【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 晶盒后被扭曲90176。由另一側(cè)射出，因此這個(gè)液晶盒就具有了在平行偏振片間可以遮光，而在正交偏振片間可以透光的作用和功能。如果這時(shí)在液晶盒上下電極上施加一個(gè)電壓并達(dá)到一定值后，極板間的液晶分子長(zhǎng)軸將開始沿著電場(chǎng)方向排列。這時(shí)90176。旋光的功能消失，該區(qū)域光線的明暗狀態(tài)與其他區(qū)域明顯不同，形成一定的對(duì)比度，從而實(shí)現(xiàn)顯示。 STNLCD顯示原理為了改善TN液晶顯示器件電光響應(yīng)曲線不陡峭而造成的驅(qū)動(dòng)容量較低，人們陸續(xù)開發(fā)了一系列超過90176。扭曲的液晶顯示器件，把扭曲角度在180176。~360176。的液晶顯示器件稱為超扭曲向列相液晶顯示器件。目前，幾乎所有的點(diǎn)陣圖形和大部分點(diǎn)陣字符液晶顯示器件均采用STN模式，本模塊的液晶顯示器件也采用STN模式產(chǎn)品。STN與TN顯示原理上略有不同，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上基本相同，只不過盒中液晶分子排列不是沿面90176。扭曲排列，而是180176。～360176。扭曲排列。STN的另一個(gè)不同是上下偏振片的偏振方向不同。它的工作原理是入射STN的偏振光方向與液晶分子定向方向成一定角度，從而使入射偏振光被分解為兩束(正常光和異常光)。兩束光由于液晶分子的變化產(chǎn)生很大的光程差，從而在通過檢偏振片時(shí)產(chǎn)生干涉。這樣的電光過程使STN的閾值特性變得很陡，從而實(shí)現(xiàn)大容量顯示。但因?yàn)檫@樣的工作原理，STN必然是有色模式，所以它的對(duì)比度會(huì)有所下降。顯示容量的增加，使STN可以實(shí)現(xiàn)彩色化。STN是液晶顯示器件的高技術(shù)產(chǎn)品，由于是光干涉型的器件，其材料的選用、生產(chǎn)工藝的選擇均十分嚴(yán)格。因此STN成本要比TN的成本高得多。由于其大容量顯示的大量外引線，使其安裝工藝、方法等都與一般液晶顯示器件不同。目前STN液晶顯示器件都是以表面裝配(SMD)工藝或(載帶封裝)TCP、(卷帶自動(dòng)結(jié)合)TAB工藝將IC、阻容外圍元件與液晶顯示器件裝在一起的模塊形式出現(xiàn)在用戶面前。 液晶顯示的驅(qū)動(dòng)原理液晶的顯示是由于在顯示像素上施加了電場(chǎng)的緣故，而這個(gè)電場(chǎng)則由顯示像素前后兩個(gè)電極上的電位信號(hào)合成產(chǎn)生，在顯示像素上建立直流電場(chǎng)將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué)反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示壽命，因此必須建立交流驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，并且要求這個(gè)交流電場(chǎng)中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于50mV。在實(shí)際應(yīng)用中，由于采用了數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，所以這種交流電場(chǎng)是通過脈沖電壓信號(hào)來建立的。顯示像素上交流電場(chǎng)的強(qiáng)弱用交流電壓的有效值表示，當(dāng)有效值大于液晶的閾值電壓時(shí)，像素呈顯示態(tài)；當(dāng)有效值小于液晶的閾值電壓時(shí)，像素不產(chǎn)生電光效應(yīng)；當(dāng)有效值在閾值電壓附近時(shí)，像素呈現(xiàn)較弱的電光效應(yīng)，此時(shí)會(huì)影響液晶顯示器件的對(duì)比度。液晶顯示的驅(qū)動(dòng)就是用來調(diào)制施加在液晶顯示器件電極上的電位信號(hào)的相位、峰值、頻率等，以建立驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)液晶顯示期間的顯示效果。液晶的驅(qū)動(dòng)有許多種，常用的驅(qū)動(dòng)方法有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方法靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指在液晶像素前后電極上施加電壓信號(hào)時(shí)呈顯示狀態(tài)，不施加電壓時(shí)呈非顯示狀態(tài)。以圖33所示筆段式LCD為例，33(a)是筆段式液晶的電極排列方式，33(b)是其中一個(gè)液晶像素的驅(qū)動(dòng)電路原理圖。在COM端施加一個(gè)占空比為1／2的連續(xù)方波。當(dāng)控制信號(hào)為高電平，筆段波形與COM波形反相，液晶像素上施加了一個(gè)周期電壓，液晶像素呈顯示狀態(tài)；當(dāng)控制信號(hào)為低電平，筆段波形與COM波形同相，液晶像素上無電壓，呈非顯示狀態(tài)?？刂茣r(shí)序圖如33所示。圖33 筆段式LCD的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)圖34 筆段式LCD的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法當(dāng)液晶顯示器件上的顯示像素眾多時(shí)(如點(diǎn)陣型液晶顯示器件)，為了節(jié)省龐大的硬件驅(qū)動(dòng)電路，在液晶顯示器件電極的制作與排列上作了加工，實(shí)施了矩陣型的結(jié)構(gòu)，即把水平一組顯示像素的背電極都連在一起引出，稱之為行電極，用COM符號(hào)表示；把縱向一組顯示像素的段電極都連接起來一起引出，稱之為列電極，用SEG符號(hào)表示。在液晶顯示器件上每一個(gè)顯示像素都由其所在的列與行的位置唯一確定。在驅(qū)動(dòng)方式上相應(yīng)地采用了類同于CRT的光柵掃描方法。液晶顯示的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法是循環(huán)地給行電極施加選擇脈沖，同時(shí)所有顯示數(shù)據(jù)的列電極給出相應(yīng)的選擇或非選擇的驅(qū)動(dòng)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)某行所有顯示像素的顯示功能，這種行掃描是逐行順序進(jìn)行的，循環(huán)周期很短，使得液晶顯示屏上呈現(xiàn)出穩(wěn)定的顯示。在一幀中每一行的選擇時(shí)間是均等的。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N，掃描時(shí)間為1，那一行所占有的選擇時(shí)間為一幀時(shí)間的1／N。在液晶顯示的驅(qū)動(dòng)方法中把這個(gè)值，即一幀行掃描數(shù)的倒數(shù)稱為液晶顯示驅(qū)動(dòng)的占空比(duty)，用d表示。在同等電壓下，掃描行數(shù)的增多將使液晶顯示的占空比下降，從而導(dǎo)致了變電場(chǎng)電壓有效值的下降，降低了顯示質(zhì)量。因此隨著顯示屏的增大，顯示行的增多，為了保證顯示的質(zhì)量，就需適當(dāng)?shù)靥岣唑?qū)動(dòng)電壓或采用雙屏電極排布結(jié)構(gòu)以提高電場(chǎng)的電壓有效值或提高占空比。在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式下，液晶顯示器件某一位置上的顯示像素的顯示機(jī)理是由行選擇電壓與列顯示數(shù)據(jù)電壓合成實(shí)現(xiàn)的，即要使某一位置的像素如(i，j)點(diǎn)顯示，就需要在第i列和第j行上同時(shí)施加選擇電壓，以使該點(diǎn)變電場(chǎng)達(dá)到最大。但是此時(shí)除(i，j)點(diǎn)外第i列和第j行的其余各點(diǎn)也都承受了一定的電壓，把這些點(diǎn)稱為半選擇點(diǎn)，若半選擇點(diǎn)上的有效電壓大于閾值電壓時(shí)，在屏上將出現(xiàn)不應(yīng)有的顯示，使對(duì)比度下降，這種效應(yīng)叫“交叉效應(yīng)”。在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法中解決“交叉效應(yīng)”的方法是平均電壓法，即把選擇點(diǎn)和半選擇點(diǎn)的電壓平均化，適度提高非選擇點(diǎn)電壓來抵消半選擇點(diǎn)上的一部分電壓，使得半選擇點(diǎn)上電壓下降，提高顯示的對(duì)比度。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)原理如下圖：圖35 點(diǎn)陣液晶電極排布 液晶顯示的控制方法液晶顯示按照控制方式分類可以分為簡(jiǎn)單矩陣液晶顯示(PMLCD)和有源矩陣液晶顯示(AMLCD)。PMLCD器件是由帶有條狀I(lǐng)TO電極的兩塊玻璃板之間注入液晶而構(gòu)成的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。但TN和STN的PMLCD易出現(xiàn)交叉干擾，很難實(shí)現(xiàn)高分辨率和高灰度顯示。主要應(yīng)用于儀器儀表、年歷、家電、游戲機(jī)、電子記事本、手機(jī)、PDA等。PMLCD技術(shù)，是利用在電場(chǎng)作用下液晶的雙穩(wěn)態(tài)織構(gòu)變化而得到反射式存儲(chǔ)彩色顯示。該技術(shù)利用反射顯示和存儲(chǔ)特性既可以節(jié)能，而且掃描行數(shù)不受限制，非常適用于各種便攜式顯示，尤其是電子書的最佳候選者。AMLCD與PMLCD差別在于前者每個(gè)像素均加開關(guān)器件，既有利于克服交叉干擾，又不受占空比的限制，可以得到高對(duì)比度和高分辨率顯示。第四章 MP3液晶顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的過程中，硬件系統(tǒng)是首要，它是軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本章主要闡述了液晶顯示系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，給出了硬件框架，并對(duì)硬件按功能劃分的主要模塊分別進(jìn)行了闡述，并給出了硬件系統(tǒng)各主要模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)原理圖見附錄。 DSP模塊DSP模塊是使得DSP芯片TMS320VC5402能夠工作的最精簡(jiǎn)模塊，它主要包括電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)器接口電路和JTAG電路。如圖41DSP程序ROM時(shí)鐘源復(fù)位電路JTAG電路EMIF接口JTAG口電源時(shí)鐘管理功能設(shè)置‘上下拉’I/O電壓核電壓圖41 DSP模塊組成時(shí)鐘電路：采用內(nèi)部振蕩器，在管腳X1和X2之間連接一個(gè)20MHz晶體來啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器。電源電路：本系統(tǒng)中除了DSP以外其它器件工作電壓為5V或3. 3V，所以我們采用5V電源供電。VC5402所要的工作電壓分別是1. 8V內(nèi)核電壓()和3. 3V I /0電壓()。圖42 電源電路復(fù)位電路：手動(dòng)復(fù)位電路是通過上電或按鈕兩種方式對(duì)芯片進(jìn)行復(fù)位。電路參數(shù)與上電復(fù)位電路相同。當(dāng)按鈕閉合時(shí)，電容C通過按鈕和R35進(jìn)行放電，使電容C上的電壓降為0。當(dāng)按鈕斷開時(shí)，電容C的充電過程與上電復(fù)位相同，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。存儲(chǔ)器電路：選擇IS61LV6416(64K16bits)作為程序存儲(chǔ)器的片外存儲(chǔ)芯片。其數(shù)據(jù)總線和地址總線直接和VC5402進(jìn)行無縫連接。圖43 存儲(chǔ)器電路JTAG電路：系統(tǒng)需要一個(gè)DSP仿真器，把在計(jì)算機(jī)上編譯并生成的執(zhí)行代碼下載到C5402芯片上，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試DSP硬件和軟件。仿真器有兩端接口，其中一端與計(jì)算機(jī)的并行口或USB口相連，另一端與DSP芯片的JTAG接口相連，是一個(gè)14針的接口。CPLD采用EPM7032AE CPLD，處理DSP與外設(shè)的時(shí)序邏輯，CPLD的JTAG口對(duì)用戶開放。采用STA013芯片直接對(duì)音樂進(jìn)行解碼，直接與DSP相連接，電路圖如下圖44。圖44 MP3解碼電路 LCD模塊液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于MP3顯示系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用SMl2864漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊作為顯示器。 SM12864簡(jiǎn)介SM12864模塊采用ST7920控制器，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(1616點(diǎn)陣)、128個(gè)字符(816點(diǎn)陣)及64256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)。主要技術(shù)參數(shù)及顯示特性：電源： +～+5V(內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓)；顯示內(nèi)容：128列64行；顯示顏色：黑白；顯示角度：6：00鐘直視；LCD類型：STN；與DSP接口：8位并行/3位串行；配置LED背光；多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。SM12864各引腳及說明如下表41：引腳號(hào)引腳名稱方向功能說明1VSS—模塊的電源地2VDD—模塊的電源正端3V0—LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入端4RS/CSH/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào)5RW/SIDH/L并行的讀寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口6E/SLKH/L并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘7DB0H/L數(shù)據(jù)08DB1H/L數(shù)據(jù)19DB2H/L數(shù)據(jù)210DB3H/L數(shù)據(jù)311DB4H/L數(shù)據(jù)412DB5H/L數(shù)據(jù)513DB6H/L數(shù)據(jù)614DB7H/L數(shù)據(jù)715PSBH/L并/串行接口選擇：H—并行；L—串行16NC空腳17RSTH/L復(fù)位，低電平有效18VEELCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓19LED+—背光源正極（+5V）20LED_—背光源負(fù)極(5V) 表41 LCM模塊引腳說明表 液晶模塊與DSP硬件接口設(shè)計(jì)，可以直接將兩者數(shù)據(jù)線相連，即采用DSP直接控制液晶顯示器。工作時(shí)，DSP將ROM或者RAM中的數(shù)據(jù)直接送入控制器的緩存中。D0—D7為數(shù)據(jù)輸入輸出引腳，VC5402的低8位數(shù)據(jù)線接至LCD的8位數(shù)據(jù)線。為使訪問速度快，設(shè)置為并行模式，直接訪問。圖45 DSP與LCM接口電路圖 鍵盤模塊鍵盤作為常用的輸入設(shè)備應(yīng)用十分廣泛。它是由若干個(gè)按鍵所組成的開關(guān)陣列，分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤除了設(shè)有按鍵外，還包括有識(shí)別按鍵閉合產(chǎn)生鍵碼的硬件電路，只要有按鍵閉合，硬件電路就能產(chǎn)生這個(gè)按鍵的鍵碼，并產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知CPU接收鍵碼。這種鍵盤的使用比較方便，不需要編寫很多的程序，但使用的硬件電路比較復(fù)雜。非編碼鍵盤是由一些按鍵排列成的行列式開關(guān)矩陣。按鍵的作用只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)開關(guān)的接通和斷開，在相應(yīng)的程序配合下才能產(chǎn)生按鍵的鍵碼。非編碼鍵盤硬件電路極為簡(jiǎn)單，幾乎不需要附加什么硬件電路，故能廣泛用于各種微處理器所組成的系統(tǒng)中。本文采用的是非編碼電路。 鍵盤驅(qū)動(dòng)器74HC245為了使數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)順暢、不沖突，選用了74HC245作為總線緩沖器，當(dāng)?shù)刂房偩€選中鍵盤對(duì)應(yīng)的地址時(shí)，才將鍵盤的鍵值輸出。74HC245的功能表和管腳圖如圖46所示控制線數(shù)據(jù)線/OEDIRLL信號(hào)由B向A傳輸LH信號(hào)由A向B傳輸HXA、B均為高阻態(tài)圖46 74HC245管腳圖及功能圖H=高電平 L=低電平 X=不定/OE，使能端，若該腳為1，A/B端的信號(hào)將不導(dǎo)通，只有為0時(shí)A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。DIR為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用,DIR=1高電平時(shí)信號(hào)由A端輸入B端輸出， DIR=0低電平時(shí)信號(hào)由B端輸入A端輸出。 鍵盤硬件接口采用總線型鍵盤，實(shí)現(xiàn)“開始”、“下一曲”、“上一曲”、“音量+”和“音量”等功能。電路如下圖47。圖47 鍵盤接口電路 硬件電路實(shí)物圖圖48 硬件電路實(shí)物第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真本章主要闡述了液晶顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，描述了軟件系統(tǒng)框架和功能模塊設(shè)計(jì)，對(duì)其中各重要功能模塊做了詳細(xì)的程序描述，展示了主程序的整個(gè)流程以及一些文件初始化和定義。 DSP軟件開發(fā)工具簡(jiǎn)介TMS320VC5402的開發(fā)工具包括代碼生成和代碼調(diào)試工具兩大類。代碼生成工具是將源程序進(jìn)行編譯、匯編并鏈接成可執(zhí)行程序。代碼調(diào)試工具是對(duì)可執(zhí)行程序進(jìn)行調(diào)試，使其能夠達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)。CCS (Code Composer Studio)是TI公司推出的用于開發(fā)DSP芯片的集成開發(fā)環(huán)境，它采用Windows風(fēng)格界面，集編輯、編譯、鏈接、軟件仿真、硬件調(diào)試以及實(shí)時(shí)跟蹤等功能于一體，能完成DSP系統(tǒng)開發(fā)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，極大地方便了DSP芯片的開發(fā)與設(shè)計(jì)，是目前使用最為廣泛的DSP開發(fā)軟件之一。CCS有兩種工作模式，即:軟件仿真器模式和硬件在線編程模式。前者可以脫離DSP芯片，在PC機(jī)上模擬DSP的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。后者可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在DSP芯片上，與硬件開斧析相結(jié)合存緯編程和調(diào)試應(yīng)用程序。5. 1. 1 CCS的組成CCS的開發(fā)系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成:(1)TMS320C54x集成代碼產(chǎn)生工具。(2)CCS集成開發(fā)環(huán)境。(3)DSP/BIOS實(shí)時(shí)內(nèi)核插件及其應(yīng)用程序接口API。(4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的RTDX