基于C8051F的OLED控制電路的設(shè)計(jì) 電子技術(shù)文集

1、. 歡迎到訪我的豆丁主頁(yè)：docin/hechaoscut (文檔精靈) 本文格式為WORD，能編輯和復(fù)制，贊賞您的閱讀。 ：.；基于C8051F的OLED控制電路的設(shè)計(jì) 1 引言 有機(jī)電致發(fā)光顯示，又稱有機(jī)發(fā)光二極管Organic Light Emitting Diode, OLED或有機(jī)發(fā)光顯示器Organic Light Emitting DisplayOLED，相較于目前市場(chǎng)上流行的液晶顯示器LCD有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為：自主發(fā)光不需求背光源，無視角問題視角可達(dá)170以上，分量輕，厚度薄，亮度高，發(fā)光效率高，呼應(yīng)速度快是液晶的1000倍，動(dòng)態(tài)畫面質(zhì)量高，溫度范圍廣溫度范圍4080，低

2、功耗，抗震才干強(qiáng)，制造本錢低，可柔性顯示。尤其適用于要求高亮度的儀表行業(yè)，以及條件要求更高的軍工產(chǎn)品。與各方面曾經(jīng)開展成熟的LCD相比，OLED的開展還處于初級(jí)階段，但隨著以上這些優(yōu)勢(shì)的逐漸實(shí)現(xiàn)，OLED將極有能夠取代LCD在市場(chǎng)上的位置，OLED是被業(yè)界公以為最具開展前景的下一代顯示器。 2 硬件構(gòu)造設(shè)計(jì) 本文利用單片機(jī)C8051F023作為12864單色OLED的控制中心器件，采用的是維信諾公司的一款屏VGG12864G，它利用Solomon公司的SSD1303為公用驅(qū)動(dòng)IC。實(shí)現(xiàn)文字顯示及圖像的動(dòng)靜態(tài)顯示。硬件整體設(shè)計(jì)構(gòu)造框圖如圖1所示。 圖 1 硬件設(shè)計(jì)構(gòu)造框圖 Fig1 System

3、 diagram 2.1 SSD1303 驅(qū)動(dòng)及接口電路 VGG12864G模塊的OLED顯示屏為128列，64行構(gòu)造。圖2為SSD1303構(gòu)造框圖，顯示了模塊邏輯電路和接口電路的框圖。用戶只需求給接口提供電源、產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)和顯示數(shù)據(jù)信號(hào)，就能點(diǎn)亮OLED屏。從圖中可以看出，行、列驅(qū)動(dòng)器的輸出經(jīng)過FPC邦定到OLED屏，剩下的MCU接口、電壓和電流控制器需求是其專門設(shè)計(jì)的接口和驅(qū)動(dòng)電路，模塊的外部信號(hào)僅與SSD1303發(fā)生關(guān)系。所以了解了SSD1303的輸入特性及指令系統(tǒng)，就能方便地運(yùn)用本模塊了。 SSD1303是晶門公司推出的驅(qū)動(dòng)單色OLED的IC，采用TAB封裝。這種基于CMOS工藝的

4、驅(qū)動(dòng)IC集成了行、列驅(qū)動(dòng)器、振蕩器、對(duì)比度控制器和圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器GDDRAM，很大程度地減少了外圍器件和功耗?？芍С值淖畲蠓直媛蕿?3264，其中OLED屏底部13216的點(diǎn)陣區(qū)域可以顯示4色的局域色，并可編程實(shí)現(xiàn)64級(jí)灰度，當(dāng)用于單色顯示時(shí)，可編程控制256級(jí)對(duì)比度。根據(jù)所運(yùn)用微處置器MPU的不同，它提供8位6800系列MPU并行、8位8080系列MPU并行和Serial Peripheral Interface (SPI)串行三種通訊接口方式。 控制命令經(jīng)過MCU接口輸入到控制命令解碼器進(jìn)展命令解碼，然后輸出時(shí)鐘、行同步、場(chǎng)同步信號(hào)，從而控制OLED顯示的振蕩頻率、顯示器件的電壓轉(zhuǎn)換模塊以

5、及OLED顯示內(nèi)容的行列偏移量的驅(qū)動(dòng)模塊；假設(shè)是顯示數(shù)據(jù)(12864bits)，那么顯示數(shù)據(jù)由控制電路經(jīng)過MCU接口輸入到GDDRAM緩存，然后經(jīng)過局域色解碼器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展解碼，最后將解碼后的顯示數(shù)據(jù)經(jīng)過行列驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)OLED顯示，OLED上呈現(xiàn)了穩(wěn)定的顯示效果。 圖2 SSD1303構(gòu)造框圖 Fig2 Device configuration of SSD1303 2.2 電源的設(shè)計(jì) 硬件構(gòu)造設(shè)計(jì)框圖如圖2所示，外部硬件電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器用TPS7333芯片將5V電源轉(zhuǎn)換成3.3V電源，并將輸出的電源信號(hào)經(jīng)過電壓和電流控制器控制整個(gè)SSD1303的電壓和電流。整個(gè)系統(tǒng)需求3.3V和12V的

6、電源，MCU本文采用C8051F023需求提供3.3V的電源電壓，OLED需求3.3V的邏輯電源電壓和912V的驅(qū)動(dòng)電源電壓，此驅(qū)動(dòng)電源電壓由外部電源轉(zhuǎn)換器電路提供。 2.3 各種控制信號(hào) 再就是關(guān)于如何用MCU控制，MCU經(jīng)過RES#、CS#、D/C、WR#、RD#和D0D7共13個(gè)接口控制SSD1303驅(qū)動(dòng)IC，從而控制OLED顯示屏。CS#為片選信號(hào)，當(dāng)CS#接低電平常MCU才干與驅(qū)動(dòng)IC通訊；RES#是復(fù)位使能端，當(dāng)接低電平常，一切控制存放器均被設(shè)定為出廠時(shí)的默許形狀，同時(shí)圖像存放器清零；D/C為數(shù)據(jù)/命令選擇信號(hào)；WR#和RD#分別為寫和讀選擇信號(hào)，當(dāng)CS#為低時(shí)，在其下降沿讀寫有效

7、。經(jīng)過改動(dòng)D/C、WR#和RD#三個(gè)接口的高低，單片機(jī)對(duì)OLED的控制有四種形狀，可由表1顯示出來。 表1 讀寫形狀一覽表 D/C WR# RD# 形狀 0 0 1 寫命令 0 1 0 讀命令“忙檢測(cè) 1 0 1 寫數(shù)據(jù) 1 1 0 讀數(shù)據(jù) 2.4 讀寫的時(shí)序 只需按照VGG12864G的時(shí)序波形圖進(jìn)展讀和寫，即可完成OLED的顯示。但是，經(jīng)過軟件編程拼時(shí)序的話，要思索到許多時(shí)間參數(shù)，有一定的難度。為了使得數(shù)據(jù)和命令可以更容易的順利讀寫，我們采用另外一種方法。如圖1所示，將WR#和RD#分別接C8051F023的/WR和/RD，即P0.7和P0.6。在C言語(yǔ)編程時(shí)定義指針類型為xdata型，它

8、是指向片外存儲(chǔ)器的，經(jīng)過給指針的賦值訪問片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，/RD和/WR會(huì)在讀和寫時(shí)自動(dòng)變低，同時(shí)P3端口為數(shù)據(jù)總線，非復(fù)用方式下，地址總線的高8位運(yùn)用P1口，低8位運(yùn)用P2口；復(fù)用方式下，地址總線高8位仍運(yùn)用P1口，低8位和數(shù)據(jù)總線復(fù)用P3口，P2口就不會(huì)遭到影響。所以最好設(shè)置成復(fù)用方式EMIOCF.4=0，P2口就可以用來作別的輸出端口，自在地控制RES#、CS#、DC。雖然不需求地址總線，但訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)地址線會(huì)被運(yùn)用，所以仍要避開。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)序波形圖如圖3所示。只需CS#為低時(shí)，在WR#RD#的下降沿寫入讀出數(shù)據(jù)或命令，即可有效地完成讀寫的任務(wù)。 圖3 時(shí)序波形

9、圖 Fig3 Timing characteristics 3 軟件程序的設(shè)計(jì) 整個(gè)單片機(jī)控制OLED的顯示程序用C言語(yǔ)編寫，主要程序流程圖如圖4所示。單片機(jī)初始化包括封鎖看門狗、時(shí)鐘初始化、端口初始化，以及定時(shí)器和中斷的初始化。OLED初始化包括開顯示、設(shè)置顯示方式、設(shè)置對(duì)比度控制器、對(duì)比度設(shè)置1256、設(shè)置行列起始地址、設(shè)置詳細(xì)位置顏色、設(shè)置串口管腳配置。清OLED屏和OLED顯示都是往GDDRAM里寫數(shù)據(jù)，包括讀形狀、寫命令、寫數(shù)據(jù)子程序，清OLED屏就全寫“0，OLED顯示只需寫入所要顯示的文字或圖片的字符代碼即可。每次寫命令或數(shù)據(jù)之前都要讀形狀，看最高位D7能否為“0，也稱之為“忙檢

10、測(cè)，假設(shè)為“1，表示“忙；反之為“閑，在“閑的情況下才可以寫操作。 圖4 程序流程圖 Fig4 Flowchart of software 4 文字和圖片的顯示 VGG12864G內(nèi)置12864 bits的顯示存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)，圖5為RAM的地址構(gòu)造。RAM容量為128648192 bits，它被分成8頁(yè)(page0page7)，每頁(yè)8行，每頁(yè)的第一列剛好是一個(gè)字節(jié)，低位在上，高位在下；顯示屏上各像素點(diǎn)的顯示形狀與顯示存儲(chǔ)器的各位二進(jìn)制數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，顯示存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)直接作為圖形顯示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)顯示為“1，相應(yīng)的像素點(diǎn)顯示；數(shù)據(jù)顯示為“0，相應(yīng)的像素點(diǎn)不顯示。 所顯示文字或圖片的字符

11、庫(kù)，需求本人造，但人工的幾乎不能夠，可以選用字模提取軟件“字模提取 V2.2 ，該軟件提供兩種取模方式：橫向和縱向。再根據(jù)OLED顯示數(shù)據(jù)的RAM地址構(gòu)造，選縱向的取模方式，由于OLED模組的字節(jié)構(gòu)造是高位在下低位在上，所以要設(shè)置成字節(jié)倒序，字符的字體、字形、大小和顯示效果下劃線和刪除線可根據(jù)需求進(jìn)展調(diào)整，然后采取C51格式假設(shè)用匯編言語(yǔ)編程可采取A51格式取模生成單個(gè)字符的點(diǎn)陣顯示代碼，最后根據(jù)需求在OLED屏上的顯示效果，對(duì)代碼進(jìn)展相應(yīng)調(diào)整即可得到所需字符庫(kù)。 圖5 顯示數(shù)據(jù)RAM的地址構(gòu)造 Fig5 GDDRAM Address Map 根據(jù)所要顯示的文字或圖片生成所需字符庫(kù)，經(jīng)過OLED顯示程序?qū)⒆址a寫入并存儲(chǔ)在SSD1303的GDDRAM模塊后，就可以穩(wěn)定地顯示出來。經(jīng)過軟件編程也可實(shí)現(xiàn)圖片的動(dòng)態(tài)顯示，如圖6為該系統(tǒng)所完成的文字和圖片顯示。 圖6 字符的顯示 Fig6 Display of characters 圖7 靜態(tài)圖片的顯示 Fig7 D