液晶显示技术是指利用液晶的物理特性来实现信息显示的技术。液晶显示器(LCD)与传统的发光二极管(LED)显示器相比,在相同显示面积下,LCD的功耗只有LED的几百之一,因此更适合与互补金属氧化物半导体(COMS)电路直接配合使用。随着液晶显示技术的发展,高分辨率的液晶显示模块逐渐在各种嵌入式系统中获得了广泛应用。
嵌入式系统一般是由单片机控制的,而人机交互界面(UI)在嵌入式系统中扮演着重要的角色。传统的LED数码管虽然亮度高,但其接口电路复杂且功耗较大。而液晶显示器件因其功耗低、接口控制简单等优点逐渐取代了LED数码管,成为嵌入式系统中的主流显示技术。
图形点阵液晶模块TM320240E是一种320×240像素的单色图形点阵液晶显示模块,它由天马公司生产,能够显示320×240的图形或者20×15个16×16点阵大小的汉字。该模块的驱动芯片是日本EPSON公司生产的SED1335液晶显示控制器,具有功能强大的I/O缓冲器、丰富的指令功能、四位数据并行发送等特性,支持图形和文本方式的混合显示。SED1335广泛应用于市场上的320×240图形点阵液晶模块。
SED1335控制器具备13条指令集,指令大多带有参数,用户可以根据液晶显示模块的特性和显示需求来设置这些参数。SED1335接收到来自MPU系统的指令和数据后,会生成相应的时序和数据来控制液晶模块的显示。在指令参数写入完成后,可以通过写入新的指令代码来结束上一条指令的参数写入,但参数的顺序和组合不能随意改变。
硬件接口电路方面,TM320240E与51单片机的接口电路设计需要考虑指令/数据的选择端、对比度电压输入端等问题。为了防止其他系统部件在总线上产生的大电压脉冲影响LCD,可以采用8位双向总线驱动芯片74ALS245进行隔离驱动,以保护液晶模块。对比度调节电压通常由模块自带的负压输出或通过专用电路(如MAX749)来生成。
接口程序设计部分,SED1335与51单片机的接口程序设计相对简单方便。系统上电复位后,单片机需要根据液晶模块的参数和所需显示方式进行初始化设置,设置完毕后,单片机可以将数据直接传输到SED1335的显示缓存区进行控制。如果需要改变显示的图形或文字,只需根据指令表修改指令参数并重新输入数据即可。设置系统命令参数或向显示缓冲区送数据时,应先将指令代码送至SED1335的命令口地址,再将参数送到数据口地址。
在嵌入式系统中,液晶显示模块TM320240E与51单片机的接口设计,不但充分利用了LCD低功耗的优点,而且借助于SED1335控制器的丰富功能,实现了复杂的人机交互界面的设计,大大提高了嵌入式系统的交互性能和用户体验。