基于單片機和液晶模塊的LCD控制及觸屏接口設計

　0 引言

　　隨著(zhù)嵌入式系統的廣泛應用， 出現了大量的16位和32位的嵌入式處理器。而傳統的8位單片機長(cháng)期用于生產(chǎn)實(shí)踐， 制造工藝成熟、性能更加可靠， 仍然占有相當大的市場(chǎng)， 特別是在汽車(chē)電子等對可靠性要求極高的領(lǐng)域。液晶顯示位模塊具有顯示信息量豐富、功耗低、體積小、質(zhì)量輕、無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)。

　　觸摸屏作為一種特殊的計算機外設， 是目前最自然、便利的一種人機交互方式。T32QM 6450液晶顯示模塊是帶有觸摸屏功能TFT 型彩色LCD顯示屏， 分辨率為240×320, 支持2.6 ×105色顯示。其功能強， 使用方便， 接口簡(jiǎn)單， 具有豐富的專(zhuān)用控制指令， 可方便地實(shí)現畫(huà)面滾動(dòng)顯示及觸摸屏等功能。

　　1 T32QM6450液晶模塊結構

　　T32QM 6450是液晶模塊， 主要由TFT - LCD 顯示器、LED背光燈、觸摸屏、源極驅動(dòng)IC IS2102和柵極驅動(dòng)IC IS2202構成， 其中Source Driver負責提供列上各色素點(diǎn)的驅動(dòng)電壓， 而Ga te Driver控制每行像素的選通狀態(tài)。TFT液晶的每個(gè)像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來(lái)驅動(dòng)， 從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息， 可以精確控制顯示灰度， LCD通過(guò)總線(xiàn)與處理器連接， 實(shí)現數據和指令的傳遞。

　　2 T32QM6450與W77E58接口電路

　　硬件連接如圖1所示。處理器芯片選用W77E58.該芯片是一個(gè)快速8051兼容微控制器， 其內核經(jīng)過(guò)重新設計， 提高了時(shí)鐘速度和存儲器訪(fǎng)問(wèn)周期速度。它的指令集基本與8051相同， 多了一條DEC DPTR指令。8051每12個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)機器周期， 而W77E58每4個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)機器周期， 提高了指令執行速度。另外， W77E58 還可調整MOVX 指令的周期，范圍為2~ 9個(gè)機器周期， 這種設計使W77E58能夠更有效訪(fǎng)問(wèn)慢速或快速外部RAM 及外設。

圖1 液晶屏與W77E58硬件連接電路

　　因為W77E58是高速8 位單片機， 而該LCD模塊采用16位總線(xiàn)接口， 所以電路中用了2 片鎖存器74HC573, 用P24~P27口分別控制2片鎖存器的鎖存使能和輸出使能引腳LE （下降沿鎖存） 、OE （低電平有效）， 先給第一片74HC573的LE一個(gè)高電平， 通過(guò)P1口傳送低8 位數據， 然后給該片的LE 低電平鎖存當前數據； 給第二片的LE 高電平， 同樣通過(guò)P1口傳送高8位數據并鎖存， 最后同時(shí)給2片74H C573的OE低電平， 即可實(shí)現16位數據的傳送。

　　該系統是混合電壓系統， 液晶模塊和ADS7843用3.3 V 供電， 而處理器和鎖存器是5 V 供電， 這2部分是不能直接相連的。所以還要處理好電平的轉換問(wèn)題， 電路中用4 片雙向電平轉換芯片74LVC4245, 它可以實(shí)現3.3 V和5 V的相互轉換。

　　為實(shí)現觸摸屏功能， 電路中用1 片觸摸屏控制器ADS7843.它是電阻式觸摸屏控制芯片， 具備串行12 位A /D轉換功能， 在關(guān)閉模式下， 功耗僅為0.5uW, 在12 V、125 kH z的工作模式下功耗為750 uW3. 文中僅結合電路對主要功能加以介紹。CS是芯片選通端； DCLK 是時(shí)鐘輸入端， 由P20 腳軟件模擬時(shí)鐘信號輸入； DIN 是數據串行輸入端， 控制數據通過(guò)該引腳輸入； X+ 、Y + 、X- 、Y - 是接觸點(diǎn)坐標數據輸入端； INT是中斷引腳， 用于通知MCU 有觸摸事件發(fā)生， DOUT 將轉換后的觸摸位置數據串行輸出到MCU。

3 LCD 顯示的程序設計

　　3. 1 指令、數據的讀寫(xiě)

　　通過(guò)對LCD模塊的RS引腳設置1或0 值， 即可實(shí)現處理器和LCD之間數據或指令的傳送。當設定RS= 1, 傳遞的是數據信號； 設定RS= 0, 傳遞的是指令信號， 模塊的D8~ D15端口接收到的數據（即高8位）代表寄存器號， D0~ D7接收到的是控制指令。部分子程序如下：


3. 2 字符、漢字及顏色的顯示

　　可調用以上子程序方便地向LCD模塊發(fā)送控制命令和顏色信息。T32QM 6450模塊共有158 個(gè)寄存器， 通過(guò)調用WriCom 函數可向相關(guān)寄存器寫(xiě)入控制命令， 然后調用WriData寫(xiě)入2字節的顏色信息， 其RGB格式為： 紅色為高5位（ B it15~B it11）， 綠色為中間6位（ B it10~ B it5）， 藍色為低5位（ B it4~B it0）。經(jīng)以上操作， 即可在指定位置或區域顯示色彩、字符、圖象等。如要在屏上坐標為（X, Y） 的點(diǎn)以顏色Co lo r顯示一個(gè)字符或漢字， 只要知道其點(diǎn)陣數組, 在每個(gè)要顯示的點(diǎn)調用W r iDa ta（Color）即可。圖片的顯示原理類(lèi)似， 用轉換工具將圖片轉換成C格式的數組文件即可。下例為顯示字符的程序：


3. 3 滾動(dòng)顯示畫(huà)面

　　要實(shí)現指定區域的畫(huà)面的滾動(dòng)顯示效果， 可以通過(guò)設置寄存器R75~ R80實(shí)現， 其中寄存器R75、R76用于設置滾動(dòng)區域的起始行； R77、R78設置畫(huà)面的范圍， 即要滾動(dòng)顯示的行數；R79、R80設置每次滾動(dòng)的行數， 即步長(cháng)。要注意的是， 步長(cháng)的設置并不是一勞永逸的， 因為這里的步長(cháng)是相對于滾屏初始化設置時(shí)的狀態(tài)而言的， 并非相對于上一次滾屏動(dòng)作而言。圖2舉例說(shuō)明了滾屏的設置及演示效果。

圖2 滾屏的設置及過(guò)程演示

　　圖2所示過(guò)程的C程序如下：

如果按照上述程序調試， 則畫(huà)面滾動(dòng)較快， 效果不明顯。

　　實(shí)際應用時(shí)， 可以結合定時(shí)器， 每隔一定時(shí)間改變一次寄存器R79、R80的值， 一般是按遞增的等差數列賦值，可以獲得很好的視覺(jué)效果。所賦最大值不能超過(guò)319, 因為屏幕最大只有320行； 當所賦值為319, 并且R75、R76所賦值為0時(shí)， 可實(shí)現全屏畫(huà)面的滾動(dòng)顯示。

　　4 結束語(yǔ)

　　該顯示系統調試完成后， 通過(guò)串口和GPS 模塊連接， 可以實(shí)時(shí)顯示經(jīng)度、緯度、時(shí)間等信號， 顯示效果良好。文中給出的子程序的形參多為2 字節的整型值， 可直接用于16位、32位單片機， 兼容性強， 為其在便攜式系統中的應用提供了一種方法。