TFT-LCD顯示及驅(qū)動電路的設(shè)計

畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計論文TFT—LCD顯示及驅(qū)動電路的設(shè)計I摘要TFT—LCD顯示及驅(qū)動電路設(shè)計由視頻解碼電路，LCD顯示電路，電源控制電路和單片機控制電路四個模塊組成。視頻源產(chǎn)生模擬視頻信號，由TVP5150視頻解碼把模擬視頻信號解碼輸出數(shù)字視頻信號，由LCD液晶屏顯示。對視頻解碼和液晶顯示器的配置是通過單片機完成的。本設(shè)計主要針對高校電視技術(shù)實踐課程設(shè)計，應(yīng)用于視頻解碼輸出教學，實現(xiàn)信號處理可視模塊化教學方案。關(guān)鍵字視頻解碼LCD顯示單片機目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第一章概述 11.1設(shè)計背景 11.2系統(tǒng)框圖 1第二章TFT--LCD液晶顯示技術(shù) 22.1液晶基本性質(zhì)及顯示原理 22.2PT035TN01—V6液晶顯示屏 22.2.1PT035TN01—V6模式選擇 22.2.2PT035TN01—V6屏的交直流電路設(shè)計 22.2.3PT035TN01—V6屏的SPI電路設(shè)計 3第三章圖像解碼的電路設(shè)計 53.1視頻解碼芯片的選取 53.2TVP5150視頻解碼芯片 63.2.1TVP5150芯片引腳功能 63.2.2TVP5150典型寄存器 63.3TVP5150視頻解碼系統(tǒng)配置 73.3TVP5150典型電路 73.3.1復位電路 73.3.2A/D采樣電路 73.3.3晶振電路 73.4TVP5150的具體配置 8第四章MCU控制電路 104.1單片機概述 104.2單片機的總線控制 104.2.1單片機對液晶屏的控制 104.2.2單片機對TVP5150的控制 10第五章開關(guān)電源設(shè)計 125.1設(shè)計要求 125.1.1電源芯片的選取 125.1.2功能分析 125.2升壓電路 125.2.1升壓原理 125.2.2升壓電路 125.2降壓電路 125.2.1降壓原理 125.2.2降壓電路 12第六章軟件系統(tǒng) 136.1軟件流程圖 136.1.1PT035TN01—V6液晶顯示屏軟件流程圖 136.1.2TVP5150解碼電路程序框圖 146.2TVP5150IIC程序見附錄一 14第七章系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果 157.1硬件調(diào)試 157.1.1調(diào)試方法 157.1.2調(diào)試數(shù)據(jù) 157.2軟件調(diào)試 157.2.1編譯環(huán)境 157.2.2調(diào)試波形 15總結(jié) 16謝辭 17參考文獻 18附錄一 19第一章概述1.1設(shè)計背景1.2系統(tǒng)框圖STC12C5412AD單片機控制STC12C5412AD單片機控制SPIIIC外部視頻源外部視頻源TFT—TFT—LCD液晶顯示TVP5150視頻解碼電源模塊電源模塊圖1-1系統(tǒng)框圖第二章TFT--LCD液晶顯示技術(shù)2.1液晶基本性質(zhì)及顯示原理上把物質(zhì)分為三態(tài)，固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。在自然界中，大部分材料隨溫度的變化只呈現(xiàn)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。液晶（LiquidCrystal）是不同于通常的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的一種新的物質(zhì)狀態(tài)，它是能在某個溫度范圍內(nèi)兼有液體和晶體兩者特性的物質(zhì)狀態(tài)，也叫液晶相或中介相，故又稱為物質(zhì)的第四態(tài)。液晶最早是奧地利植物學家萊尼茨爾（F.Reinitzer）于1888年發(fā)現(xiàn)的。他在測定有機物的熔點時，發(fā)現(xiàn)某些有機物熔化后會經(jīng)歷一個透明的呈白色混濁狀態(tài)，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤，只有繼續(xù)加熱到某一溫度才會變成透明清亮的液體，這是人們對液晶認識的開始。次年，德國物理學家萊曼（O.Lehmann）使用偏光顯微鏡對這些酯類化合物進行了觀察，他發(fā)現(xiàn)這些白而渾濁的液體外觀上雖然屬于液體，但卻顯示出各相異性晶體特有的雙折射性。于是萊曼將其命名為液晶晶體，這就是液晶的由來。2.2PT035TN01—V6液晶顯示屏2.2.1PT035TN01—V6模式選擇液晶屏有四種數(shù)據(jù)接收模式及引腳接入如圖2-1所示。本設(shè)計采用屏的默認數(shù)據(jù)接收方式ITU-RBT656，進行數(shù)據(jù)傳輸。圖2-1數(shù)據(jù)接收模式2.2.2PT035TN01—V6屏的交直流電路設(shè)計電路主要控制屏的VCOM引腳實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)電壓，如果液晶屏正常工作POL引腳會產(chǎn)生一個交流電壓。電路圖如圖2-2所示圖2-2交直電路2.2.3PT035TN01—V6屏的SPI電路設(shè)計單片機對屏的控制是通過SPENA、SPCK、SPDA端口進行的。屏內(nèi)的DriverIC里面有一些特殊功能寄存器。這些寄存器必須使用SPENA、SPCK、SPDA引腳進行設(shè)定。只有給這些寄存器設(shè)定正確的值后，液晶屏才能政策的顯示?？蛻粝到y(tǒng)如圖2-3，設(shè)定值參考如圖2-4所示。圖2-3DPI電路設(shè)計圖2-4寄存器初始化值

第三章圖像解碼的電路設(shè)計3.1視頻解碼芯片的選取本系統(tǒng)設(shè)計中圖像的輸出為PAL制式的模擬視頻信號，圖像信號只有轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號才能夠被系統(tǒng)處理器進行處理和控制以及數(shù)據(jù)傳輸，需要對圖像信號進行轉(zhuǎn)換。在設(shè)計這一部分電路時必須注意以下幾點：①能夠完成模數(shù)轉(zhuǎn)化（ADC），實現(xiàn)視頻圖像信號的數(shù)字化。②要有同步信號，保證視頻圖像信號的正確采集和傳輸。③能夠?qū)π盘栠M行Y/C分離。由于數(shù)據(jù)必須通過LCD屏口傳回存儲器存儲，而LCD屏支持的是ITU-RBT656等視頻格式，因此必須對視頻圖像數(shù)據(jù)進行Y/C分離，生成YUV(即YCbCr)色差信號，符合ITU-RBT656視頻流格式。④功耗低。因為本系統(tǒng)中用到四路圖像轉(zhuǎn)換電路，如果每一路的功耗大的話，那就造成系統(tǒng)的功耗大，對系統(tǒng)電源、系統(tǒng)布局等都造成影響。⑤電路設(shè)計簡單，保證系統(tǒng)設(shè)計的穩(wěn)定性。目前，世界上有兩大視頻解碼芯片生產(chǎn)廠家：PHILIPS和TI公司，其代表產(chǎn)品有SAA7112（Philips）、SAA7113（Philips）、TVP5150（TI）和TVP5146（TI），這幾款視頻解碼芯片在實際中都得到了廣泛應(yīng)用。其中，TVP5150以其優(yōu)良的性能在這一方面占據(jù)優(yōu)勢：①滿足視頻解碼芯片的選取要求。在TVP5150芯片內(nèi)部有一個9位高速的帶模擬處理器的A/D轉(zhuǎn)換器；有專門的場同步信號和垂直同步信號，保證信號的正確采集；內(nèi)部有專門的Y/C分離電路，實現(xiàn)視頻解碼數(shù)據(jù)按照ITU-RBT656輸出；②芯片本身的功耗才115mW，功耗低，便于系統(tǒng)多路采集設(shè)計；電路設(shè)計簡單，內(nèi)部自帶可編程的ROM以及支持部分RAM。③內(nèi)部自帶程控增益放大電路（PGA）以及很好的電位鉗置電路，能夠捕捉微弱信號，具有很好的信噪比（S/N），保證了信號穩(wěn)定正確采集。3.2TVP5150視頻解碼芯片3.2.1TVP5150芯片引腳功能芯片一共有32個引腳，引腳功能圖如圖3-1所示。1、2腳是信號輸入腳，其中11至18腳是數(shù)據(jù)輸出腳，5、6腳接晶振，21、22腳為IIC控制引腳，24、25腳為行、場輸出引腳，29、30腳為A/D采樣功能引腳。圖3-1TVP5150引腳功能3.2.2TVP5150典型寄存器通道選擇寄存器如圖3-2所示：圖3-2通道選擇寄存器視頻通道切換數(shù)據(jù)如表3-1所示：表3-13.3TVP5150視頻解碼系統(tǒng)配置1、要求輸入通道采用AIP1A通道。2、視頻輸入模式允許NTSC-M、PAL(B,G,H,I)或者SECAM模式。3、數(shù)據(jù)輸出為8-bitITU-RBT.656模式。注意：對寄存器的設(shè)置只要對地址為03H寄存器的第4位（YCbCroutputenable(TVPOE)）設(shè)置為1即可，如圖3-3所示。其他寄存器采用默認值。圖3-3輸出匹配寄存器3.3TVP5150典型電路3.3.1復位電路復位電路如圖3-4所示，主要由外圍電路和單片機進行控制，當單片機給控制端口大于2毫秒的高電平實現(xiàn)復位。軟后給予低電平進行設(shè)置操作。圖3-4復位電路3.3.2A/D采樣電路A/D采樣電路由三電容組成如圖3-5所示，其中29腳REFP為地電位采樣量化點，即當采集到的信號低于REFP就為“0”。29腳REFM高電位采樣量化點，即當采集到的信號高于REFM就為“1”。3.3.3晶振電路晶振電路如圖3-5所示，TVP5150芯片晶振采樣14.13838M晶振。但芯片工作正常時，芯片9腳可輸出一個27M晶振同時供給液晶顯示屏，為液晶屏提供時鐘信號。圖3-5晶振電路/A/D采樣電路3.4TVP5150的具體配置系統(tǒng)中對TVP5150的配置是通過與單片機oM642連接的I2C線完成的，TVP5150的I2c總線由串行數(shù)據(jù)輸入輸出線(SDA)和時鐘輸入輸出線(SCL)組成的，TVP5150只能作為從設(shè)備，STC12C5412AD作為主設(shè)備，I2C總線最高傳輸速率為400Khits/s。(l)TVPS150配置的寫操作STC12C5412AD作為I2c主設(shè)備對從設(shè)備，TvP5150做初始化寫操作時，按下面步驟進行:1)單片機產(chǎn)生一個起始條件;2)單片機發(fā)出一個TVPS150的從設(shè)備地址(為OXBAH或OXBSH)并標明為寫操作，等待TVPS150響應(yīng)；3)單片機接收到TVP5150的響應(yīng)后，DSP發(fā)出給要配置TVP5150寄存器的地址，等待TVPS150響應(yīng);4)接收到TPV5150，的響應(yīng)后，單片機發(fā)送要配置的數(shù)據(jù)，等待TVP5150響應(yīng);5)接收到TVP5150的響應(yīng)后，發(fā)送停止位，結(jié)束一次配置。在進行配置寄存器(OX00H一OX8FH)時，TVP5150需要一段延時來完成當前的配置，此時TVPS150的SCL保持為低，通知配置尚未完成。在軟件實現(xiàn)中，一般不用查詢SCL的狀態(tài)的變化，而是將延時時間配置為需要的最大延時64us(l)TVPS150配置的讀操作當要讀取當前的TVP5150的狀態(tài)時，需要通過I2C總線啟動對TVP5150的寄存器的讀操作，整個讀操作由兩個部分組成，步驟如下:l)向TVP5150寫入要讀取的寄存器的地址①單片機產(chǎn)生一個起始條件;②單片機發(fā)給TVPS150從設(shè)備地址(OXB8H)。標為讀操作，等待TVPS150響應(yīng);③單片機接收到TVP5150響應(yīng)后，單片機發(fā)出給要配置TVP5150寄存器的地址，等待TVP5150響應(yīng);④收到TVP5150響應(yīng)后，單片機發(fā)送要讀取寄存器地址數(shù)據(jù)，等待TVP5150響應(yīng);⑤接收到TVPS150響應(yīng)后，發(fā)送停止位，結(jié)束一次讀寄存器地址操作。2)由單片機向TVPS150發(fā)送讀取寄存器數(shù)據(jù)的命令①單片機產(chǎn)生一個起始條件;②單片機發(fā)給TVP5150從設(shè)備地址(OXB8H)。標為讀操作，等待TVP5150響應(yīng);③單片機接收到TVP5150響應(yīng)后，DSP發(fā)出給要配置TVP5150寄存器的地址，等待TVP5150響應(yīng);④收到TVP5150響應(yīng)后，DSP發(fā)送要讀取寄存器數(shù)據(jù)信號，等待TVP5150響應(yīng);⑤接收到TVP5150響應(yīng)后單片機發(fā)送停止位，結(jié)束第四章MCU控制電路4.1單片機概述單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。4.2單片機的總線控制4.2.1單片機對液晶屏的控制單片機對液晶屏數(shù)據(jù)寫入方式采用SPI控制。一共由三個控制端，即使能信號，時鐘信號和數(shù)據(jù)信號。分別對應(yīng)于液晶屏的三個引腳SPENA、SPCK、SPDA。當使能信號為低電平時數(shù)據(jù)開始讀入，在時鐘信號低電平時取出數(shù)據(jù)。SPI控制時序如圖4-1所示：圖4-1SPI控制時序4.2.2單片機對TVP5150的控制單片機對TVP5150數(shù)據(jù)寫入方式采用IIC控制。一共由兩個控制端，即時鐘信號和數(shù)據(jù)信號。分別對應(yīng)于5150的兩個引腳SCL、SDA。數(shù)據(jù)采用8位發(fā)送方式進行。IIC控制有三個固定標準，即開始、結(jié)束和應(yīng)答信號。當SCL為高電平時，SDA有一個高到低負跳變時為開始信號。當SCL為高電平時，SDA有一個低到高正跳變時為結(jié)束信號。每傳輸完8位數(shù)據(jù)時控制器件給一個應(yīng)答信號后方可繼續(xù)傳輸，否則終止傳輸。傳輸步驟如圖4-2所示：圖4-2TVP5150IIC傳輸步驟

第五章開關(guān)電源設(shè)計5.1設(shè)計要求5.1.1電源芯片的選取5.1.2功能分析5.2升壓電路5.2.1升壓原理5.2.2升壓電路5.2降壓電路5.2.1降壓原理5.2.2降壓電路

第六章軟件系統(tǒng)6.1軟件流程圖6.1.1PT035TN01—V6液晶顯示屏軟件流程圖液晶顯示器主程序流程圖開始開始KEY=0?NKEY=0?Y液晶屏復位液晶屏復位數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束結(jié)束圖6-1主框圖數(shù)據(jù)傳輸子程序開始信號應(yīng)答信號應(yīng)答信號應(yīng)答信號寫數(shù)據(jù)寄存器地址結(jié)束通用地址開始信號應(yīng)答信號應(yīng)答信號應(yīng)答信號寫數(shù)據(jù)寄存器地址結(jié)束通用地址YNYNYN圖6-2數(shù)據(jù)傳輸子程序框圖6.1.2TVP5150解碼電路程序