基于AVR单片机的VRAM型彩色液晶显示模块设计

1 引言

随着电子技术的飞速发展，越来越多的领域应用到以单片机为控制核心、用液晶作为显示终端的数字化设备。彩色液晶显示器作为当代高新技术的结晶产品，不但具有超薄平面、显示信息丰富、色彩逼真的特点，而且还具有体积小、耗电省、寿命长、无辐射、抗震、防爆等其他类型显示器无可比拟的优点，因而是工控仪表、机电设备等行业更新换代的理想显示器件。因此基于单片机系统的彩色液晶显示模块的使用也越来越广泛。本文介绍一种基于AVR单片机和硬件汉字库的彩色液晶显示模块，该模块实现了在彩色液晶显示器上显示不同颜色的中文、英文、数字及简单的画图功能。

2 液晶显示器显示原理

本模块采用的液晶显示器是河南友利华高科技有限公司生产的YD2502彩色液晶VRAM型显示器。它的点阵数是320×240，VRAM容量是64k×8 位，由于屏幕上的任何一点都是由R(红) 、G(绿) 、B(蓝)3种颜色组成，且灰度不可调节，因此显示颜色为8色。基本原理框图如图1所示。DC/DC转换器产生液晶所用各种驱动电压，DC/AC逆变器则用来点亮冷阴极背光灯，显示驱动逻辑电路采用了优化逻辑电路，利用分时技术让显示与写入数据同时进行，实现了画面的高速更新，且互不干扰。其显示原理是：在显示器内部含有一个显示缓冲区与屏幕显示一一对应，使用时只需向缓冲区里写入相应的数据，屏幕上即可显示出对应的彩色图形或文字，也就是说该显示器可作为单片机系统的一个外部存储器就可以实现彩色信息的显示。

图1 YD2502原理框图

3 硬件系统设计

3.1 硬件总体设计

本模块中使用的单片机是AVR系列单片机中功能最强的ATmega128 。该单片机具有丰富的片上资源如具有128kB在线可重复编程Flash、4kB的E2 PROM、4kB的内部SRAM、48个I/O端口、34个不同的中断源、可寻址64kB的地址空间、ISP下载以及JTAG仿真等功能。详细介绍请参考其数据手册。

图2是该模块硬件系统总体设计框图。由于YD2502的显示缓冲区里的内容是不能读出的，为了保存写入内容，在该模块中还外扩了一片存储器芯片61LV5128，其存储容量为512kB，除了保存YD2502显示缓冲区里的数据外，还为使用本模块的嵌入式系统提供了扩展应用。由于ATmega128的寻址范围只达到64KB，因此采用了分页管理技术来操作512kB的存储空间。在具体电路设计时，将ATmega128的PB3～PB0连接到61LV5128的高4位地址线上，将512kB的存储空间分成16页，每页32kB。硬件汉字库芯片AT29C040A的存储容量也是512kB，与CPU的接口设计与61LV5128是类似的，只需将片选信号和高4位地址线接在不同的I/O口上就可以了。