基于AVR單片機(jī)的VRAM型彩色液晶顯示模塊設(shè)計(jì)

1 引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域應(yīng)用到以單片機(jī)為控制核心、用液晶作為顯示終端的數(shù)字化設(shè)備。彩色液晶顯示器作為當(dāng)代高新技術(shù)的結(jié)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(zhǎng)、無輻射、抗震、防爆等其他類型顯示器無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而是工控儀表、機(jī)電設(shè)備等行業(yè)更新?lián)Q代的理想顯示器件。因此基于單片機(jī)系統(tǒng)的彩色液晶顯示模塊的使用也越來越廣泛。本文介紹一種基于AVR單片機(jī)和硬件漢字庫的彩色液晶顯示模塊，該模塊實(shí)現(xiàn)了在彩色液晶顯示器上顯示不同顏色的中文、英文、數(shù)字及簡(jiǎn)單的畫圖功能。

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(shù)是320×240，VRAM容量是64k×8 位，由于屏幕上的任何一點(diǎn)都是由R(紅) 、G(綠) 、B(藍(lán))3種顏色組成，且灰度不可調(diào)節(jié)，因此顯示顏色為8色。基本原理框圖如圖1所示。DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生液晶所用各種驅(qū)動(dòng)電壓，DC/AC逆變器則用來點(diǎn)亮冷陰極背光燈，顯示驅(qū)動(dòng)邏輯電路采用了優(yōu)化邏輯電路，利用分時(shí)技術(shù)讓顯示與寫入數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了畫面的高速更新，且互不干擾。其顯示原理是：在顯示器內(nèi)部含有一個(gè)顯示緩沖區(qū)與屏幕顯示一一對(duì)應(yīng)，使用時(shí)只需向緩沖區(qū)里寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，屏幕上即可顯示出對(duì)應(yīng)的彩色圖形或文字，也就是說該顯示器可作為單片機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)外部存儲(chǔ)器就可以實(shí)現(xiàn)彩色信息的顯示。

圖1 YD2502原理框圖

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件總體設(shè)計(jì)

本模塊中使用的單片機(jī)是AVR系列單片機(jī)中功能最強(qiáng)的ATmega128 。該單片機(jī)具有豐富的片上資源如具有128kB在線可重復(fù)編程Flash、4kB的E2 PROM、4kB的內(nèi)部SRAM、48個(gè)I/O端口、34個(gè)不同的中斷源、可尋址64kB的地址空間、ISP下載以及JTAG仿真等功能。詳細(xì)介紹請(qǐng)參考其數(shù)據(jù)手冊(cè)。

圖2是該模塊硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。由于YD2502的顯示緩沖區(qū)里的內(nèi)容是不能讀出的，為了保存寫入內(nèi)容，在該模塊中還外擴(kuò)了一片存儲(chǔ)器芯片61LV5128，其存儲(chǔ)容量為512kB，除了保存YD2502顯示緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)外，還為使用本模塊的嵌入式系統(tǒng)提供了擴(kuò)展應(yīng)用。由于ATmega128的尋址范圍只達(dá)到64KB，因此采用了分頁管理技術(shù)來操作512kB的存儲(chǔ)空間。在具體電路設(shè)計(jì)時(shí)，將ATmega128的PB3～PB0連接到61LV5128的高4位地址線上，將512kB的存儲(chǔ)空間分成16頁，每頁32kB。硬件漢字庫芯片AT29C040A的存儲(chǔ)容量也是512kB，與CPU的接口設(shè)計(jì)與61LV5128是類似的，只需將片選信號(hào)和高4位地址線接在不同的I/O口上就可以了。