MSP430F149的低功耗彩色液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計方法分析

郭衛(wèi)華

摘要：本文以MSP430F149單片機(jī)為基礎(chǔ)，對TFT低功耗彩色液晶顯示系統(tǒng)進(jìn)行了簡要分析，探討了彩屏液晶顯示系統(tǒng)的軟件、硬件與系統(tǒng)測試與運(yùn)行的具體設(shè)計策略，望能為此領(lǐng)域研究有所借鑒。

關(guān)鍵詞：MSP430F149；彩色液晶顯示系統(tǒng)；低功耗

現(xiàn)如今，在整個市場當(dāng)中，正處于銷售狀態(tài)的各種電子產(chǎn)品配套的顯示系統(tǒng)，主要有三種類型，其一為LED數(shù)碼管，其二是單色LCD液晶，其三為彩色LCD液晶；其中，針對彩色LCD液晶顯示系統(tǒng)而言，其所顯示的內(nèi)容除了能支持中文字符之外，還能根據(jù)實際情況及需要，隨意改變或變換顏色，而且市場售價也并不高。本文所分析的系統(tǒng)選用的是市場價格相對比較便宜的16位MSP430F149單片機(jī)，將其當(dāng)作整個系統(tǒng)的核心處理器，在顯示方面，所選用的是16色TFT彩色液晶屏。

1.系統(tǒng)概述

TFT低功耗彩色液晶顯示系統(tǒng)主要由按鍵電路、液晶節(jié)能控制電路、彩色TFT液晶、單片機(jī)、USB轉(zhuǎn)UART電路及圖像存儲模塊等部分構(gòu)成。針對單片機(jī)而言，其主要作用就是實現(xiàn)信號的實時接收，并且還能根據(jù)實際操作需要，對那些經(jīng)過PC機(jī)串口傳送的圖片、文字等數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理，同時還能有選擇性的儲存所接收到的數(shù)據(jù)，驅(qū)動彩色TFT液晶，由其顯示圖片、文字等內(nèi)容。此外，還需要指出的是，單片機(jī)還具有低功耗節(jié)能控制液晶等作用與功能。本系統(tǒng)所用單片機(jī)，是比較典型的16位MSP430F149型單片機(jī)，針對此類型的單片機(jī)來講，有著比較寬的供電范圍，一般情況下，能夠維持在1.8～3.6V之間，另外，其Flash Romw可達(dá)60KB+256B，而RAM僅為2KB，因而相比其它類型單片機(jī)，有著更低的功耗；而在液晶顯示方面，所采用的是TFT彩色液晶，可達(dá)16位色，分辨率達(dá)到240×320，因而有著比較清晰的畫面顯示；針對液晶節(jié)能控制電路來講， 其所選用的是模擬開關(guān)芯片TS5A3166；而對于圖像存儲模塊來分析，其所采用的是圍繞SPI通信，并以串行方式布局的EEPROM芯片，即AT25M01。

2.硬件設(shè)計

本系統(tǒng)的核心部件即為MSP430F149單片機(jī)，針對此單片機(jī)而言，其工作電壓比較穩(wěn)定，即3.3V，突出作用就是對PC機(jī)串口所傳送的圖像、文字等信息進(jìn)行實時接收與處理，并能夠驅(qū)動彩色TFT液晶，使其在一種功耗比較低的節(jié)能模式下，將所傳送的圖像、文字等信息給實時顯示出來；除此之外，還能根據(jù)現(xiàn)實需要，實時并有選擇性的儲存圖像、文字?jǐn)?shù)據(jù)。本文主要對系統(tǒng)硬件電路當(dāng)中的彩色TFT液晶驅(qū)動作一設(shè)計分析，并就其低功耗控制電路作一設(shè)計探討。在系統(tǒng)概述中已經(jīng)提到，本文選用的是TFT彩色液晶，其有16位色，分辨率能夠達(dá)到240×320；另外，針對此液晶來講，其供電范圍區(qū)間為1.8～5.5V，在此供電范圍內(nèi)，亮度伴隨供電電源所輸出電壓的變化而發(fā)生改變。對于液晶低功耗控制電路而言，在對其進(jìn)行設(shè)計時，所采用的是模擬開關(guān)芯片TS5A3166（Ti公司生產(chǎn)）。針對此芯片來講，其實為一個單刀單擲模擬開關(guān)，供電方式為單電源供電，供電電壓區(qū)間1.6～5.5V，具有較低的導(dǎo)通電阻，即0.9Ω。在系統(tǒng)設(shè)計時，共運(yùn)用了TS5A3166芯片2個，其中一個用于控制TFT的開關(guān)，另外一個則控制其亮度，TS3主要對TFT的低供電電源電壓的開關(guān)進(jìn)行控制，而TS2則對TFT的標(biāo)準(zhǔn)供電電源電壓開關(guān)進(jìn)行控制。

針對TS5A3166芯片而言，如果輸入IN為高電平，此時，將COM端與NC端接通；不然，則將COM端與NC端斷開，VOUT的電壓為5V；經(jīng)電阻分壓電路，從中分出2.5V的電壓，為TFT彩色液晶提供用于調(diào)節(jié)亮度的電壓。

3.軟件系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)借助C語言，基于IAR Enbedded Workbench for MSP430軟件平臺，來設(shè)計系統(tǒng)軟件。針對本系統(tǒng)來講，其主要由四部分構(gòu)成，其一為TFT液晶驅(qū)動顯示模塊，其二是PC機(jī)之間呈現(xiàn)串行狀態(tài)的文字圖像與通信數(shù)據(jù)處理模塊，其三是數(shù)據(jù)存儲模塊，其四TFT顯示低功耗控制模塊。對于TFT而言，其能夠?qū)⒌凸目刂颇K構(gòu)成。

本文所選用的是格式為R5G6B5的16位彩色TFT液晶，要想在液晶上將圖片詳細(xì)的顯示出來，需要根據(jù)現(xiàn)實需要，借助圖位圖來達(dá)成；若能夠?qū)D片顯示出來，那么可借助PS軟件，將圖片進(jìn)行修飾，然后將其轉(zhuǎn)化為BMP格式，并進(jìn)行保存；在此過程中，可適用專業(yè)軟件，把圖片向16進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換；若能夠比較清晰的顯示圖片或數(shù)字，那么可以根據(jù)現(xiàn)實需要，借助取模軟件，把圖片或數(shù)字向16進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換；然后將圖像的識別碼，或者是文字、數(shù)字的識別碼加入其中，再或者是將數(shù)據(jù)結(jié)束碼與數(shù)據(jù)總長度碼加入，且利用先進(jìn)的串行通信軟件，把此些數(shù)據(jù)實時向單片機(jī)傳送。針對此時的單片機(jī)來講，如果其接收到串行通信所發(fā)送的數(shù)據(jù)，首先會對其是數(shù)據(jù)、圖像或文字進(jìn)行準(zhǔn)確、全面識別，然后依據(jù)最終識別結(jié)果，分別在儲存芯片各區(qū)域中保存，在對數(shù)據(jù)所有通信均判斷且予以保存之后，再調(diào)用TFT液晶驅(qū)動顯示模塊，將這些數(shù)據(jù)實時、全面的顯示出來。

4.系統(tǒng)測試與運(yùn)行

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，借助多組圖片、數(shù)字與文字信息，并根據(jù)實際需要，對其開展全面、實時性的低功耗測試，經(jīng)反復(fù)測試得知，低功耗彩色液晶顯示系統(tǒng)能夠時刻保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，如果處于低功耗狀態(tài)，此時，相比于正常工作狀態(tài)，可以大幅降低能耗，通常情況下，降低幅度能夠達(dá)到56～63%。

5.結(jié)語

綜上，在以MSP430F149為基礎(chǔ)的低功耗彩色液晶顯示系統(tǒng)應(yīng)用中，通過與彩色TFT液晶相結(jié)合，能夠更加準(zhǔn)確、清晰的將諸如文字、圖片等信息給顯示出來，因而為現(xiàn)實應(yīng)用帶來了極大方便。本文借助于16位單片機(jī)MSP430F149，并與彩色TFT、TS5A3166等相結(jié)合，存儲彩色文字圖像，并開展低功耗顯示系統(tǒng)的總體設(shè)計，經(jīng)測試得知，此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)儲存、接收數(shù)據(jù)等功能，系統(tǒng)運(yùn)作效率更高且溫穩(wěn)定，總體應(yīng)用效能優(yōu)良。

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