，編程校驗成功后，取下備用，硬件漢字庫芯片就制作好了。

　　實(shí)際上若顯示HZK16 的文件屬性，其大小為262 kB ,而AT29C040A 的存儲容量為512 kB ,超出部分可以存儲用戶(hù)固定的漢字、字母和數字的代碼，從而使顯示內容更加靈活豐富。