基于单片机和液晶模块的LCD控制及触屏接口设计

　0 引言

　　随着嵌入式系统的广泛应用， 出现了大量的16位和32位的嵌入式处理器。而传统的8位单片机长期用于生产实践， 制造工艺成熟、性能更加可靠， 仍然占有相当大的市场， 特别是在汽车电子等对可靠性要求极高的领域。液晶显示位模块具有显示信息量丰富、功耗低、体积小、质量轻、无辐射等优点。

　　触摸屏作为一种特殊的计算机外设， 是目前最自然、便利的一种人机交互方式。T32QM 6450液晶显示模块是带有触摸屏功能TFT 型彩色LCD显示屏， 分辨率为240×320, 支持2.6 ×105色显示。其功能强， 使用方便， 接口简单， 具有丰富的专用控制指令， 可方便地实现画面滚动显示及触摸屏等功能。

　　1 T32QM6450液晶模块结构

　　T32QM 6450是液晶模块， 主要由TFT - LCD 显示器、LED背光灯、触摸屏、源极驱动IC IS2102和栅极驱动IC IS2202构成， 其中Source Driver负责提供列上各色素点的驱动电压， 而Ga te Driver控制每行像素的选通状态。TFT液晶的每个像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动， 从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息， 可以精确控制显示灰度， LCD通过总线与处理器连接， 实现数据和指令的传递。

　　2 T32QM6450与W77E58接口电路

　　硬件连接如图1所示。处理器芯片选用W77E58.该芯片是一个快速8051兼容微控制器， 其内核经过重新设计， 提高了时钟速度和存储器访问周期速度。它的指令集基本与8051相同， 多了一条DEC DPTR指令。8051每12个时钟周期为一个机器周期， 而W77E58每4个时钟周期为一个机器周期， 提高了指令执行速度。另外， W77E58 还可调整MOVX 指令的周期，范围为2~ 9个机器周期， 这种设计使W77E58能够更有效访问慢速或快速外部RAM 及外设。

图1 液晶屏与W77E58硬件连接电路

　　因为W77E58是高速8 位单片机， 而该LCD模块采用16位总线接口， 所以电路中用了2 片锁存器74HC573, 用P24~P27口分别控制2片锁存器的锁存使能和输出使能引脚LE （下降沿锁存） 、OE （低电平有效）， 先给第一片74HC573的LE一个高电平， 通过P1口传送低8 位数据， 然后给该片的LE 低电平锁存当前数据； 给第二片的LE 高电平， 同样通过P1口传送高8位数据并锁存， 最后同时给2片74H C573的OE低电平， 即可实现16位数据的传送。

　　该系统是混合电压系统， 液晶模块和ADS7843用3.3 V 供电， 而处理器和锁存器是5 V 供电， 这2部分是不能直接相连的。所以还要处理好电平的转换问题， 电路中用4 片双向电平转换芯片74LVC4245, 它可以实现3.3 V和5 V的相互转换。

　　为实现触摸屏功能， 电路中用1 片触摸屏控制器ADS7843.它是电阻式触摸屏控制芯片， 具备串行12 位A /D转换功能， 在关闭模式下， 功耗仅为0.5uW, 在12 V、125 kH z的工作模式下功耗为750 uW3. 文中仅结合电路对主要功能加以介绍。CS是芯片选通端； DCLK 是时钟输入端， 由P20 脚软件模拟时钟信号输入； DIN 是数据串行输入端， 控制数据通过该引脚输入； X+ 、Y + 、X- 、Y - 是接触点坐标数据输入端； INT是中断引脚， 用于通知MCU 有触摸事件发生， DOUT 将转换后的触摸位置数据串行输出到MCU。

3 LCD 显示的程序设计

　　3. 1 指令、数据的读写

　　通过对LCD模块的RS引脚设置1或0 值， 即可实现处理器和LCD之间数据或指令的传送。当设定RS= 1, 传递的是数据信号； 设定RS= 0, 传递的是指令信号， 模块的D8~ D15端口接收到的数据（即高8位）代表寄存器号， D0~ D7接收到的是控制指令。部分子程序如下：


3. 2 字符、汉字及颜色的显示

　　可调用以上子程序方便地向LCD模块发送控制命令和颜色信息。T32QM 6450模块共有158 个寄存器， 通过调用WriCom 函数可向相关寄存器写入控制命令， 然后调用WriData写入2字节的颜色信息， 其RGB格式为： 红色为高5位（ B it15~B it11）， 绿色为中间6位（ B it10~ B it5）， 蓝色为低5位（ B it4~B it0）。经以上操作， 即可在指定位置或区域显示色彩、字符、图象等。如要在屏上坐标为（X, Y） 的点以颜色Co lo r显示一个字符或汉字， 只要知道其点阵数组, 在每个要显示的点调用W r iDa ta（Color）即可。图片的显示原理类似， 用转换工具将图片转换成C格式的数组文件即可。下例为显示字符的程序：


3. 3 滚动显示画面

　　要实现指定区域的画面的滚动显示效果， 可以通过设置寄存器R75~ R80实现， 其中寄存器R75、R76用于设置滚动区域的起始行； R77、R78设置画面的范围， 即要滚动显示的行数；R79、R80设置每次滚动的行数， 即步长。要注意的是， 步长的设置并不是一劳永逸的， 因为这里的步长是相对于滚屏初始化设置时的状态而言的， 并非相对于上一次滚屏动作而言。图2举例说明了滚屏的设置及演示效果。

图2 滚屏的设置及过程演示

　　图2所示过程的C程序如下：

如果按照上述程序调试， 则画面滚动较快， 效果不明显。

　　实际应用时， 可以结合定时器， 每隔一定时间改变一次寄存器R79、R80的值， 一般是按递增的等差数列赋值，可以获得很好的视觉效果。所赋最大值不能超过319, 因为屏幕最大只有320行； 当所赋值为319, 并且R75、R76所赋值为0时， 可实现全屏画面的滚动显示。

　　4 结束语

　　该显示系统调试完成后， 通过串口和GPS 模块连接， 可以实时显示经度、纬度、时间等信号， 显示效果良好。文中给出的子程序的形参多为2 字节的整型值， 可直接用于16位、32位单片机， 兼容性强， 为其在便携式系统中的应用提供了一种方法。