灰度液晶HD66421的模塊化及其應用

灰度液晶HD66421的模塊化及其應用

摘要：介紹如何應用HD66421液晶板制成通用液晶顯示模塊；結(jié)合FantasyStudio的AVRISP開發(fā)板，給出HD66421在單片機系統(tǒng)中的應用實例。

關(guān)鍵詞：灰度液晶屏通用液晶顯示模塊HD66421

20世紀90年代以來，小型測控系統(tǒng)和手持設備的顯示部分大多由液晶顯示屏擔當，它具有體積小、功耗低等特點。特別值得一提的是點陣液晶屏的使用，可以實現(xiàn)漢字和簡單單色圖形的顯示，使手持設備更具人性化界面，操作更簡便直觀。隨著液晶顯示器件技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在出現(xiàn)了灰度、偽彩、全彩的液晶顯示屏，使手持設備成為都市的絢麗亮點。

1硬件設計

對于小型測控系統(tǒng)和低成本手持設備而言，灰度及彩色液晶模塊的價格還是有些高。本文介紹的HD66421是1/4VGA分辨率的4級灰度液晶屏單元，售價只有100元，包括HD66421控制器及160×100的顯示屏并封裝在一起。加上本文中設計的電路板至少許元件可以構(gòu)成同現(xiàn)在通用液晶顯示模塊接口兼容的一個灰度顯示模塊。下面詳細介紹這個顯示模塊。

HD66421是Hitach出品的顯示控制芯片，具有片內(nèi)30Kb的顯示內(nèi)存，最大支持160×100的4級PWM方式灰度顯示；適用于低電壓應用～需要外部18V的LCD驅(qū)動電壓，具MPU接口。要想把它做成通用的顯示模塊，要解決2個問題：通用接口的轉(zhuǎn)換、18位的LCD驅(qū)動電壓產(chǎn)生，如圖1所示。

現(xiàn)在最常用的液晶顯示模塊有字符顯示的HY1602、點陣顯示的HY12864，它們的接口基本兼容。

對于字節(jié)顯示屏

1GND電源地

2Vcc數(shù)字電源+

3Vee對比度控制電壓

4RS寄存器選擇

5R/W讀寫控制

6EN讀寫使能

7～14DB0～7數(shù)據(jù)總線

15A背光電源+

16K背光電源-

對于點陣顯示屏

1GND電源地

2Vcc數(shù)字電源+

3Vee對比度控制電壓

4D/I寄存器選擇

5R/W讀寫控制

6EN讀寫使能

7～14DB0～7數(shù)據(jù)總線

15CS1芯片1的片選

16CS2芯片2的片選

17RST復位

18Vlcd液晶驅(qū)動電壓

19A背光電源+

20K背光電源-

可見，如不考慮字符液晶接口的背光控制15、16腳，兩種接口的數(shù)字部分是兼容的；而HD66421所需的接口如圖1所示，于是設計出兼容接口

1GND電源地

2Vcc數(shù)字電源+

3NC空腳

4RS寄存器選擇

5WR寫選通

6CS片選

7～14DB0～7數(shù)據(jù)總線

15RD讀選通

16BLCS背光使能

17RST復位

18NC空腳

19A背光電源+

20K背光電源-

HD66421的接口時序如圖2所示。

根據(jù)HD66421的數(shù)據(jù)手冊，在顯示模塊的板子上加入如圖1的液晶驅(qū)動電壓分配電路；同時為方便使用，還加入了LCD驅(qū)動電壓的產(chǎn)生電路，使用MAX1878芯片產(chǎn)生15V的液晶驅(qū)動電壓，還可以產(chǎn)生一個低壓輸出，可從3腳輸出Vout給外部系統(tǒng)。因為HD66421具有內(nèi)部數(shù)字調(diào)節(jié)LCD偏置電壓的功能，所以外接的Vlcd可以接一固定值，無需調(diào)節(jié)單元。另外，在板上還有1片用于驅(qū)動3只白色LED作為背光源的MAX1916。它由16腳VLCS控制點亮，19、20腳是直接驅(qū)動3只白色LED的接線；以后還希望能加上用IMP803驅(qū)動的EL背光板。圖3是顯示模塊的部分原理圖。

2應用實例

下面結(jié)合FantasyStudio的AVRISP開發(fā)板，用HD66421來顯示4級灰度圖像。AVRISP開發(fā)板上帶有通用的液晶顯示模塊接口，可以把我們的模塊直接插在上面，但是應注意把3、18腳置為NC。在這個應用中，先在PC機上處理一幅160×100的4級灰度圖像，使用串口調(diào)試工具發(fā)送到AVRISP開發(fā)板，圖像被保存到板上的24C64串行非易失存儲器中，通過AVRISP板上的按鍵接制可以顯示出剛下載的圖像。

AVR單片機對HD66421的控制訪問是通過通用液晶顯示模塊接口實現(xiàn)的。AVRISP開發(fā)板的連接是如下定義的

PC0→RS寄存器選擇；

PC1→WR寫選通；

PC2→CS片選；

PA0～7→BD0～7數(shù)據(jù)總線；

PC6→RD讀選通；

PC7→BLCS背光使能；

PC5→RST復位。

按照HD66421文檔的描述：首先，是上電復位；然后，R0寄存器PWM、AMP位置位，根據(jù)實際情況設置R0、R1寄存器中CNF、ADC、DTY1、DTY0、INC位，寫數(shù)據(jù)到其它控制參數(shù)寄存器和顯存；最后，設置R0中的DISP位，打開顯示、HD66421的所寄存器如表1所示。

表1CSRS索引位寄存器名稱R/W

數(shù)據(jù)位43210765432101-------00-----IR索引寄存器WIR4IR3IR2IR1IR00100000R0控制寄存器1WRMWDISPSTBYPWRAMPREVHOLTADC0100001R1控制寄存器2WBIS1BISOWLSGFAYDTY1DYT0INCBLK0100010R2X地址寄存器WXA5XA4XA3XA2XA1XA00100011R3Y地址寄存器WYA6YA5YA4YA3YA2TA1YA00100100R4顯存控制寄存器R/WD7D6D5D4D3D2D1D00100101R5起始行寄存器WST6ST5ST4ST3ST2ST1ST00100110R6閃爍起始寄存器WBSL6BSL5BSL4BSL3BSL2BSL1BSL00100111R7閃爍終止寄存器WBEL6BEL5BEL4BEL3BEL2BEL1BEL00101000R8閃爍寄存器1WBK0BK1BK2BK3BK4BK5BK6BK70101001R9閃爍寄存器2WBK9BK9BK10BK11BK12BK13BK14BK150101010R10閃爍寄存器3WBK16BK17BK18BK190101011R11局部顯示模塊寄存器WCLEPB3PB2PB1PB00101100R12灰度色盤1WGP14GP13GP12GP11GP100101101R13灰度色盤2WGP24GP23GP22GP21GP200101110R14灰度色盤3WGP34GP33GP32GP31GP300101111R15灰度色盤4WGP44GP43GP42GP41GP400110000R16對比度控制寄存器WCM1CM0CCCCCCCCCC0110001R17屏選擇寄存器WMONDSELPSEL0110010R18以下保留-

在整個操作中，特別要注意如下幾個寄存器。索引寄存器

用來存放寄存器索引號，從18個寄存器中選取1個操作。

控制寄存器1

RWM讀寫方式選擇

1：僅在寫操作后地址自動加1；0：讀寫操作后地址都自動1加。

1：開顯示；0：關(guān)顯示。

STBY待機開關(guān)

1：進入待機方式；0：普通方式。

PWR外部Vlcd控制

1：打開Vlcd;0:關(guān)閉Vlcd。

AMP內(nèi)部運放電源

1：打開；0：關(guān)閉。

REV翻轉(zhuǎn)顯示

1：翻轉(zhuǎn)；0：普通。

HOLT掛起

1：內(nèi)部操作停止；0：內(nèi)部操作開始。

ADC左右翻轉(zhuǎn)

1：翻轉(zhuǎn)；0：普通。

控制寄存器2

BIS1、BIS0液晶偏置電壓選擇

11：1/8偏置電壓；10

：1/9偏置電壓；01：1/10偏置電壓；00：1/11偏置電壓。

VLS數(shù)據(jù)寬度

1：6BIT；0：8BIT。

GRAY灰度選擇

1：4級固定灰度；0：4個灰度值可從32級灰度中選擇。

DTY1、DTY0顯示行數(shù)

11：8行；10：64行；01：80行；00：100行

INC自增1選擇

1：X地址自增1；0：Y地址自增1。

BLK使用閃爍功能

1:打開；0：關(guān)閉。

對比度控制

CM1、CM0LCD交替驅(qū)動周期

11：Frame;10:7Lines；01：11Lines；00：13Lines

CC4～CC0對比度級別

00000：0/31；

00001：1/31；

.

.

.

11110：30/31；

11111；31；

如果以上幾個寄存器設置不當，就無法顯示出圖像。

使用VC在PC上編寫了一個處理圖像的小程序，把160×100的真彩BMP圖像經(jīng)過誤差分散算法處理，生成用于下載二進制數(shù)據(jù)的文件，用串口調(diào)試軟件的文件發(fā)送功能傳送到AVRISP開發(fā)板，由AT90S8515芯片內(nèi)的服務程序接收數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)存到24CXX串行存儲器上。因為使用了24C256，這樣可以存儲8張圖像，顯示效果很理想。AVRISP開發(fā)板的ISP編程接口也非常易用，配合CVAVRC編譯軟件，調(diào)試起來非常方便。希望和大家交流，我的郵箱zhao_xin@。