基于單片機(jī)的VRAM型彩色液晶驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

程秀平，劉忠超

（1.河南省南陽市公路技校，河南 南陽 473000；2.南陽理工學(xué)院電子系，河南 南陽 473000）

1 引言

隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在以單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)中，顯示器的設(shè)計(jì)是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。液晶顯示器作為一種新型顯示器件，由于具有薄、輕及功耗低的特點(diǎn)，以其特有的優(yōu)勢正得到越來越廣泛的應(yīng)用，已廣泛應(yīng)用在計(jì)算機(jī)顯示器、VCD顯示板、便攜式醫(yī)療設(shè)備、儀器儀表等工業(yè)和民用領(lǐng)域，通過使用液晶顯示器可以大大地提高系統(tǒng)的智能性、易用性， 給人們的生產(chǎn)生活帶來舒適和方便[1-2]。

本文以美國Atmel公司的51單片機(jī)AT89C55WD為核心控制器，以LR035VRAM彩色液晶模塊為控制對象界面，介紹了AT89C55WD單片機(jī)與VRAM型彩色液晶模塊之間硬件接口的實(shí)現(xiàn)方法，通過軟件編程方式模擬實(shí)現(xiàn)了LR035VRAM液晶顯示模塊的讀寫接口時(shí)序，給出了基于c51語言的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)了對液晶模塊LR035VRAM的顯示控制。所設(shè)計(jì)的接口電路及驅(qū)動(dòng)程序模塊已成功應(yīng)用于仿真訓(xùn)練器顯示儀中。

2 接口電路設(shè)計(jì)

2.1 AT89C55WD微處理器

AT89C55WD是一個(gè)低電壓、高性能的CMOS 8位單片機(jī)。其有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，引腳兼容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)89C51和89C52芯片，采用通用編程方式。片內(nèi)含20kBytes可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效降低開發(fā)成本，提供許多高性價(jià)比系統(tǒng)的解決方案，適用于多數(shù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)[3]。

2.2 LR035VRAM液晶顯示原理

LR035VRAM是上海朗睿電子科技有限公司生產(chǎn)的真彩色液晶顯示器，采用VRAM顯示方式。VRAM（Video Random-Access Memory）視頻存儲技術(shù)是近年來比較流行的專門用于圖形處理的雙端口存儲技術(shù)，常用于中、高檔顯示卡。其采用緩存、邏輯仲裁、存儲陣列技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備同時(shí)對同一存儲陣列的訪問而不需要等待，且互不干擾[4]。

LR035VRAM存儲器地址單元同液晶屏幕上的像素點(diǎn)一一對應(yīng)，可以把這個(gè)存儲器理解為“顯示映像”存儲器。如果希望在液晶屏幕上某一位置顯示文字或圖形，只需要向存儲器內(nèi)對應(yīng)區(qū)域?qū)懭胂鄳?yīng)的數(shù)據(jù)即可。VRAM存儲器的一個(gè)字節(jié)由8位構(gòu)成，顯示器屏幕上的一個(gè)像素點(diǎn)由R、G、B三個(gè)“點(diǎn)”來組成。

2.3 控制電路設(shè)計(jì)

LR035VRAM的接口方式為總線方式。外部引線包括有地址總線、數(shù)據(jù)總線和片選讀寫輸入，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。LR035VRAM接口采用34針插座，其引腳定義可以參閱其說明書。

根據(jù)LR035VRAM可以作為單片機(jī)的外部存儲器使用的接口特性，其和單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)比較簡單，主要是AT89C55WD單片機(jī)I/O端口資源的合理規(guī)劃和分配。AT89C55WD單片機(jī)資源比較有限，為了最大程度減少端口的占用，采用地址/數(shù)據(jù)復(fù)用技術(shù)，地址、數(shù)據(jù)分時(shí)占用P0的8個(gè)端口。即AT89C55WD的P00-P07作為8位數(shù)據(jù)端口，直接連接LR035VRAM液晶顯示器的數(shù)據(jù)端口D0-D7；同時(shí)將AT89C55WD的P00-P07、P20-P27、P10-P14作為18位地址端口，直接連接LR035VRAM液晶顯示器的地址端口A0-A18，將AT89C55WD的讀寫信號線（16和17端口）與LR035VRAM的讀寫信號線直接連接。圖1是該控制電路的設(shè)計(jì)原理方框圖。

圖1 AT89C55WD與LR035VRAM接口電路

3 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)對液晶模塊LR035VRAM的正確控制以及在顯示器上顯示字符和必要的信息等功能，在屏幕上點(diǎn)亮顯示一個(gè)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)這些功能的基礎(chǔ)。這都由液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)，通過驅(qū)動(dòng)程序向液晶模塊對應(yīng)地址傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。其驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)環(huán)境為美國Keil Software的Keil C51。

3.1 LR035VRAM驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)

LR035VRAM內(nèi)存為512k×8位，屏幕上的點(diǎn)陣為320列×240行。256色顯示時(shí)，每個(gè)點(diǎn)對應(yīng)3個(gè)像素（RGB）。內(nèi)存中的每一字節(jié)對應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，其對應(yīng)關(guān)系如表1所示[4]。

表1 內(nèi)存字節(jié)與點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系

其中R、G、B表示紅、綠、藍(lán)三原色，D7-D0表示要對應(yīng)的數(shù)據(jù)位。當(dāng)D7-D0取不同值時(shí)，對應(yīng)的點(diǎn)將會顯示不同的顏色。每行占用200H個(gè)內(nèi)存地址，其中00H-13FH地址單元為可顯示的，其他的不參與顯示，假設(shè)以X表示橫向坐標(biāo)取值范圍為0~319（因?yàn)橛?20列），以Y表示縱坐標(biāo)取值范圍為0~239（因?yàn)橛?40行），所以一個(gè)點(diǎn)（X，Y）的內(nèi)存地址ADD坐標(biāo)可用公式（1）計(jì)算：

根據(jù)LR035VRAM彩色液晶顯示器的顯示原理，其顯示僅僅是對象不一樣，而其顯示原理都是一樣的。其驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖2所示。

圖2 驅(qū)動(dòng)程序流程圖

在設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)程序中，清屏函數(shù)、數(shù)字、字母、漢字顯示函數(shù)僅僅是顯示的內(nèi)容、字模不一樣，其顯示原理都是一樣的。這里只給出漢字顯示的子函數(shù)，其他情況可參考漢字顯示子程序，不再給出。漢字顯示的C51子函數(shù)如下[5-6]：

void Write_hanzi(unsigned int x,unsigned int y,uchar WIDTH,uchar HIGH,uchar clor,uchar *dot)

//漢字顯示程序

{uchar i,j,k,m,hanzi，n;

pp=x+y*0x200; // 顯示地址

for(j=0;j

{n=pp; // 暫存要顯示漢字的首地址

P1=((y+j)>>2);

for(k=0;k<(WIDTH/8);k++)

//控制顯示漢字字體大小

{for(i=0;i<8;i++,pp++)

{if((hanzi&0x80)==0x80) //是1，將想顯示的字體顏色送到相應(yīng)的地址上

{*pp=clor;}

Else

{*pp=0x00;} //是0，將要顯示的背景黑色送到相應(yīng)的地址上

hanzi=hanzi<<1;} // 從自己建立的想要顯示的漢字字模庫里選取要寫的字節(jié)

m++;}pp=n+0x200;}} // 換下一行繼續(xù)顯示

3.2 應(yīng)用實(shí)例

通過硬件控制系統(tǒng)的搭建和驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)，在硬件平臺系統(tǒng)上加上外圍傳感器信息，已將其成功地移植應(yīng)用于仿真訓(xùn)練儀中，其應(yīng)用效果如圖3所示。

圖3 應(yīng)用顯示效果圖

4 結(jié)論

本文主要介紹了51單片機(jī)對VRAM型彩色液晶顯示模塊的控制以及驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法。開發(fā)編寫的驅(qū)動(dòng)程序均在C51編譯器里成功調(diào)試通過，實(shí)現(xiàn)了LR035VRAM彩色液晶顯示器對各種顏色的漢字、數(shù)字、英文以及圖形的正確顯示，并通過擴(kuò)展將其成功應(yīng)用于仿真訓(xùn)練儀中，達(dá)到了顯示色彩豐富、性能穩(wěn)定、功耗低、人機(jī)界面友好的效果。

［1］褚東升，亓慶剛，岳成亮.基于AVR單片機(jī)的VRAM型彩色液晶顯示模塊設(shè)計(jì)[J].液晶與顯示，2005，20（5）：434-439.

［2］楊萍，劉忠超.AVR單片機(jī)與VRAM型彩色液晶模塊接口電路及驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)[J].化工自動(dòng)化及儀表，2010，37（9）：86-87.

［3］AT89C55WD Datasheets [EB/OL]. http :// www.atmel.com. 2010-02-20.

［4］上海朗睿電子科技有限公司.LR035VR/F系列彩色液晶顯示器使用說明書V1.2[Z].2000.

［5］周國運(yùn).單片機(jī)原理及應(yīng)用（C語言版）[M].北京：水利水電出版社，2009.

［6］毛學(xué)軍.液晶顯示技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008.