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液晶显示器微控制器电路介绍

液晶显示器微控制器电路介绍

点击数:7867 次   录入时间:03-04 11:33:32   整理:http://www.55dianzi.com   无线电-电子技术知识

  微控制器电路主要由MCU、按键输入电路、存储器(数据存储器EEPROM和DDC存储器)、同步信号处理电路、开关量控制电路、模拟量控制电路、IIC总线控制电路等几部分组成。下面对这些电路进行简要分析和介绍。
  
  1、 MCU
  
  液晶显示器中,大都采用以51单片机为内核的微控制器,它把可开发的资源(ROM、I/O接口等)全部提供给显示器生产厂家,厂家可根据应用的需要来设计接口和编制程序,因此适应性较强,应用较广泛。下图所示是微控制器硬件组成框图。

微控制器硬件组成框图


  
  由图可见,一个最基本的微控制器主要由下列几部分组成:
  
  (1) CPU
  
  (中央处理器)CPU在微控制器中起着核心作用,微控制器所有动作指令的接收和执行指令、各种控制功能、辅助功能都是在CPU的管理下进行的。同时,CPU还要担任各种运算工作。
  
  (2)存储器
  
  微控制器内部的存储器包括两个部分:
  
  ①随机存储器RAM:用来存储程序运行时的中间数据。在微控制器工作过程中,这些数据可能被改写,所以RAM中存放的内容是随时可以改变的。
  
  ②只读存储器ROM:用来存储程序和固定数据。所谓程序就是根据所要解决问题的要求,应用指令系统中所包含的指令,编成一组有次序的指令集合。所谓数据就是微控制器工作过程中的信息、变量、参数、表格等。
  
  总结与提高:液晶显示器的微控制器电路分为两种情况。
  
  a.MCU外部未设置EEPROM存储器。对于此类微控制器电路,程序和数据(用户数据、工厂模式数据等)都存储在MCU内部的ROM中(实际上,MCU内部为EEPROM)。
  
  这些程序、数据在断电时不会消失,一般也不能更改,除非用编程器对MCU重新编程。
  
  b.MCU外部设置一片EEPROM存储器。对于此类微控制器电路,程序存储在MCU内部的ROM中,数据(用户数据、工厂模式数据等)存储在MCU外部的EEPROM中。

  c.更换驱动板时,经常会提到“擦除、编程、烧写”等概念,所针对的都是EEPROM存储器中的数据,而不是程序。对于情况(a)“擦除、编程、烧写”的是MCU内部EEPROM存储器中的数据;对于情况(b),“擦除、编程、烧写”的是MCU外部EEPROM存储器中的数据。
  
  (3)输入/输出(I/O)接口
  
  输入/输出接口电路是指CPU与外部电路、设备之间连接通道及有关的控制电路。由于外部电路、设备的电平大小、数据格式、运行速度、工作方式等均不统一,一般情况是不能与CPU兼容的(即不能直接与CPU连接)。这些外部的电路和设备只有通过输入/输出接口的桥梁作用,才能进行信息传输,使CPU与外部电路、设备之间协调工作。
  
  输入/输出接口种类繁多,不同的外部电路和设备需要相应的输入/输出接口电路,可利用编程的方法具体确定接口的工作方式、功能和工作状态。
  
  输入/输出接口可分成两大类:
  
  ①并行输入/输出接口:并行输入/输出接口的每根引线可灵活地选作输入引线或输出引线。有些输入/输出引线适合于直接与其他电路相连,有些接口能够提供足够大的驱动电流,使与外部电路和设备接口时使用起来非常方便。有些微控制器允许输入/输出接口作为系统IIC总线来使用,以外扩存储器和输入/输出接口芯片。在液晶显示器中,开关量控制电路和模拟量控制电路都是并行输入/输出端口。
  
  ②串行输入/输出接口:串行输入/输出接口是最简单的电气接口,与外部电路、设备进行串行通信时只需使用较少的信号线。在液晶显示器中,I2C总线接口电路是串行IIC总线接口电路。
  
  (4)定时器/计数器
  
  在微控制器的许多应用中,往往需要进行精确的定时和产生方波信号,这由定时器/计数器电路来完成。有的定时器还具有自动重新加载的能力,这使得定时器的使用更加灵活方便,利用这种功能很容易产生一个可编程的时钟。此外,定时器还可作为一个事件计数器,当工作在计数器方式时,可从指定的输入端输入脉冲,计数器对其进行计数运算。
  
  (5)系统IIC总线
  
  微处理器的上述四个基本电路之间通过地址I2C总线(AB)、数据IIC总线(DB)和控制IIC总线(CB)连接在一起,再通过输入/输出接口与微处理器外部的电路联系起来。

  2.按键输入电路
  
  用户对液晶显示器的参数进行调整,是通过按键来进行操作的。按键的实质是一些小的电子开关,具有体积小、重量轻、经久耐用、使用方便、可靠性高的优点。按键的作用就是使电路通与断,当按下开关时,按键电子开关接通;手松开后,按键电子开关断开。MCU可识别出不同的按键信号,然后去控制相关电路进行动作。
  
  3.同步信号处理电路
  
  在MCT内部电路中,一般设置有同步信号处理电路,它根据输入的行、场同步信号,在其他相关电路的配合下,可完成以下几项工作:
  
  (1)识别显示模式
  
  显示模式(DisplayMode)是计算机中常用的一个概念,是指计算机所运行的软件对显卡的操作方式,主要规定了分辨率的大小、是图形显示方式还是字符显示方式,能显示颜色的数量等。计算机运行的软件会自动选择所需的显示方式,也可由用户自己选择所喜欢的显示模式,如果单从分辨率的角度而言,对于目前大部分的应用软件,都可以在不同的分辨率下工作。
  
  对于CRT显示器,具体选择在哪种分辨率下工作,由个人的爱好及显示器所能提供的最高分辨率决定。
  
  而对于液晶显示器则有所不同,因为每台液晶显示器都有一个最佳分辨率(固有分辨率),这是由液晶的结构所决定的,只有当液晶显示器工作在最佳分辨率下时,才能显示出最佳的效果。如果输入到液晶显示器的分辨率高于或低于最佳分辨率,则要在主控电路中进行图像的缩放处理。例如.液晶屏的固有分辨率是1024×768,当输入800×600/60Hz的信号时,经转换后,输出1024×76860Hz的信号;当输入800×600/75Hz信号时,经转换后输出1024X768/75Hz的信号。

  (2)控制节能电路
  
  液晶显示器具备节能、省电功能。对于从VGA输入信号的液晶显示器,能否进入节能状态,是MCU根据输入的行、场同步信号进行判断的,当行、场同步信号都有时,液晶显示器为正常状态;当行、场同步信号缺一或全无时,MCU控制相关电路处于节能状态,达到降低功率的目的。
  
  对于从DVI数字接口输入信号的液晶显示器,能否进入节能状态,是由驱动板上一块称为TMDS(最小化传输差分信号)接收器的电路完成的(TMDS接收器大都集成在主控芯片中)。当计算机长时间未工作时,主机会控制内部的TMDS发送器停止输出,此时,液晶显示器内部的TMDS接收器由于收不到TMDS发送器发送的信号,会将检测的结果告知MCU,再由MCU去控制相关电路处于节能状态,达到降低功率的目的。
  
  4.开关量控制电路
  
  所谓微处理器的开关量,就是输入到MCU或从MCU输出的高电平或低电平信号,主要有脱机检测信号(输入)、指示灯控制信号(输出)、背光灯开启/关闭信号(输出)、输入信号选择控制信号(输出)等。
  
  5.模拟量控制电路
  
  MCU模拟量控制信号是指MCU输出的是PWM脉冲信号,经外围RC等滤波电路滤波后,可转换为大小不同的直流电压,该直流电压再加到负载电路上,对负载进行控制。
  
  MCU输出的模拟量控制信号主要有:亮度控制信号、对比度控制信号等。由于MCU-般设有IIC总线控制脚,很多控制信息均由MCU通过总线进行控制,因此,可大大减小模拟量控制信号的数量,使控制电路大为简化。
  
  6.IIC总线控制电路
  
  IIC总线是由飞利浦公司开发的一种总线系统。
  
  IIC总线系统问世后,迅速在家用电器等产品中得到了广泛的应用。微控制器电路上的IIC总线由两根线组成:一根串行时钟线(SCL)和一根串行数据线(SDA)。
  
  MCU利用串行时钟线发出时钟信号,利用串行数据线发送或接收数据。MCU是IIC总线系统的核心,IIC总线由MCU引出,液晶显示器中很多需要由MCU控制的集成电路都可以挂接在IIC总线上,MCU通过IIC总线对这些电路进行控制。
  
  7.节能电路介绍
  
  由于液晶显示器是整个微型计算机系统中消耗功率较多的部件之一,因此,一般要求显示器应具有绿色节能功能。例如,在键盘较长时间内没有字符输入时,计算机主机控制显示器相关电路停止正常工作,或者使显示器电源电路进入休眠状态,这样可以使显示器消耗的功率减到很小,以达到节能的目的。
  
  目前生产的各种计算机和液晶显示器都设计有绿色节能功能。绿色节能显示器必须满足“能源之星(En-ergyStar)”协议。该协议是由美国环保署所颁布的,协议规定:显示器在非正常工作状态时的功耗不能超过30W。该协议是一个粗糙的NUTEK/TCO节能建议条例,是根据瑞典有效能源部门和贸易联合会联盟的协议制定的,其目的是限制省电时功耗降至1W。目前,达到能源之星和NUTEK/TCO要求的设计方案为VESA(视频电子标准协会)的DPMS(显示器电源管理控制信号)标准。符合这些标准的显示器都具备电源管理系统。它是指当用户长时间开机且不使用时,显示器会自动转入节电的状态,屏幕上无任何显示。要实现这一点,除了显示器要具备这一功能外,主机也要具有相应的功能,两者之间须相互配合。

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