基于C8051F021和RA8835的液晶显示系统设计
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1 引言
随着电子产品设计技术的不断发展,电子产品的设计,尤其是人机交互界面的设计日益趋向人性化。这其中的液晶显示屏以其具有能显示复杂文字及图形、显示面积大小随意、功耗低、轻薄等优点,而得到广泛的应用。近年来,随着单片机技术的飞速发展,涌现了多种性能优良且成本很低的单片机品种。C8051F系列单片机就是其中之一。
在工程应用中,C8051F021可在满足性能要求的前提下,减少浪费、降低成本。为此,本文给出了一种基于C8051F021和RA8835实现的低成本液晶显示方案。
2 系统主要器件
2.1 C8051F021单片机
本系统选用性能优良且成本较低的SOC单片机C8051F021作为控制核心。C8051F201是完全集成的混合信号系统级MCU芯片,具有32个数字I/O引脚。其主要的内部资源有8通道12位ADC,2通道12位DAC,4 KB的RAM,64 KB的FLASH,以及硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口,另外还有时钟振荡器,看门狗定时器,VDD监视器,温度传感器等;C8051F021的所有模拟和数字外设均可由IDE软件使能/禁止和配置。它采用与8051兼容的CIP-51微控制器内核。因采用流水线结构,其指令执行速度有了很大的提高。此外,C8051F021还配置有标准的JTAG接口,可在IDE软件的支持下,对安装在最终产品上的MCU进行非侵入式、全速、在系统调试。C8051F021的封装为TQFP-64,可在工业温度范围内(-45℃~+85℃)使用2.7~3.6 V的电压工作。
2.2 RA8835液晶控制芯片
RA8835是台湾瑞佑科技公司推出的新版液晶控制芯片.内含功能强大的I/O缓冲器。RA8835的指令功能丰富,采用四位数据并行发送,可支持文字和图形的混合显示,并可将文字和图形的三层重叠显示、水平及垂直卷动等动态效果呈现于液晶屏上。
RA8835可支持最大为640×256的屏幕显示分辨率,其内部集成有可支持160个5×7像素字符的Mask ROM,也可外接CGRAM来支持64个8x16像素的字符,或者外接CGROM以支持256个8×16像素的字符。RA8835与EPSON的S1D13305(SED1335)芯片完全兼容,并且加强了稳定性,且拥有制程较新及耗电较低的优势,可有效降低成本。
RA8835的接口拥有功能强大的I/O缓冲器,它主要表现在两个方面:
其一是MCU访问RA8835不需要判断其“忙”,RA8835随时准备接受MCU的访问,可在内部时序下及时地把MCU发来的指令、数据传输就位:
其二是RA8835在接口部分设置了适配In-te18080系列MCU和M6800系列MCU的两种操作时序电路,并可通过引脚的电平设置来选择二者之一。RA8835接口部分所属的引脚如下:
3 液晶屏电路设计
本系统采用香港信利公司生产的MST-G320240DBSW-213W-E型5.7寸液晶显示模块,可显示的点阵为320x240,蓝膜高亮、LED背光、板载5 V负压、带RA8835控制芯片。其液晶屏接口电路如图1所示。
图1中,AD0~AD7可直接连到C8051F021的数据/地址总线(带5 V上拉,C8051F021的I/O引脚均耐5 V电压);RD和WR分别为读、写线,可连接到C8051F021的读、写端口(RD:49号引脚,WR:48号引脚;均带5 V上拉);RST为上电复位,可连接上电复位电路;CS-LCD为片选输入;A0为I/O缓冲器选择。为了避免在无操作时液晶背光常亮,减少系统功耗,延长液晶使用寿命,本系统利用555电路设计了背光固定延时关闭的液晶背光控制电路。该电路选用LM555H搭建单稳态电路,当连至C8051F021 I/O端口的BLC端有触发脉冲时,555单稳态电路输出端TC就会输出一定时长的高电平脉冲,此时T1管导通,液晶背光打开,延时固定的一段时间后,555输出端TC转为低电平,T1管截止,液晶背光关闭。根据555单稳态电路输出脉宽的计算公式,可选择合适的元件参数。通常当延时定为30秒时,电阻R7可选用100 kΩ,电容C21可选用330μF。在工程项目中,有时由于实际需要,系统还需扩展实时时钟芯片DS12887和存储器芯片CAT28C256,此二者的接口与液晶屏接口可共用C8051F021的数据/地址总线用作数据总线,本设计给出的以74HC139为核心的片选电路如图2所示,其相应的地址如下:
LCD:2000H~2001H
DS12887:4000H~40FFH
C AT28C256:8000H~FFFFH
随着电子产品设计技术的不断发展,电子产品的设计,尤其是人机交互界面的设计日益趋向人性化。这其中的液晶显示屏以其具有能显示复杂文字及图形、显示面积大小随意、功耗低、轻薄等优点,而得到广泛的应用。近年来,随着单片机技术的飞速发展,涌现了多种性能优良且成本很低的单片机品种。C8051F系列单片机就是其中之一。
在工程应用中,C8051F021可在满足性能要求的前提下,减少浪费、降低成本。为此,本文给出了一种基于C8051F021和RA8835实现的低成本液晶显示方案。
2 系统主要器件
2.1 C8051F021单片机
本系统选用性能优良且成本较低的SOC单片机C8051F021作为控制核心。C8051F201是完全集成的混合信号系统级MCU芯片,具有32个数字I/O引脚。其主要的内部资源有8通道12位ADC,2通道12位DAC,4 KB的RAM,64 KB的FLASH,以及硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口,另外还有时钟振荡器,看门狗定时器,VDD监视器,温度传感器等;C8051F021的所有模拟和数字外设均可由IDE软件使能/禁止和配置。它采用与8051兼容的CIP-51微控制器内核。因采用流水线结构,其指令执行速度有了很大的提高。此外,C8051F021还配置有标准的JTAG接口,可在IDE软件的支持下,对安装在最终产品上的MCU进行非侵入式、全速、在系统调试。C8051F021的封装为TQFP-64,可在工业温度范围内(-45℃~+85℃)使用2.7~3.6 V的电压工作。
2.2 RA8835液晶控制芯片
RA8835是台湾瑞佑科技公司推出的新版液晶控制芯片.内含功能强大的I/O缓冲器。RA8835的指令功能丰富,采用四位数据并行发送,可支持文字和图形的混合显示,并可将文字和图形的三层重叠显示、水平及垂直卷动等动态效果呈现于液晶屏上。
RA8835可支持最大为640×256的屏幕显示分辨率,其内部集成有可支持160个5×7像素字符的Mask ROM,也可外接CGRAM来支持64个8x16像素的字符,或者外接CGROM以支持256个8×16像素的字符。RA8835与EPSON的S1D13305(SED1335)芯片完全兼容,并且加强了稳定性,且拥有制程较新及耗电较低的优势,可有效降低成本。
RA8835的接口拥有功能强大的I/O缓冲器,它主要表现在两个方面:
其一是MCU访问RA8835不需要判断其“忙”,RA8835随时准备接受MCU的访问,可在内部时序下及时地把MCU发来的指令、数据传输就位:
其二是RA8835在接口部分设置了适配In-te18080系列MCU和M6800系列MCU的两种操作时序电路,并可通过引脚的电平设置来选择二者之一。RA8835接口部分所属的引脚如下:
- DB0~DB7:三态数据总线,可直接挂在MCU的数据总线上;
- CS:片选信号,低电平有效,MCUI访问RA8835时,应将其置低;
- RD:为8080接口时,该脚为读操作信号;
- 为M6800接口时,则为使能信号;
- WR:为8080接口时,该脚为写操作信号;
- 为M6800接口时,则为是写操作信号;
- A0:I/O缓冲器选择信号,当A0为0时,写数据参数和读忙标志,当A0为1时,写指令代码和读数据;
- RES:复位信号,低电平有效,当重新启动RA8835时,还需要使用指令SYSTEMSET。
- SEL1、SEL2:接口时的类型选择信号。
3 液晶屏电路设计
本系统采用香港信利公司生产的MST-G320240DBSW-213W-E型5.7寸液晶显示模块,可显示的点阵为320x240,蓝膜高亮、LED背光、板载5 V负压、带RA8835控制芯片。其液晶屏接口电路如图1所示。
图1中,AD0~AD7可直接连到C8051F021的数据/地址总线(带5 V上拉,C8051F021的I/O引脚均耐5 V电压);RD和WR分别为读、写线,可连接到C8051F021的读、写端口(RD:49号引脚,WR:48号引脚;均带5 V上拉);RST为上电复位,可连接上电复位电路;CS-LCD为片选输入;A0为I/O缓冲器选择。为了避免在无操作时液晶背光常亮,减少系统功耗,延长液晶使用寿命,本系统利用555电路设计了背光固定延时关闭的液晶背光控制电路。该电路选用LM555H搭建单稳态电路,当连至C8051F021 I/O端口的BLC端有触发脉冲时,555单稳态电路输出端TC就会输出一定时长的高电平脉冲,此时T1管导通,液晶背光打开,延时固定的一段时间后,555输出端TC转为低电平,T1管截止,液晶背光关闭。根据555单稳态电路输出脉宽的计算公式,可选择合适的元件参数。通常当延时定为30秒时,电阻R7可选用100 kΩ,电容C21可选用330μF。在工程项目中,有时由于实际需要,系统还需扩展实时时钟芯片DS12887和存储器芯片CAT28C256,此二者的接口与液晶屏接口可共用C8051F021的数据/地址总线用作数据总线,本设计给出的以74HC139为核心的片选电路如图2所示,其相应的地址如下:
LCD:2000H~2001H
DS12887:4000H~40FFH
C AT28C256:8000H~FFFFH
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