電致發光顯示屏EL160.80.50與單片機的接口及編程

劉開進

福建星海通信科技有限公司，福建 福州 350015

0 引言

電致發光顯示屏（Electroluminescent Display，簡稱EL屏）由于具有高亮度、高對比度、寬視角（>160°）、快速顯示響應（<1ms）、良好的視覺效果、可靠性高、寬溫工作、抗沖擊性和振動性好等優點，在工作溫度、視角、抗沖擊和振動等方面與其它類型的平板顯示器件相比具有明顯的優勢，從而廣泛應用在對顯示器件要求苛刻（特別是環境性能）的車載設備、軍事裝備、工業控制等產品上。美國Planer公司是EL顯示屏研發的領導者，推出多款EL顯示產品，應用在各種電子設備上。我們把美國Planer公司生產的EL160.80.50ET顯示屏應用到一款通信產品上，采用AT89C55單片機直接驅動EL160.80.50顯示屏。

1 EL160.80.50顯示屏簡介

EL160.80.50顯示屏是一個高性價比的顯示器件，它可代替小型的LCD、LED或VFD顯示器件。它采用美國Planer公司獨有的亮度和對比度增強（ICETM）技術，無需采用昂貴的對比度增強濾鏡就具有優異的圖像清晰度和更高的亮度，這就意味著在不同的光照條件下它都具有優異的可讀性，同時消除了圖像浮散和光暈現象。它由一個發光玻璃面板和控制電路組成，這些全固態結構部件組成結構緊湊、重量輕但結實牢靠的顯示裝置，使它具有優異的抗沖擊和振動能力。EL160.80.50ET的主要特點如下：

1）顯示顏色：琥珀色；

2）視角 ：>160°；

3）顯示響應時間：<1ms；

4）亮度：78.8cd/m2；

5）對比度：36:1；

6）沖擊：100g/6ms（6個面各3次）；

7）振動 ：5～500Hz，0.02g2/Hz 隨機 ；

8）工作溫度：-40℃～+85℃；

9）最大幀刷新率：240Hz。

圖1 像素的位置與數據序列映射圖

圖2 視頻輸入時序圖

它采用+12V和+5V雙電源供電方案，數據輸入采用通用的4位LCD接口，12800個像素都可獨立尋址，4位輸入數據與EL屏像素矩陣的映射關系如圖一所示。從圖一可看出，輸入每組4位視頻數據對應著EL屏上的某一行并排的4個像素，而且VID0～VID3數據序列對應的并排4個像素點是從后往前的（即如圖中VID3對應a點，VID0對應d點），這種數據格式與通用的單片機并行接口是不兼容的，因而需要單片機對視頻數據進行編碼。

EL160.80.50顯示屏的控制信號有視頻時鐘（VCLK）、行同步信號（HS）和幀同步信號（VS）。它們與視頻數據的時序關系如圖2所示。每一行圖像數據在HS下降沿被鎖存。每幀的像素信息是按從左到右，從頂部到底部進行傳送的。每幀的同步出現在第一行的行同步之后。

2 EL160.80.50顯示屏與單片機的接口電路

在本設計中顯示屏主要顯示設備工作參數和操作菜單，采用漢字顯示的人機界面。考慮到顯示的內容較簡單，沒有采用專用的顯示驅動芯片，直接采用AT89C55來驅動 EL160.80.50顯示屏。EL屏與單片機的接口電路如圖3所示，它包括控制接口和數據接口兩部分。控制接口產生顯示屏的時序控制信號，AT89C55的P1.0與EL屏的VS端相連，用于輸出幀同步信號，P1.1與EL屏的HS端相連，用于輸出行同步信號，P1.2與EL屏的VCLK端相連，用于輸出視頻時鐘信號。數據接口部分是與EL屏之間的數據總線連接，AT89C55的P2.0～P2.3分別與EL屏的數據輸入端VID3～VID0相連，用于傳送顯示像素信息。P0口用于接收顯示指令。

圖3 EL屏與單片機的接口電路

3 編程思路

在本例設計中單片機一方面把內部存儲器中存儲的顯示數據讀出并轉換成4位格式的VID0～3信號；另一方面產生顯示所需的驅動時序和時鐘。EL160.80.50顯示屏的顯示像素是采用逐行輸入，同時要保持正常顯示需要對顯示像素不斷地進行刷新（最大幀刷新率為240Hz）。軟件采用模塊化設計。編程思路是把每個顯示界面做成一個單獨模塊，再把所有顯示界面模塊存儲在CPU（AT89C55）內，顯示時直接調用。這里需要考慮的兩個關鍵問題是AT89C55的存儲容量和屏的刷新率。如果直接把每一幀顯示界面設計成一個模塊，顯示時直接調用一個模塊，軟件執行時間短，顯示的刷新率高，但是對存儲容量要求大。如果把顯示像素設計成各種小模塊，這樣對存儲容量需求就小，但顯示時需要多層調用，將造成軟件執行時間過長，可能使顯示的刷新率過低而出現屏閃。綜合考慮存儲容量和刷新率，把多數顯示界面中具有相同特征的像素都設計成小模塊，這樣一來既減小存儲容量又使整個軟件的執行時間滿足刷新率要求。

當需要顯示時，只需把顯示的代碼送入P0口，通過外中斷去申請中斷，CPU響應后去讀取P0口上的顯示代碼，經過譯碼后，調用所存的顯示界面的像素信息。CPU把每幀12800個像素數據轉換成規定的格式從P2口送入到EL屏的數據輸入端口，并在P1口輸出的行、幀同步信號和視頻時鐘信號的共同作用下進行顯示。

4 結論

本文所介紹的EL屏顯示的實現方案，已經成功應用于某導航產品。實踐表明，由EL屏與AT89C55構成的顯示系統硬件結構簡單，軟件編寫容易，且成本較低，在惡劣的環境下，顯示系統能直觀、清晰、穩定地顯示。

[1]EL160.80.50數據手冊.

[2]余永權.ATMEL89系列單片機應用技術.北京航空航天大學出版社，2002.