《電子技術(shù)應(yīng)用》
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C8051F021和RA8835設(shè)計(jì)的液晶顯示系統(tǒng)
摘要: 本文對(duì)基于C8051F021單片機(jī)和RA8835液晶控制器的液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討,。給出了對(duì)模塊進(jìn)行有效控制的具體接口電路。本系統(tǒng)經(jīng)工程測試證明其性能穩(wěn)定、設(shè)計(jì)簡潔,,同時(shí)可為相關(guān)液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一種可借鑒的方法。
Abstract:
Key words :

關(guān)鍵字:C8051F02 RA8835 液晶顯示系統(tǒng)

本文給出了一種基于C8051F021和RA8835實(shí)現(xiàn)的低成本液晶顯示方案,。隨著電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展,,電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì),尤其是人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)日益趨向人性化,。這其中的液晶顯示屏以其具有能顯示復(fù)雜文字及圖形,、顯示面積大小隨意、功耗低,、輕薄等優(yōu)點(diǎn),,而得到廣泛的應(yīng)用。近年來,,隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,,涌現(xiàn)了多種性能優(yōu)良且成本很低的單片機(jī)品種。C8051F系列單片機(jī)就是其中之一,。在工程應(yīng)用中,,C8051F021可在滿足性能要求的前提下,,減少浪費(fèi)、降低成本,。

1 系統(tǒng)主要器件

1.1 C8051F021單片機(jī)

本系統(tǒng)選用性能優(yōu)良且成本較低的SOC單片機(jī)C8051F021作為控制核心,。C8051F201是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU芯片,具有32個(gè)數(shù)字I/O引腳,。其主要的內(nèi)部資源有8通道12位ADC,,2通道12位DAC,4 KB的RAM,,64 KB的FLASH,,以及硬件實(shí)現(xiàn)的SPI、SMBus/I2C和兩個(gè)UART串行接口,,另外還有時(shí)鐘振蕩器,,看門狗定時(shí)器,VDD監(jiān)視器,,溫度傳感器等,;C8051F021的所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由IDE軟件使能/禁止和配置。它采用與8051兼容的CIP-51微控制器內(nèi)核,。因采用流水線結(jié)構(gòu),,其指令執(zhí)行速度有了很大的提高。此外,,C8051F021還配置有標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口,,可在IDE軟件的支持下,對(duì)安裝在最終產(chǎn)品上的MCU進(jìn)行非侵入式,、全速,、在系統(tǒng)調(diào)試。C8051F021的封裝為TQFP-64,,可在工業(yè)溫度范圍內(nèi)(-45℃~+85℃)使用2.7~3.6 V的電壓工作,。

1.2 RA8835液晶控制芯片

RA8835是臺(tái)灣瑞佑科技公司推出的新版液晶控制芯片.內(nèi)含功能強(qiáng)大的I/O緩沖器。RA8835的指令功能豐富,,采用四位數(shù)據(jù)并行發(fā)送,,可支持文字和圖形的混合顯示,并可將文字和圖形的三層重疊顯示,、水平及垂直卷動(dòng)等動(dòng)態(tài)效果呈現(xiàn)于液晶屏上,。RA8835可支持最大為640×256的屏幕顯示分辨率,其內(nèi)部集成有可支持160個(gè)5×7像素字符的Mask ROM,,也可外接CGRAM來支持64個(gè)8x16像素的字符,,或者外接CGROM以支持256個(gè)8×16像素的字符。RA8835與EPSON的S1D13305(SED1335)芯片完全兼容,,并且加強(qiáng)了穩(wěn)定性,,且擁有制程較新及耗電較低的優(yōu)勢,,可有效降低成本。

RA8835的接口擁有功能強(qiáng)大的I/O緩沖器,,它主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:

其一是MCU訪問RA8835不需要判斷其“忙”,,RA8835隨時(shí)準(zhǔn)備接受MCU的訪問,可在內(nèi)部時(shí)序下及時(shí)地把MCU發(fā)來的指令,、數(shù)據(jù)傳輸就位:

其二是RA8835在接口部分設(shè)置了適配In-te18080系列MCU和M6800系列MCU的兩種操作時(shí)序電路,,并可通過引腳的電平設(shè)置來選擇二者之一。RA8835接口部分所屬的引腳如下:

DB0~DB7:三態(tài)數(shù)據(jù)總線,,可直接掛在MCU的數(shù)據(jù)總線上,;

CS:片選信號(hào),低電平有效,,MCUI訪問RA8835時(shí),,應(yīng)將其置低;

RD:為8080接口時(shí),,該腳為讀操作信號(hào),;

為M6800接口時(shí),則為使能信號(hào),;

WR:為8080接口時(shí),,該腳為寫操作信號(hào);

為M6800接口時(shí),,則為是寫操作信號(hào);

A0:I/O緩沖器選擇信號(hào),,當(dāng)A0為0時(shí),,寫數(shù)據(jù)參數(shù)和讀忙標(biāo)志,當(dāng)A0為1時(shí),,寫指令代碼和讀數(shù)據(jù),;

RES:復(fù)位信號(hào),低電平有效,,當(dāng)重新啟動(dòng)RA8835時(shí),,還需要使用指令SYSTEMSET。

SEL1,、SEL2:接口時(shí)的類型選擇信號(hào),。

2 液晶屏電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用香港信利公司生產(chǎn)的MST-G320240DBSW-213W-E型5.7寸液晶顯示模塊,可顯示的點(diǎn)陣為320x240,,藍(lán)膜高亮,、LED背光、板載5 V負(fù)壓,、帶RA8835控制芯片,。其液晶屏接口電路如圖1所示,。

液晶屏接口電路

圖1中,AD0~AD7可直接連到C8051F021的數(shù)據(jù)/地址總線(帶5 V上拉,,C8051F021的I/O引腳均耐5 V電壓),;RD和WR分別為讀、寫線,,可連接到C8051F021的讀,、寫端口(RD:49號(hào)引腳,WR:48號(hào)引腳,;均帶5 V上拉),;RST為上電復(fù)位,可連接上電復(fù)位電路,;CS-LCD為片選輸入,;A0為I/O緩沖器選擇。為了避免在無操作時(shí)液晶背光常亮,,減少系統(tǒng)功耗,,延長液晶使用壽命,本系統(tǒng)利用555電路設(shè)計(jì)了背光固定延時(shí)關(guān)閉的液晶背光控制電路,。該電路選用LM555H搭建單穩(wěn)態(tài)電路,,當(dāng)連至C8051F021 I/O端口的BLC端有觸發(fā)脈沖時(shí),555單穩(wěn)態(tài)電路輸出端TC就會(huì)輸出一定時(shí)長的高電平脈沖,,此時(shí)T1管導(dǎo)通,,液晶背光打開,延時(shí)固定的一段時(shí)間后,,555輸出端TC轉(zhuǎn)為低電平,,T1管截止,液晶背光關(guān)閉,。根據(jù)555單穩(wěn)態(tài)電路輸出脈寬的計(jì)算公式,,可選擇合適的元件參數(shù)。通常當(dāng)延時(shí)定為30秒時(shí),,電阻R7可選用100 kΩ,,電容C21可選用330μF。在工程項(xiàng)目中,,有時(shí)由于實(shí)際需要,,系統(tǒng)還需擴(kuò)展實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS12887和存儲(chǔ)器芯片CAT28C256,此二者的接口與液晶屏接口可共用C8051F021的數(shù)據(jù)/地址總線用作數(shù)據(jù)總線,,本設(shè)計(jì)給出的以74HC139為核心的片選電路如圖2所示,,其相應(yīng)的地址如下:

LCD:2000H~2001H

DS12887:4000H~40FFH

C AT28C256:8000H~FFFFH

以74HC139為核心的片選電路

本系統(tǒng)中的CAT28C256單獨(dú)占用A0~A14地址總線,同時(shí)A15、A14,、A13用作74HC139的譯碼輸入信號(hào)線,,A0用作液晶屏的I/O緩沖器選擇,由于采用了外MEM低端口復(fù)用方式,,因此,,本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了以74HC573為核心的地址鎖存電路,其電路如圖3所示,。其中,,AD0~AD7可接到C8051F021的數(shù)據(jù)/地址總線,ALE接到C8051F021的ALE端(50號(hào)引腳),。

地址鎖存電路

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)時(shí),,可根據(jù)RA8835的內(nèi)部寄存器來設(shè)計(jì)RA8835的驅(qū)動(dòng)程序。RA8835控制部分是RA8835的核心,。它由振蕩器,、功能邏輯電路、顯示RA管理電路,、字符庫管理電路和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)時(shí)序的時(shí)序發(fā)生器等幾部分組成,,其振蕩器可工作在1~10 MHz范圍內(nèi)。RA8835能在很高的工作頻率下迅速地解釋由MCU發(fā)來的指令代碼,,并將參數(shù)置入相應(yīng)的寄存器內(nèi),,還將觸發(fā)相應(yīng)的邏輯功能電路??刂撇糠挚梢怨芾?4 KB顯示RAM,、內(nèi)藏的字符發(fā)生器以及外擴(kuò)的字符發(fā)生器CGRAM或EXCGROM。一般地,,RA8835可將64 KB顯示RAM分成以下兩種顯示特性區(qū):

(1)文本顯示特性區(qū)

具有此特性的顯示RAM區(qū)專用于文本方式顯示,,訪問該區(qū)的每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都被認(rèn)為是字符代碼。RA8835可使用該字符代碼確定字符庫中字符的所在位置,,然后將相應(yīng)的字模數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示模塊,并在液晶屏上出現(xiàn)該字符的8x8點(diǎn)陣塊,,即文本顯示RAM區(qū)的一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)液晶屏上的8x8點(diǎn)陣,。

(2)圖形顯示特性區(qū)

具有此特性的顯示RAM區(qū)專用于圖形方式顯示,訪問該區(qū)的每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都將被直接送到液晶顯示模塊上,,每個(gè)位的電平狀態(tài)決定液晶屏上一個(gè)點(diǎn)的顯示狀態(tài),, “1”為顯示, “0”為不顯示,,故圖形顯示RAM區(qū)的一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)液晶屏上的8×1點(diǎn)陣,。

RA8835中有一組專用寄存器來管理這兩種特性顯示區(qū),它可以單獨(dú)顯示一個(gè)特性區(qū),,也可使兩個(gè)特性顯示區(qū)通過某種邏輯關(guān)系合成顯示,,顯示方式的設(shè)置可通過軟件指令設(shè)置實(shí)現(xiàn),。RA8835有13條指令,多數(shù)指令帶有參數(shù),,參數(shù)值可由用戶根據(jù)所控制的液晶顯示模塊的特性和顯示的需要來設(shè)置,。

MCU可把指令代碼寫入指令輸入緩沖器內(nèi)(即A0=1時(shí)),指令的參數(shù)則隨后通過數(shù)據(jù)輸入緩沖器寫入(即A0=0 時(shí)),。帶有參數(shù)的指令代碼的作用之一就是選通相應(yīng)參數(shù)的寄存器,,任意一條指令(除SLEEPIN、CSRDIR,、CSRR和MERAD外)都是在其附屬參數(shù)輸入完成之后才能執(zhí)行,。當(dāng)寫入一條新的指令時(shí),RA8835一般在舊的指令參數(shù)組運(yùn)行完成后,,才等待新的參數(shù)的到來,。

RA8835在8080方式下的時(shí)序如圖4所示。圖5所示是RA8835的驅(qū)動(dòng)程序流程圖,。

RA8835在8080方式下的時(shí)序

RA8835的驅(qū)動(dòng)程序流程圖

系統(tǒng)顯示效果圖

4 結(jié)束語

本文對(duì)基于C8051F021單片機(jī)和RA8835液晶控制器的液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討,。給出了對(duì)模塊進(jìn)行有效控制的具體接口電路。本系統(tǒng)經(jīng)工程測試證明其性能穩(wěn)定,、設(shè)計(jì)簡潔,,同時(shí)可為相關(guān)液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一種可借鑒的方法。
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