LCD和觸摸屏課件

計算機接口技術(shù)之

LCD和觸摸屏1主要內(nèi)容LCD介紹VGA和RGB信號介紹LCD控制器介紹觸摸屏介紹四線電阻式觸摸屏原理觸摸屏控制器介紹2LCD介紹

1、LCD為英文LiquidCrystalDisplay的縮寫，即液晶顯示器，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。與傳統(tǒng)的陰極射線管（CRT）相比，LCD占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。LCD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。LCD主要有兩種類型：DSTN(雙層超扭曲向列)和TFT(薄膜晶體管)，也大家常說的被動和主動屏。LCD有以下幾層構(gòu)成并按下面的順序排列：極性過濾器、薄玻璃板、電極、配列層、液晶、配列層、電極、薄玻璃板、極性濾器。3LCD介紹TFT是由薄膜晶體管組成的屏幕，它的每個液晶像素點都是由集成在像素點后面的薄膜晶體管來驅(qū)動，顯示屏上每個像素點后面都有四個（一個黑色、三個RGB彩色）相互獨立的薄膜晶體管驅(qū)動像素點發(fā)出彩色光，可顯示24位色深的真彩色，可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息。TFT

LCD是目前最好的LCD彩色顯示設(shè)備之一，其效果接近CRT顯示器，是現(xiàn)在筆記本電腦和臺式機上的主流顯示設(shè)備，也在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。它是屬于有源矩陣顯示器。

5LCD介紹3、背光和顯示。液晶顯示是一種被動的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周圍環(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場作用下能改變其排列方向。LCD有三種顯示方式：反射型，透射型和透反射型。(1)反射型LCD的底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶外和光線良好的辦公室使用。(2)透射型LCD的底偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線差的環(huán)境使用。(3)透反射型LCD是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線好的時候，可關(guān)掉背光源；光線差時，可點亮背光源使用LCD。6VGA和RGB信號介紹

1、VGA信號。顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上，顯卡的輸出接口就是電腦與顯示器之間的橋梁，它負責向顯示器輸出相應(yīng)的圖像信號。CRT顯示器因為設(shè)計制造上的原因，只能接受模擬信號輸入，這就需要顯卡能輸入模擬信號。VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號的接口，VGA（VideoGraphicsArray）接口，也叫D-Sub接口。雖然液晶顯示器可以直接接收數(shù)字信號，但很多低端產(chǎn)品為了與VGA接口顯卡相匹配，因而采用VGA接口。VGA接口是一種D型接口，上面共有15針空，分成三排，每排五個。VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型，絕大多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。7VGA和RGB信號介紹

VGA信號的組成分為五種：RGBHV，分別是紅綠藍三原色和行場同步信號。VGA傳輸距離非常短，實際工程中為了傳輸更遠的距離，人們把VGA線拆開，將RGBHV五種信號分離出來，分別用五根同軸電纜傳輸，這種傳輸方式叫RGB傳輸，習慣上這種信號也叫RGB信號，其實本質(zhì)上RGB和VGA是沒有什么區(qū)別的。

VGA信號定義如圖所示。

2、RGB信號。對一種顏色進行編碼的方法統(tǒng)稱為"顏色空間"或"色域"。用最簡單的話說，世界上任何一種顏色的"顏色空間"都可定義成一個固定的數(shù)字或變量。RGB（Red紅、Green綠、Blue藍）只是眾多顏色空間的一種。采用這種編碼方法，每種顏色都可用三個變量來表示-紅色、綠色以及藍色的強度。9VGA和RGB信號介紹

記錄及顯示彩色圖像時，RGB是最常見的一種方案。但是，它缺乏與早期黑白顯示系統(tǒng)的良好兼容性。因此，件多電子電器廠商普遍采用的做法是，將RGB轉(zhuǎn)換成YUV顏色空同，以維持兼容，再根據(jù)需要換回RGB格式，以便在電腦顯示器上顯示彩色圖形。在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用三管彩色攝像機或彩色CCD攝像機進行攝像，然后把攝得的彩色圖像信號經(jīng)分色、分別放大校正后得到RGB，再經(jīng)過矩陣變換電路得到亮度信號Y和兩個色差信號R－Y（即U）、B－Y（即V），最后發(fā)送端將亮度和色差三個信號分別進行編碼，用同一信道發(fā)送出去。這種色彩的表示方法就是所謂的YUV色彩空間表示。YUV（亦稱YCrCb）是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法（屬于PAL），是PAL和SECAM模擬彩色電視制式采用的顏色空間。10LCD控制器介紹

1、LCD控制器用來把系統(tǒng)存儲器中的指定緩沖區(qū)中的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃CD驅(qū)動器，并產(chǎn)生必須的LCD控制信號，在LCD上顯示出圖像。實際上，對于LCD來說，沒有圖像數(shù)據(jù)的概念，指定緩沖區(qū)中是什么樣的數(shù)據(jù)，就顯示這些數(shù)據(jù)組成圖像，這些數(shù)據(jù)可以是有意義的，也可以是毫無規(guī)律的雜亂數(shù)據(jù)?？刂破鬟B接結(jié)構(gòu)如下圖所示：嵌入式處理器LCD控制器LCD模塊數(shù)據(jù)總線寄存器選擇控制信號11LCD控制器介紹作為LCD驅(qū)動開發(fā)人員，關(guān)心的參數(shù)有：

1）LCD屏的類型和接口類型。比如我們所用的LCD屏，型號為LTV350QV，查看其datasheet，它是TFTLCD類型的。請參考datasheet，找出這個LCD屏的接口形式。

2）LCD屏的分辨率，比如這款TFTLCD，分辨率為320x240，這也是oneframe（1幀，一屏）整個的像點個數(shù)。

3）像點深度，也就是說每個像點需要多少個數(shù)據(jù)位來描述，同樣，LTV350QV的像點深度為24位，即一個像點需要3個字節(jié)來描述。

4）接口的具體信號模式。分析LTV350QV（P12,P18）和S3C2410（P386，P383）的datasheet，從硬件和信號匹配的角度考慮其接口形式。13LCD控制器介紹分析S3C2410的datasheet和開發(fā)板硬件原理圖，配合u-boot里關(guān)于LCD的代碼，看看LCD是怎樣被驅(qū)動起來并顯示內(nèi)容的。141、觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個部分：觸摸檢測裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。觸摸屏技術(shù)也經(jīng)歷了從低檔向高檔逐步升級和發(fā)展的過程。根據(jù)其工作原理，其目前一般被分為四大類：電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波觸摸屏。

1）電阻式觸摸屏。電阻觸摸屏的屏體部分是一塊多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層(ITO膜)，上面再蓋有一層外表面經(jīng)過硬化處理、光滑防刮的塑料層。它的內(nèi)表面也涂有一層ITO，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細小(小于千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開。15觸摸屏介紹1517觸摸屏介紹2）電容式觸摸屏。電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長的電極，其內(nèi)部形成一個低電壓交流電場。觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是一種特殊的金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當用戶觸摸電容屏時，用戶手指和工作面形成一個耦合電容，因為工作面上接有高頻信號，于是手指會吸走一個很小的電流，這個電流分別從屏的四個角上的電極中流出；且理論上流經(jīng)四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對四個電流比例的精密計算，即可得出接觸點位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護導(dǎo)體及感應(yīng)器，更能有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。但由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，其穩(wěn)定性較差，往往會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。17觸摸屏介紹

盡管不像電阻式應(yīng)用那么廣,電容式觸摸屏也是受歡迎的供選類型。這類設(shè)備精確、反應(yīng)快，尺寸稍大時也有較高分辨率,更耐用(抗刮擦),因而適合用作游戲機的觸摸屏。而且，新出現(xiàn)的近場成像技術(shù)改良了電容式觸摸屏的性能,減弱了在它和電阻式觸摸屏中可能出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象。

3）紅外線式觸摸屏。紅外觸摸屏的四邊排布了紅外發(fā)射管和紅外接收管，它們一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時，手指會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，控制器通過計算即可判斷出觸摸點的位置。

紅外觸摸屏也同樣不受電流、電壓和靜電干擾，適宜于某些惡劣的環(huán)境。其主要優(yōu)點是價格低廉、安裝方便，可以用在各檔次的計算機上。此外，由于沒有電容充放電過程，響應(yīng)速度比電容式快，但分辨率較低。18觸摸屏介紹

4）表面聲波觸摸屏。這種觸摸屏的顯示屏四角分別設(shè)有超聲波發(fā)射換能器及接收換能器，能發(fā)出一種超聲波并覆蓋屏幕表面。當手指碰觸顯示屏時，由于吸收了部分聲波能量，使接收波形發(fā)生變化，即某一時刻波形有一個衰減缺口，控制器依據(jù)衰減的信號即可計算出觸摸點位置。這種屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長(5000萬次無故障)，透光率高(92％)，能保持清晰透亮的圖像；沒有漂移，只需安裝時一次校正；有第三軸(即壓力軸)響應(yīng)，最適合公共場所使用。但這種屏易受水滴、灰塵的影響，改進的方法是加防塵條，或者增加對污物的監(jiān)控，準確識別的操作和污物之間的區(qū)別。19觸摸屏介紹2、應(yīng)用場合。根據(jù)對觸摸屏的結(jié)構(gòu)、原理和性能特點的分析，不同觸摸屏的適用場合如下所示：四線電阻觸摸屏：不怕灰塵、油污和光電干擾，怕劃傷是其主要缺陷。適用于有固定用戶的公共場所，如工業(yè)控制現(xiàn)場、辦公室、家庭等。五線電阻觸摸屏：極好的靈敏度和透光度，較長的使用壽命，不怕灰塵、油污和光電干擾，適用于各類公共場所，尤其適用于要求精密的工業(yè)控制現(xiàn)場等。電容感應(yīng)觸摸屏：由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，故其穩(wěn)定性較差，往往會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。怕電磁場干擾、漂移，不易在工業(yè)控制場所和有干擾的地方使用?？墒褂糜谝蟛惶艿墓残畔⒉樵?；需要經(jīng)常校準、定位。21觸摸屏介紹紅外線感應(yīng)觸摸屏：分辨率較低，但不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環(huán)境條件；適用于無紅外線和強光干擾的各類公共場所、辦公室以及