TFT-LCD显示及驱动电路的设计

毕业论文毕业设计论文TFT—LCD显示及驱动电路的设计I摘要TFT—LCD显示及驱动电路设计由视频解码电路，LCD显示电路，电源控制电路和单片机控制电路四个模块组成。视频源产生模拟视频信号，由TVP5150视频解码把模拟视频信号解码输出数字视频信号，由LCD液晶屏显示。对视频解码和液晶显示器的配置是通过单片机完成的。本设计主要针对高校电视技术实践课程设计，应用于视频解码输出教学，实现信号处理可视模块化教学方案。关键字视频解码LCD显示单片机目录TOC\o"1-4"\h\z\u第一章概述 11.1设计背景 11.2系统框图 1第二章TFT--LCD液晶显示技术 22.1液晶基本性质及显示原理 22.2PT035TN01—V6液晶显示屏 22.2.1PT035TN01—V6模式选择 22.2.2PT035TN01—V6屏的交直流电路设计 22.2.3PT035TN01—V6屏的SPI电路设计 3第三章图像解码的电路设计 53.1视频解码芯片的选取 53.2TVP5150视频解码芯片 63.2.1TVP5150芯片引脚功能 63.2.2TVP5150典型寄存器 63.3TVP5150视频解码系统配置 73.3TVP5150典型电路 73.3.1复位电路 73.3.2A/D采样电路 73.3.3晶振电路 73.4TVP5150的具体配置 8第四章MCU控制电路 104.1单片机概述 104.2单片机的总线控制 104.2.1单片机对液晶屏的控制 104.2.2单片机对TVP5150的控制 10第五章开关电源设计 125.1设计要求 125.1.1电源芯片的选取 125.1.2功能分析 125.2升压电路 125.2.1升压原理 125.2.2升压电路 125.2降压电路 125.2.1降压原理 125.2.2降压电路 12第六章软件系统 136.1软件流程图 136.1.1PT035TN01—V6液晶显示屏软件流程图 136.1.2TVP5150解码电路程序框图 146.2TVP5150IIC程序见附录一 14第七章系统调试与结果 157.1硬件调试 157.1.1调试方法 157.1.2调试数据 157.2软件调试 157.2.1编译环境 157.2.2调试波形 15总结 16谢辞 17参考文献 18附录一 19第一章概述1.1设计背景1.2系统框图STC12C5412AD单片机控制STC12C5412AD单片机控制SPIIIC外部视频源外部视频源TFT—TFT—LCD液晶显示TVP5150视频解码电源模块电源模块图1-1系统框图第二章TFT--LCD液晶显示技术2.1液晶基本性质及显示原理上把物质分为三态，固态、液态和气态。在自然界中，大部分材料随温度的变化只呈现固态、液态和气态。液晶（LiquidCrystal）是不同于通常的固态、液态和气态的一种新的物质状态，它是能在某个温度范围内兼有液体和晶体两者特性的物质状态，也叫液晶相或中介相，故又称为物质的第四态。液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）于1888年发现的。他在测定有机物的熔点时，发现某些有机物熔化后会经历一个透明的呈白色混浊状态，并发出多彩而美丽的珍珠光泽，只有继续加热到某一温度才会变成透明清亮的液体，这是人们对液晶认识的开始。次年，德国物理学家莱曼（O.Lehmann）使用偏光显微镜对这些酯类化合物进行了观察，他发现这些白而浑浊的液体外观上虽然属于液体，但却显示出各相异性晶体特有的双折射性。于是莱曼将其命名为液晶晶体，这就是液晶的由来。2.2PT035TN01—V6液晶显示屏2.2.1PT035TN01—V6模式选择液晶屏有四种数据接收模式及引脚接入如图2-1所示。本设计采用屏的默认数据接收方式ITU-RBT656，进行数据传输。图2-1数据接收模式2.2.2PT035TN01—V6屏的交直流电路设计电路主要控制屏的VCOM引脚实现翻转电压，如果液晶屏正常工作POL引脚会产生一个交流电压。电路图如图2-2所示图2-2交直电路2.2.3PT035TN01—V6屏的SPI电路设计单片机对屏的控制是通过SPENA、SPCK、SPDA端口进行的。屏内的DriverIC里面有一些特殊功能寄存器。这些寄存器必须使用SPENA、SPCK、SPDA引脚进行设定。只有给这些寄存器设定正确的值后，液晶屏才能政策的显示。客户系统如图2-3，设定值参考如图2-4所示。图2-3DPI电路设计图2-4寄存器初始化值

第三章图像解码的电路设计3.1视频解码芯片的选取本系统设计中图像的输出为PAL制式的模拟视频信号，图像信号只有转换为数字信号才能够被系统处理器进行处理和控制以及数据传输，需要对图像信号进行转换。在设计这一部分电路时必须注意以下几点：①能够完成模数转化（ADC），实现视频图像信号的数字化。②要有同步信号，保证视频图像信号的正确采集和传输。③能够对信号进行Y/C分离。由于数据必须通过LCD屏口传回存储器存储，而LCD屏支持的是ITU-RBT656等视频格式，因此必须对视频图像数据进行Y/C分离，生成YUV(即YCbCr)色差信号，符合ITU-RBT656视频流格式。④功耗低。因为本系统中用到四路图像转换电路，如果每一路的功耗大的话，那就造成系统的功耗大，对系统电源、系统布局等都造成影响。⑤电路设计简单，保证系统设计的稳定性。目前，世界上有两大视频解码芯片生产厂家：PHILIPS和TI公司，其代表产品有SAA7112（Philips）、SAA7113（Philips）、TVP5150（TI）和TVP5146（TI），这几款视频解码芯片在实际中都得到了广泛应用。其中，TVP5150以其优良的性能在这一方面占据优势：①满足视频解码芯片的选取要求。在TVP5150芯片内部有一个9位高速的带模拟处理器的A/D转换器；有专门的场同步信号和垂直同步信号，保证信号的正确采集；内部有专门的Y/C分离电路，实现视频解码数据按照ITU-RBT656输出；②芯片本身的功耗才115mW，功耗低，便于系统多路采集设计；电路设计简单，内部自带可编程的ROM以及支持部分RAM。③内部自带程控增益放大电路（PGA）以及很好的电位钳置电路，能够捕捉微弱信号，具有很好的信噪比（S/N），保证了信号稳定正确采集。3.2TVP5150视频解码芯片3.2.1TVP5150芯片引脚功能芯片一共有32个引脚，引脚功能图如图3-1所示。1、2脚是信号输入脚，其中11至18脚是数据输出脚，5、6脚接晶振，21、22脚为IIC控制引脚，24、25脚为行、场输出引脚，29、30脚为A/D采样功能引脚。图3-1TVP5150引脚功能3.2.2TVP5150典型寄存器通道选择寄存器如图3-2所示：图3-2通道选择寄存器视频通道切换数据如表3-1所示：表3-13.3TVP5150视频解码系统配置1、要求输入通道采用AIP1A通道。2、视频输入模式允许NTSC-M、PAL(B,G,H,I)或者SECAM模式。3、数据输出为8-bitITU-RBT.656模式。注意：对寄存器的设置只要对地址为03H寄存器的第4位（YCbCroutputenable(TVPOE)）设置为1即可，如图3-3所示。其他寄存器采用默认值。图3-3输出匹配寄存器3.3TVP5150典型电路3.3.1复位电路复位电路如图3-4所示，主要由外围电路和单片机进行控制，当单片机给控制端口大于2毫秒的高电平实现复位。软后给予低电平进行设置操作。图3-4复位电路3.3.2A/D采样电路A/D采样电路由三电容组成如图3-5所示，其中29脚REFP为地电位采样量化点，即当采集到的信号低于REFP就为“0”。29脚REFM高电位采样量化点，即当采集到的信号高于REFM就为“1”。3.3.3晶振电路晶振电路如图3-5所示，TVP5150芯片晶振采样14.13838M晶振。但芯片工作正常时，芯片9脚可输出一个27M晶振同时供给液晶显示屏，为液晶屏提供时钟信号。图3-5晶振电路/A/D采样电路3.4TVP5150的具体配置系统中对TVP5150的配置是通过与单片机oM642连接的I2C线完成的，TVP5150的I2c总线由串行数据输入输出线(SDA)和时钟输入输出线(SCL)组成的，TVP5150只能作为从设备，STC12C5412AD作为主设备，I2C总线最高传输速率为400Khits/s。(l)TVPS150配置的写操作STC12C5412AD作为I2c主设备对从设备，TvP5150做初始化写操作时，按下面步骤进行:1)单片机产生一个起始条件;2)单片机发出一个TVPS150的从设备地址(为OXBAH或OXBSH)并标明为写操作，等待TVPS150响应；3)单片机接收到TVP5150的响应后，DSP发出给要配置TVP5150寄存器的地址，等待TVPS150响应;4)接收到TPV5150，的响应后，单片机发送要配置的数据，等待TVP5150响应;5)接收到TVP5150的响应后，发送停止位，结束一次配置。在进行配置寄存器(OX00H一OX8FH)时，TVP5150需要一段延时来完成当前的配置，此时TVPS150的SCL保持为低，通知配置尚未完成。在软件实现中，一般不用查询SCL的状态的变化，而是将延时时间配置为需要的最大延时64us(l)TVPS150配置的读操作当要读取当前的TVP5150的状态时，需要通过I2C总线启动对TVP5150的寄存器的读操作，整个读操作由两个部分组成，步骤如下:l)向TVP5150写入要读取的寄存器的地址①单片机产生一个起始条件;②单片机发给TVPS150从设备地址(OXB8H)。标为读操作，等待TVPS150响应;③单片机接收到TVP5150响应后，单片机发出给要配置TVP5150寄存器的地址，等待TVP5150响应;④收到TVP5150响应后，单片机发送要读取寄存器地址数据，等待TVP5150响应;⑤接收到TVPS150响应后，发送停止位，结束一次读寄存器地址操作。2)由单片机向TVPS150发送读取寄存器数据的命令①单片机产生一个起始条件;②单片机发给TVP5150从设备地址(OXB8H)。标为读操作，等待TVP5150响应;③单片机接收到TVP5150响应后，DSP发出给要配置TVP5150寄存器的地址，等待TVP5150响应;④收到TVP5150响应后，DSP发送要读取寄存器数据信号，等待TVP5150响应;⑤接收到TVP5150响应后单片机发送停止位，结束第四章MCU控制电路4.1单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。4.2单片机的总线控制4.2.1单片机对液晶屏的控制单片机对液晶屏数据写入方式采用SPI控制。一共由三个控制端，即使能信号，时钟信号和数据信号。分别对应于液晶屏的三个引脚SPENA、SPCK、SPDA。当使能信号为低电平时数据开始读入，在时钟信号低电平时取出数据。SPI控制时序如图4-1所示：图4-1SPI控制时序4.2.2单片机对TVP5150的控制单片机对TVP5150数据写入方式采用IIC控制。一共由两个控制端，即时钟信号和数据信号。分别对应于5150的两个引脚SCL、SDA。数据采用8位发送方式进行。IIC控制有三个固定标准，即开始、结束和应答信号。当SCL为高电平时，SDA有一个高到低负跳变时为开始信号。当SCL为高电平时，SDA有一个低到高正跳变时为结束信号。每传输完8位数据时控制器件给一个应答信号后方可继续传输，否则终止传输。传输步骤如图4-2所示：图4-2TVP5150IIC传输步骤

第五章开关电源设计5.1设计要求5.1.1电源芯片的选取5.1.2功能分析5.2升压电路5.2.1升压原理5.2.2升压电路5.2降压电路5.2.1降压原理5.2.2降压电路

第六章软件系统6.1软件流程图6.1.1PT035TN01—V6液晶显示屏软件流程图液晶显示器主程序流程图开始开始KEY=0?NKEY=0?Y液晶屏复位液晶屏复位数据传输数据传输结束结束图6-1主框图数据传输子程序开始信号应答信号应答信号应答信号写数据寄存器地址结束通用地址开始信号应答信号应答信号应答信号写数据寄存器地址结束通用地址YNYNYN图6-2数据传输子程序框图6.1.2TVP5150解码电路程序