基于單片機(jī)的VRAM型彩色液晶顯示模塊設(shè)計(jì)

介紹一種基于AVR單片機(jī)和硬件漢字庫的VRAM 型彩色液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)。給出彩色液晶顯示器的顯示原理、硬件接口設(shè)計(jì)框圖以及硬件漢字庫的制作和應(yīng)用，同時給出基于C語言的程序設(shè)計(jì)模塊，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用VRAM 型液晶的模塊化，便于移植在其他類型的單片機(jī)。

　　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、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64 k ×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?；驹砜驁D如圖1所示。DC/ DC 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生液晶所用各種驅(qū)動電壓，DC/ AC 逆變器則用來點(diǎn)亮冷陰極背光燈， 顯示驅(qū)動邏輯電路采用了優(yōu)化邏輯電路，利用分時技術(shù)讓顯示與寫入數(shù)據(jù)同時進(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)部含有一個顯示緩沖區(qū)與屏幕顯示一一對應(yīng)，使用時只需向緩沖區(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)的一個外部存儲器就可以實(shí)現(xiàn)彩色信息的顯示。

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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A Tmega128 。該單片機(jī)具有豐富的片上資源如具有128 kB 在線可重復(fù)編程Flash、4 kB 的E2 PROM、4 kB 的內(nèi)部SRAM、48 個I/ O 端口、34 個不同的中斷源、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(xì)介紹請參考其數(shù)據(jù)手冊。

　　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)了一片存儲器芯片61LV5128 ,其存儲容量為512 kB ,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A Tmega128 的尋址范圍只達(dá)到64 KB ,因此采用了分頁管理技術(shù)來操作512 kB 的存儲空間。在具體電路設(shè)計(jì)時，將A Tmega128 的PB3 ～ PB0連接到61LV5128 的高4 位地址線上，將512 kB的存儲空間分成16 頁，每頁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(shè)計(jì)與61LV5128 是類似的，只需將片選信號和高4 位地址線接在不同的I/ O 口上就可以了。

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圖2 　硬件設(shè)計(jì)圖

3. 2 　YD2502 的接口設(shè)計(jì)

　　YD2502 的接口方式采用總線方式，外部引線包括數(shù)據(jù)總線（DB7～DB0） 、片選信號（/ CS） 、讀寫輸入（/ RD、/ WR） 和寄存器選擇信號（RS） ,可以直接掛接到單片機(jī)的總線上，作為單片機(jī)的某部分內(nèi)存來使用。接口采用16 針插座，引腳定義請參閱其說明書。

　　根據(jù)YD2502 可以作為單片機(jī)的外部存儲器使用的接口特性，將A Tmega128 的讀寫信號線與YD2502 的讀寫信號線直接連接，具體接口設(shè)計(jì)原理如圖3 所示。

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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(shù)據(jù)的麻煩，而且還避免了為保存這些數(shù)據(jù)而開辟的大量程序存儲空間。

　　漢字庫中要燒寫的點(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(qū)位碼從小到大依次存放國標(biāo)區(qū)位碼表中的所有漢字，每個漢字占用32字節(jié)，每個區(qū)為94 個漢字。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，燒寫過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HZK16 的方式時用二進(jìn)制方式就可以了，編程校驗(yàn)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固定的漢字、字母和數(shù)字的代碼，從而使顯示內(nèi)容更加靈活豐富。