基于單片機的VRAM型彩色液晶驅(qū)動設計

程秀平，劉忠超

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

1 引言

隨著微電子技術的飛速發(fā)展，在以單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)中，顯示器的設計是一個必不可少的環(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，以其特有的優(yōu)勢正得到越來越廣泛的應用，已廣泛應用在計算機顯示器、VCD顯示板、便攜式醫(yī)療設備、儀器儀表等工業(yè)和民用領域，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單片機與VRAM型彩色液晶模塊之間硬件接口的實現(xiàn)方法，通過軟件編程方式模擬實現(xiàn)了LR035VRAM液晶顯示模塊的讀寫接口時序，給出了基于c51語言的驅(qū)動程序，實現(xiàn)了對液晶模塊LR035VRAM的顯示控制。所設計的接口電路及驅(qū)動程序模塊已成功應用于仿真訓練器顯示儀中。

2 接口電路設計

2.1 AT89C55WD微處理器

AT89C55WD是一個低電壓、高性能的CMOS 8位單片機。其有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，引腳兼容工業(yè)標準89C51和89C52芯片，采用通用編程方式。片內(nèi)含20kBytes可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 Bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，可反復擦寫的Flash存儲器可有效降低開發(fā)成本，提供許多高性價比系統(tǒng)的解決方案，適用于多數(shù)嵌入式應用系統(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，常用于中、高檔顯示卡。其采用緩存、邏輯仲裁、存儲陣列技術實現(xiàn)兩個設備同時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一一對應，可以把這個存儲器理解為“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)對應區(qū)域?qū)懭胂鄳臄?shù)據(jù)即可。VRAM存儲器的一個字節(jié)由8位構(gòu)成，顯示器屏幕上的一個像素點由R、G、B三個“點”來組成。

2.3 控制電路設計

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的總線上，作為單片機的某部分內(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可以作為單片機的外部存儲器使用的接口特性，其和單片機的接口電路設計比較簡單，主要是AT89C55WD單片機I/O端口資源的合理規(guī)劃和分配。AT89C55WD單片機資源比較有限，為了最大程度減少端口的占用，采用地址/數(shù)據(jù)復用技術，地址、數(shù)據(jù)分時占用P0的8個端口。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是該控制電路的設計原理方框圖。

圖1 AT89C55WD與LR035VRAM接口電路

3 驅(qū)動程序設計

要實現(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，在屏幕上點亮顯示一個點是實現(xiàn)這些功能的基礎。這都由液晶顯示器的驅(qū)動程序來實現(xiàn)，通過驅(qū)動程序向液晶模塊對應地址傳送相應的數(shù)據(jù)即可。其驅(qū)動程序開發(fā)環(huán)境為美國Keil Software的Keil C51。

3.1 LR035VRAM驅(qū)動程序的實現(xiàn)

LR035VRAM內(nèi)存為512k×8位，屏幕上的點陣為320列×240行。256色顯示時，每個點對應3個像素（RGB）。內(nèi)存中的每一字節(jié)對應一個點，其對應關系如表1所示[4]。

表1 內(nèi)存字節(jié)與點的對應關系

其中R、G、B表示紅、綠、藍三原色，D7-D0表示要對應的數(shù)據(jù)位。當D7-D0取不同值時，對應的點將會顯示不同的顏色。每行占用200H個內(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，假設以X表示橫向坐標取值范圍為0~319（因為有320列），以Y表示縱坐標取值范圍為0~239（因為有240行），所以一個點（X，Y）的內(nèi)存地址ADD坐標可用公式（1）計算：

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)動程序流程圖如圖2所示。

圖2 驅(qū)動程序流程圖

在設計的驅(qū)動程序中，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的地址上

{*pp=clor;}

Else

{*pp=0x00;} //是0，將要顯示的背景黑色送到相應的地址上

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 應用實例

通過硬件控制系統(tǒng)的搭建和驅(qū)動程序的設計，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用于仿真訓練儀中，其應用效果如圖3所示。

圖3 應用顯示效果圖

4 結(jié)論

本文主要介紹了51單片機對VRAM型彩色液晶顯示模塊的控制以及驅(qū)動程序的設計方法。開發(fā)編寫的驅(qū)動程序均在C51編譯器里成功調(diào)試通過，實現(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，并通過擴展將其成功應用于仿真訓練儀中，達到了顯示色彩豐富、性能穩(wěn)定、功耗低、人機界面友好的效果。

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

［2］楊萍，劉忠超.AVR單片機與VRAM型彩色液晶模塊接口電路及驅(qū)動程序設計[J].化工自動化及儀表，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.單片機原理及應用（C語言版）[M].北京：水利水電出版社，2009.

［6］毛學軍.液晶顯示技術[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008.