LCD和觸摸屏課件

計(jì)算機(jī)接口技術(shù)之

LCD和觸摸屏1主要內(nèi)容LCD介紹VGA和RGB信號(hào)介紹LCD控制器介紹觸摸屏介紹四線電阻式觸摸屏原理觸摸屏控制器介紹2LCD介紹

1、LCD為英文LiquidCrystalDisplay的縮寫(xiě)，即液晶顯示器，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過(guò)液晶和彩色過(guò)濾器過(guò)濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。與傳統(tǒng)的陰極射線管（CRT）相比，LCD占用空間小，低功耗，低輻射，無(wú)閃爍，降低視覺(jué)疲勞。LCD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫(huà)面。LCD主要有兩種類(lèi)型：DSTN(雙層超扭曲向列)和TFT(薄膜晶體管)，也大家常說(shuō)的被動(dòng)和主動(dòng)屏。LCD有以下幾層構(gòu)成并按下面的順序排列：極性過(guò)濾器、薄玻璃板、電極、配列層、液晶、配列層、電極、薄玻璃板、極性濾器。3LCD介紹TFT是由薄膜晶體管組成的屏幕，它的每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，顯示屏上每個(gè)像素點(diǎn)后面都有四個(gè)（一個(gè)黑色、三個(gè)RGB彩色）相互獨(dú)立的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)像素點(diǎn)發(fā)出彩色光，可顯示24位色深的真彩色，可以做到高速度、高亮度、高對(duì)比度顯示屏幕信息。TFT

LCD是目前最好的LCD彩色顯示設(shè)備之一，其效果接近CRT顯示器，是現(xiàn)在筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)上的主流顯示設(shè)備，也在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。它是屬于有源矩陣顯示器。

5LCD介紹3、背光和顯示。液晶顯示是一種被動(dòng)的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周?chē)h(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場(chǎng)作用下能改變其排列方向。LCD有三種顯示方式：反射型，透射型和透反射型。(1)反射型LCD的底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶外和光線良好的辦公室使用。(2)透射型LCD的底偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線差的環(huán)境使用。(3)透反射型LCD是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線好的時(shí)候，可關(guān)掉背光源；光線差時(shí)，可點(diǎn)亮背光源使用LCD。6VGA和RGB信號(hào)介紹

1、VGA信號(hào)。顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上，顯卡的輸出接口就是電腦與顯示器之間的橋梁，它負(fù)責(zé)向顯示器輸出相應(yīng)的圖像信號(hào)。CRT顯示器因?yàn)樵O(shè)計(jì)制造上的原因，只能接受模擬信號(hào)輸入，這就需要顯卡能輸入模擬信號(hào)。VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號(hào)的接口，VGA（VideoGraphicsArray）接口，也叫D-Sub接口。雖然液晶顯示器可以直接接收數(shù)字信號(hào)，但很多低端產(chǎn)品為了與VGA接口顯卡相匹配，因而采用VGA接口。VGA接口是一種D型接口，上面共有15針空，分成三排，每排五個(gè)。VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類(lèi)型，絕大多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。7VGA和RGB信號(hào)介紹

VGA信號(hào)的組成分為五種：RGBHV，分別是紅綠藍(lán)三原色和行場(chǎng)同步信號(hào)。VGA傳輸距離非常短，實(shí)際工程中為了傳輸更遠(yuǎn)的距離，人們把VGA線拆開(kāi)，將RGBHV五種信號(hào)分離出來(lái)，分別用五根同軸電纜傳輸，這種傳輸方式叫RGB傳輸，習(xí)慣上這種信號(hào)也叫RGB信號(hào)，其實(shí)本質(zhì)上RGB和VGA是沒(méi)有什么區(qū)別的。

VGA信號(hào)定義如圖所示。

2、RGB信號(hào)。對(duì)一種顏色進(jìn)行編碼的方法統(tǒng)稱(chēng)為"顏色空間"或"色域"。用最簡(jiǎn)單的話說(shuō)，世界上任何一種顏色的"顏色空間"都可定義成一個(gè)固定的數(shù)字或變量。RGB（Red紅、Green綠、Blue藍(lán)）只是眾多顏色空間的一種。采用這種編碼方法，每種顏色都可用三個(gè)變量來(lái)表示-紅色、綠色以及藍(lán)色的強(qiáng)度。9VGA和RGB信號(hào)介紹

記錄及顯示彩色圖像時(shí)，RGB是最常見(jiàn)的一種方案。但是，它缺乏與早期黑白顯示系統(tǒng)的良好兼容性。因此，件多電子電器廠商普遍采用的做法是，將RGB轉(zhuǎn)換成YUV顏色空同，以維持兼容，再根據(jù)需要換回RGB格式，以便在電腦顯示器上顯示彩色圖形。在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝像機(jī)或彩色CCD攝像機(jī)進(jìn)行攝像，然后把攝得的彩色圖像信號(hào)經(jīng)分色、分別放大校正后得到RGB，再經(jīng)過(guò)矩陣變換電路得到亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)R－Y（即U）、B－Y（即V），最后發(fā)送端將亮度和色差三個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。YUV（亦稱(chēng)YCrCb）是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法（屬于PAL），是PAL和SECAM模擬彩色電視制式采用的顏色空間。10LCD控制器介紹

1、LCD控制器用來(lái)把系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的指定緩沖區(qū)中的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD驅(qū)動(dòng)器，并產(chǎn)生必須的LCD控制信號(hào)，在LCD上顯示出圖像。實(shí)際上，對(duì)于LCD來(lái)說(shuō)，沒(méi)有圖像數(shù)據(jù)的概念，指定緩沖區(qū)中是什么樣的數(shù)據(jù)，就顯示這些數(shù)據(jù)組成圖像，這些數(shù)據(jù)可以是有意義的，也可以是毫無(wú)規(guī)律的雜亂數(shù)據(jù)?？刂破鬟B接結(jié)構(gòu)如下圖所示：嵌入式處理器LCD控制器LCD模塊數(shù)據(jù)總線寄存器選擇控制信號(hào)11LCD控制器介紹作為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)人員，關(guān)心的參數(shù)有：

1）LCD屏的類(lèi)型和接口類(lèi)型。比如我們所用的LCD屏，型號(hào)為L(zhǎng)TV350QV，查看其datasheet，它是TFTLCD類(lèi)型的。請(qǐng)參考datasheet，找出這個(gè)LCD屏的接口形式。

2）LCD屏的分辨率，比如這款TFTLCD，分辨率為320x240，這也是oneframe（1幀，一屏）整個(gè)的像點(diǎn)個(gè)數(shù)。

3）像點(diǎn)深度，也就是說(shuō)每個(gè)像點(diǎn)需要多少個(gè)數(shù)據(jù)位來(lái)描述，同樣，LTV350QV的像點(diǎn)深度為24位，即一個(gè)像點(diǎn)需要3個(gè)字節(jié)來(lái)描述。

4）接口的具體信號(hào)模式。分析LTV350QV（P12,P18）和S3C2410（P386，P383）的datasheet，從硬件和信號(hào)匹配的角度考慮其接口形式。13LCD控制器介紹分析S3C2410的datasheet和開(kāi)發(fā)板硬件原理圖，配合u-boot里關(guān)于LCD的代碼，看看LCD是怎樣被驅(qū)動(dòng)起來(lái)并顯示內(nèi)容的。141、觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸檢測(cè)裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。觸摸屏技術(shù)也經(jīng)歷了從低檔向高檔逐步升級(jí)和發(fā)展的過(guò)程。根據(jù)其工作原理，其目前一般被分為四大類(lèi)：電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波觸摸屏。

1）電阻式觸摸屏。電阻觸摸屏的屏體部分是一塊多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層(ITO膜)，上面再蓋有一層外表面經(jīng)過(guò)硬化處理、光滑防刮的塑料層。它的內(nèi)表面也涂有一層ITO，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們隔開(kāi)。15觸摸屏介紹1517觸摸屏介紹2）電容式觸摸屏。電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長(zhǎng)的電極，其內(nèi)部形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是一種特殊的金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，用戶手指和工作面形成一個(gè)耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指會(huì)吸走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出；且理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過(guò)對(duì)四個(gè)電流比例的精密計(jì)算，即可得出接觸點(diǎn)位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，更能有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。但由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，其穩(wěn)定性較差，往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。17觸摸屏介紹

盡管不像電阻式應(yīng)用那么廣,電容式觸摸屏也是受歡迎的供選類(lèi)型。這類(lèi)設(shè)備精確、反應(yīng)快，尺寸稍大時(shí)也有較高分辨率,更耐用(抗刮擦),因而適合用作游戲機(jī)的觸摸屏。而且，新出現(xiàn)的近場(chǎng)成像技術(shù)改良了電容式觸摸屏的性能,減弱了在它和電阻式觸摸屏中可能出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象。

3）紅外線式觸摸屏。紅外觸摸屏的四邊排布了紅外發(fā)射管和紅外接收管，它們一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線，控制器通過(guò)計(jì)算即可判斷出觸摸點(diǎn)的位置。

紅外觸摸屏也同樣不受電流、電壓和靜電干擾，適宜于某些惡劣的環(huán)境。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便，可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上。此外，由于沒(méi)有電容充放電過(guò)程，響應(yīng)速度比電容式快，但分辨率較低。18觸摸屏介紹

4）表面聲波觸摸屏。這種觸摸屏的顯示屏四角分別設(shè)有超聲波發(fā)射換能器及接收換能器，能發(fā)出一種超聲波并覆蓋屏幕表面。當(dāng)手指碰觸顯示屏?xí)r，由于吸收了部分聲波能量，使接收波形發(fā)生變化，即某一時(shí)刻波形有一個(gè)衰減缺口，控制器依據(jù)衰減的信號(hào)即可計(jì)算出觸摸點(diǎn)位置。這種屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長(zhǎng)(5000萬(wàn)次無(wú)故障)，透光率高(92％)，能保持清晰透亮的圖像；沒(méi)有漂移，只需安裝時(shí)一次校正；有第三軸(即壓力軸)響應(yīng)，最適合公共場(chǎng)所使用。但這種屏易受水滴、灰塵的影響，改進(jìn)的方法是加防塵條，或者增加對(duì)污物的監(jiān)控，準(zhǔn)確識(shí)別的操作和污物之間的區(qū)別。19觸摸屏介紹2、應(yīng)用場(chǎng)合。根據(jù)對(duì)觸摸屏的結(jié)構(gòu)、原理和性能特點(diǎn)的分析，不同觸摸屏的適用場(chǎng)合如下所示：四線電阻觸摸屏：不怕灰塵、油污和光電干擾，怕劃傷是其主要缺陷。適用于有固定用戶的公共場(chǎng)所，如工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)、辦公室、家庭等。五線電阻觸摸屏：極好的靈敏度和透光度，較長(zhǎng)的使用壽命，不怕灰塵、油污和光電干擾，適用于各類(lèi)公共場(chǎng)所，尤其適用于要求精密的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)等。電容感應(yīng)觸摸屏：由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，故其穩(wěn)定性較差，往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。怕電磁場(chǎng)干擾、漂移，不易在工業(yè)控制場(chǎng)所和有干擾的地方使用?？墒褂糜谝蟛惶艿墓残畔⒉樵?xún)；需要經(jīng)常校準(zhǔn)、定位。21觸摸屏介紹紅外線感應(yīng)觸摸屏：分辨率較低，但不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環(huán)境條件；適用于無(wú)紅外線和強(qiáng)光干擾的各類(lèi)公共場(chǎng)所、辦公室以及