第05章-x、LCD及觸摸屏

1、5.X LCD及觸摸屏應(yīng)用及觸摸屏應(yīng)用LCD液晶模塊簡介（特性、接口、寄存器、時序）液晶模塊簡介（特性、接口、寄存器、時序）LCD接口電路簡介接口電路簡介LCD工具軟件介紹工具軟件介紹GUI接口函數(shù)（結(jié)合寄存器講解）接口函數(shù)（結(jié)合寄存器講解）觸摸屏驅(qū)動芯片介紹觸摸屏驅(qū)動芯片介紹LCD液晶屏原理液晶屏原理LCD 液晶屏是液晶屏是 Liquid Crystal Display 的簡稱，的簡稱，LCD 的構(gòu)造是在兩片的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻平行的玻璃當(dāng)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(xì)小電線，透璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子

2、改變方向，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)生畫面將光線折射出來產(chǎn)生畫面。LCD的優(yōu)點主要包括零輻射、低功耗、散的優(yōu)點主要包括零輻射、低功耗、散熱小、體積小、圖像還原精確、字符顯示熱小、體積小、圖像還原精確、字符顯示銳利等。銳利等。LCD技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)對比度：對一般用戶而言，對比度能夠達(dá)到對比度：對一般用戶而言，對比度能夠達(dá)到350:1就足夠了，但在專業(yè)就足夠了，但在專業(yè)領(lǐng)域這樣的對比度平還不能滿足用戶的需求。市場上三星、華碩、領(lǐng)域這樣的對比度平還不能滿足用戶的需求。市場上三星、華碩、LG等等一線品牌如今一線品牌如今LCD顯示器均可以達(dá)到顯示器均可以達(dá)到1000：1對比度

3、這一級別。對比度這一級別。亮度：亮度：LCD是一種介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，本身是不能發(fā)光的，需是一種介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，本身是不能發(fā)光的，需借助要額外的光源才行。因此，燈管數(shù)目關(guān)系著液晶顯示器亮度。最早借助要額外的光源才行。因此，燈管數(shù)目關(guān)系著液晶顯示器亮度。最早的液晶顯示器只有上下兩個燈管，發(fā)展到現(xiàn)在，普及型的最低也是四燈，的液晶顯示器只有上下兩個燈管，發(fā)展到現(xiàn)在，普及型的最低也是四燈，高端的是六燈。四燈管設(shè)計分為三種擺放形式：一種是四個邊各有一個高端的是六燈。四燈管設(shè)計分為三種擺放形式：一種是四個邊各有一個燈管，但缺點是中間會出現(xiàn)黑影，解決的方法就是由上到下四個燈管平燈管，但缺點是

4、中間會出現(xiàn)黑影，解決的方法就是由上到下四個燈管平排列的方式，最后一種是排列的方式，最后一種是“U”型的擺放形式，其實是兩燈變相產(chǎn)生的兩型的擺放形式，其實是兩燈變相產(chǎn)生的兩根燈管。六燈管設(shè)計實際使用的是三根燈管，廠商將三根燈管都彎成根燈管。六燈管設(shè)計實際使用的是三根燈管，廠商將三根燈管都彎成“U”型，然后平行放置，以達(dá)到六根燈管的效果。型，然后平行放置，以達(dá)到六根燈管的效果。響應(yīng)時間：響應(yīng)時間指的是液晶顯示器對于輸入信號的反應(yīng)速度，也就響應(yīng)時間：響應(yīng)時間指的是液晶顯示器對于輸入信號的反應(yīng)速度，也就是液晶由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的反應(yīng)時間是液晶由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的反應(yīng)時間( 亮度從亮度從10%-90%

5、或者或者90%-10%的時間的時間)，通常是以毫秒（，通常是以毫秒（ms）為單位。每張畫面顯示）為單位。每張畫面顯示的時間需要小于的時間需要小于40ms。高于。高于40ms的顯示器便會出現(xiàn)明顯的畫面閃爍的顯示器便會出現(xiàn)明顯的畫面閃爍現(xiàn)象，讓人感覺眼花。要是想讓圖像畫面達(dá)到不閃的程度，則就最好要現(xiàn)象，讓人感覺眼花。要是想讓圖像畫面達(dá)到不閃的程度，則就最好要達(dá)到每秒達(dá)到每秒60幀的速度。幀的速度?？梢暯嵌龋嚎梢暯嵌龋篖CD的視角度是一個讓人頭疼的問題，當(dāng)背部光源通過偏極的視角度是一個讓人頭疼的問題，當(dāng)背部光源通過偏極片、液晶和取向?qū)又?，輸出的光線便具有了方向性。也就是說大多數(shù)片、液晶和取向?qū)又?/p>

6、，輸出的光線便具有了方向性。也就是說大多數(shù)光都是從屏幕中垂直射出來的，所以從某一個較大的角度觀看液晶顯示光都是從屏幕中垂直射出來的，所以從某一個較大的角度觀看液晶顯示器時，便不能看到原本的顏色，甚至只能看到全白或全黑。器時，便不能看到原本的顏色，甚至只能看到全白或全黑。LCD液晶模塊液晶模塊SSD1289簡介簡介SSD1289是集成是集成RAM、電源電路、門驅(qū)動器、電源電路、門驅(qū)動器、驅(qū)動源于一體的驅(qū)動源于一體的TFT（Thin Film Transistor 薄膜場效應(yīng)管）薄膜場效應(yīng)管） LCD驅(qū)動控制器。驅(qū)動控制器。它最大可驅(qū)動它最大可驅(qū)動分辨率為分辨率為240320的的26.2萬色萬色R

7、GB TFT面板。面板。SSD1289同樣集成了控制功能。其包括同樣集成了控制功能。其包括172800字節(jié)的圖形顯示數(shù)據(jù)區(qū)。因此，通過兼容字節(jié)的圖形顯示數(shù)據(jù)區(qū)。因此，通過兼容的并行或串行接口，它可以與像的并行或串行接口，它可以與像6800及及8080系系列的列的8-/9-/16-/18位通用微控制器接口，將數(shù)位通用微控制器接口，將數(shù)據(jù)寫入圖形顯示數(shù)據(jù)區(qū)。另外，集成輔助的據(jù)寫入圖形顯示數(shù)據(jù)區(qū)。另外，集成輔助的18-/16-/6位的視頻接口用于動畫圖像的顯示。位的視頻接口用于動畫圖像的顯示。 SSD1289與與LPC1768的連接的連接SSD1289與與LPC1768的連接的連接實驗平臺具體管腳使

8、用如下：引腳連接原理圖及引腳宏定義引腳連接原理圖及引腳宏定義SSD1289與與LPC1768的連接的連接實驗平臺具體管腳使用如下：引腳連接原理圖及引腳宏定義引腳連接原理圖及引腳宏定義SSD1289操作方法操作方法在在SSD1289與與MPU連接的連接的16位并行總線上即可位并行總線上即可傳輸顯示數(shù)據(jù)，也可通過它來配置液晶模塊內(nèi)的寄傳輸顯示數(shù)據(jù)，也可通過它來配置液晶模塊內(nèi)的寄存器。信息類型通過存器。信息類型通過RS(D/C)引腳區(qū)分。引腳區(qū)分。SSD1289內(nèi)部有大量配置寄存器，在使用模塊顯內(nèi)部有大量配置寄存器，在使用模塊顯示前必須進(jìn)行有效初始化：設(shè)置顯示同步信號、顯示前必須進(jìn)行有效初始化：設(shè)置

9、顯示同步信號、顯示刷新方式、電源控制等操作。在液晶模塊顯示過示刷新方式、電源控制等操作。在液晶模塊顯示過程中，用戶程序還要通過特定寄存器設(shè)置顯存操作程中，用戶程序還要通過特定寄存器設(shè)置顯存操作地址、地址自增計數(shù)器等操作。地址、地址自增計數(shù)器等操作。SSD1289測試程序使用測試程序使用16位位/像素，即像素，即R:G:B=5:6:5的格式。的格式。SSD1289重要寄存器重要寄存器LCD實例程序函數(shù)列表實例程序函數(shù)列表LCD模塊測試程序包含主要函數(shù)及功能如下：模塊測試程序包含主要函數(shù)及功能如下：液晶模塊總線操作函數(shù)舉例液晶模塊總線操作函數(shù)舉例 寫命令write_cmd通過16位總線向液晶模塊寫

10、入一個命令數(shù)據(jù)液晶模塊總線操作函數(shù)舉例液晶模塊總線操作函數(shù)舉例寫數(shù)據(jù)write_data通過16位總線向液晶模塊寫入一個顯示數(shù)據(jù)。液晶模塊總線操作函數(shù)舉例液晶模塊總線操作函數(shù)舉例寫LCD寄存器通過調(diào)用之前兩個函數(shù)實現(xiàn)對液晶模塊某個寄存器進(jìn)行配置。液晶模塊總線操作函數(shù)舉例液晶模塊總線操作函數(shù)舉例8-16位總線操作函數(shù)位總線操作函數(shù)lcd_send、lcd_read，這兩個函數(shù)實現(xiàn)了單純，這兩個函數(shù)實現(xiàn)了單純8-16位總線的轉(zhuǎn)換操作。位總線的轉(zhuǎn)換操作。GUI接口層函數(shù)舉例接口層函數(shù)舉例顯示字符顯示字符顯示英文字母取字模工具運(yùn)行結(jié)果：GUI接口層函數(shù)舉例接口層函數(shù)舉例顯示字符顯示字符GUI接口層函數(shù)

11、舉例接口層函數(shù)舉例顯示圖片顯示圖片圖片轉(zhuǎn)換工具：Image2LCD將多種格式圖片文件裝換位C語言或匯編語言數(shù)組。使用方法：打開圖片，選擇掃描方式，像素位數(shù)，保存即可。GUI接口層函數(shù)舉例接口層函數(shù)舉例顯示圖片顯示圖片觸摸屏工作原理觸摸屏工作原理觸摸屏的基本原理是：用手指或其他物體觸摸觸控觸摸屏的基本原理是：用手指或其他物體觸摸觸控屏?xí)r，所觸摸的位置屏?xí)r，所觸摸的位置 ( 以坐標(biāo)形式以坐標(biāo)形式 ) 由觸由觸 控屏控控屏控制器檢測，并通過接口制器檢測，并通過接口 ( 如如 RS-232 串行口串行口 ) 送送到到 cpu ，從而確定輸入的信息。，從而確定輸入的信息。 觸控屏系統(tǒng)一般包括觸控屏控制器

12、觸控屏系統(tǒng)一般包括觸控屏控制器 ( 卡卡 ) 和觸摸檢和觸摸檢測裝置兩個部分。其中，觸控屏控制器測裝置兩個部分。其中，觸控屏控制器 ( 卡卡 ) 的主的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將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(biāo)，再送給它轉(zhuǎn)換成觸點坐標(biāo)，再送給 cpu ，它同時能接收，它同時能接收 cpu 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行：觸摸檢測裝置一般安發(fā)來的命令并加以執(zhí)行：觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，并傳送給觸控屏控制卡。從而實現(xiàn)控制和修改置，并傳送給觸控屏控制卡。從而實現(xiàn)控制和修改相關(guān)參

13、數(shù)。相關(guān)參數(shù)。 觸摸屏工作原理觸摸屏工作原理電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。其主要部分是一塊與電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。其主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明的金屬氧化物明的金屬氧化物(ITO) 導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防劃傷的塑料層化處理、光滑防劃傷的塑料層(其內(nèi)表面也涂有一層其內(nèi)表面也涂有一層ITO涂涂層層),在他們之間有許多細(xì)小的（大約在他們之

14、間有許多細(xì)小的（大約1/1000英寸）透明間英寸）透明間隔點把兩層隔點把兩層ITO導(dǎo)電層隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時，平常導(dǎo)電層隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點位置有了一個接觸，因其相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點位置有了一個接觸，因其中一面導(dǎo)電層接通中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的軸方向的5V均勻電壓場，使得偵測層的均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇悖刂破鱾蓽y到這個接通后，進(jìn)行電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測到這個接通后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比即可得觸摸點的相比即可得觸摸點的Y軸坐標(biāo)，軸坐標(biāo)，同理得出同理得出X軸的坐標(biāo)。軸的

15、坐標(biāo)。電阻屏性能特點：對外界完全隔離，不怕灰塵、水汽和油污；電阻屏性能特點：對外界完全隔離，不怕灰塵、水汽和油污；可以用任何物體來觸摸，可以用來寫字畫畫；電阻屏的精度可以用任何物體來觸摸，可以用來寫字畫畫；電阻屏的精度只取決于只取決于A/D轉(zhuǎn)換的精度，因此都能輕松達(dá)到轉(zhuǎn)換的精度，因此都能輕松達(dá)到4096*4096。觸摸屏工作原理觸摸屏工作原理五線電阻觸摸屏內(nèi)層五線電阻觸摸屏內(nèi)層ITO需四條引線，外層只作導(dǎo)體僅僅一需四條引線，外層只作導(dǎo)體僅僅一條，觸摸屏的引出線共有條，觸摸屏的引出線共有5條。條。五線電阻比四線電阻在保證分辨率精度上還要優(yōu)越，但是成五線電阻比四線電阻在保證分辨率精度上還要優(yōu)越，但

16、是成本代價大，因此售價非常高。本代價大，因此售價非常高。四線電阻觸摸屏四線電阻觸摸屏當(dāng)在當(dāng)在X方向的電極對上施加一確定的電壓，而方向的電極對上施加一確定的電壓，而Y方向電極對方向電極對上不加電壓時，在上不加電壓時，在X平行電壓場中，觸點處的電壓值可以在平行電壓場中，觸點處的電壓值可以在Y+(或或Y-)電極上反映出來，通過測量電極上反映出來，通過測量Y+電極對地的電壓電極對地的電壓大小，便可得知觸點的大小，便可得知觸點的X坐標(biāo)值。同理，當(dāng)在坐標(biāo)值。同理，當(dāng)在Y電極對上加電極對上加電壓，而電壓，而X電極對上不加電壓時，通過測量電極對上不加電壓時，通過測量X+電極的電壓，電極的電壓，便可得知觸點的便

17、可得知觸點的Y坐標(biāo)。坐標(biāo)。在使用過程中，很快就會產(chǎn)生細(xì)小的裂紋，而裂紋一旦產(chǎn)生，在使用過程中，很快就會產(chǎn)生細(xì)小的裂紋，而裂紋一旦產(chǎn)生，原流經(jīng)該處的電流被迫繞裂紋而行，本該均勻分布的電壓隨原流經(jīng)該處的電流被迫繞裂紋而行，本該均勻分布的電壓隨之遭到破壞，表現(xiàn)為裂紋處點不準(zhǔn)。隨著裂紋的加劇和增多，之遭到破壞，表現(xiàn)為裂紋處點不準(zhǔn)。隨著裂紋的加劇和增多，觸摸屏慢慢就會失效，因此使用壽命不長是四線電阻觸摸屏觸摸屏慢慢就會失效，因此使用壽命不長是四線電阻觸摸屏的主要問題。的主要問題。 觸摸屏工作原理觸摸屏工作原理電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。

18、電容式觸摸屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有摸屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層一層ITO，四個角上引出四個電極。當(dāng)手指觸摸在金屬層上，四個角上引出四個電極。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精指到四角的距離成正

19、比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。確計算，得出觸摸點的位置。電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏。電容屏反光電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏。電容屏反光嚴(yán)重，存在色彩失真的問題。當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)嚴(yán)重，存在色彩失真的問題。當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動作，用體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動作，用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時沒有反應(yīng)，這是因為戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時沒有反應(yīng)，這是因為增加了更為絕緣的介質(zhì)。增加了更為絕緣的介質(zhì)。 電容屏更主要的缺點是漂移：當(dāng)環(huán)電容屏更主要的缺點是漂

20、移：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時，環(huán)境電場發(fā)生改變時，都會引起電容境溫度、濕度改變時，環(huán)境電場發(fā)生改變時，都會引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。觸摸屏驅(qū)動芯片觸摸屏驅(qū)動芯片ADS7834ADS7834是四線電阻式觸摸屏控制芯片。電路是一個是四線電阻式觸摸屏控制芯片。電路是一個12bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），內(nèi)置同步串行數(shù)據(jù)接口和驅(qū)動觸摸屏），內(nèi)置同步串行數(shù)據(jù)接口和驅(qū)動觸摸屏的低阻開關(guān)?；鶞?zhǔn)電壓（的低阻開關(guān)?；鶞?zhǔn)電壓（Vref）變化范圍從）變化范圍從1V 到到+Vcc，相，相應(yīng)的輸入電壓范圍為應(yīng)的輸入電壓范圍為0V 到到Vref。電路提供了關(guān)斷模式，功。電路提供了關(guān)斷模

21、式，功耗可降低至耗可降低至0.5W。 ADS7834工作電壓能低至工作電壓能低至2.7V，是電，是電池供電設(shè)備的理想選擇，可適用于電阻式觸摸屏的池供電設(shè)備的理想選擇，可適用于電阻式觸摸屏的PDA 等便等便攜設(shè)備。攜設(shè)備。四線觸摸屏接口四線觸摸屏接口工作電壓工作電壓2.7V5V高達(dá)高達(dá)125KHz 的轉(zhuǎn)換速率的轉(zhuǎn)換速率具有同步串行接口具有同步串行接口可編程的可編程的8bit 或或12bit 輸出輸出2個附加模擬輸入端口個附加模擬輸入端口全面的關(guān)斷控制全面的關(guān)斷控制SSOP-16、QFN-16 封裝封裝觸摸屏驅(qū)動芯片觸摸屏驅(qū)動芯片ADS7834ADS7834 引腳引腳數(shù)字接口數(shù)字接口ADS7834

22、提供的串行數(shù)字接口與處理器連接。每一次處理器和轉(zhuǎn)換器間的通訊由8 個時鐘周期完成。一個完整的轉(zhuǎn)換由3 個串行通訊實現(xiàn)，總共是24 個DCLK 端輸入的時鐘周期。數(shù)字接口數(shù)字接口在進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時，處理器首先寫入一個控制字，然后在進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時，處理器首先寫入一個控制字，然后連續(xù)讀入兩次轉(zhuǎn)換結(jié)果共連續(xù)讀入兩次轉(zhuǎn)換結(jié)果共12位?？刂谱值牡谝晃皇俏弧？刂谱值牡谝晃皇恰癝”位，必須保持為高，指示了控制字的開始。位，必須保持為高，指示了控制字的開始。ADS7834忽略忽略DIN上的輸入，直到開始位被檢測到。接下來的三上的輸入，直到開始位被檢測到。接下來的三位（位（A2-A0）選擇輸入多路復(fù)用器的輸入通道。

23、）選擇輸入多路復(fù)用器的輸入通道。“MODE”位決定了轉(zhuǎn)換的位數(shù)，是位決定了轉(zhuǎn)換的位數(shù)，是12 位（低電平）還位（低電平）還是是8 位（高電平）。位（高電平）。“SER/ DFR ”位控制基準(zhǔn)模式：位控制基準(zhǔn)模式：是單端模式（高電平）還是差分模式（低電平）。在單是單端模式（高電平）還是差分模式（低電平）。在單端模式，轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓總是在端模式，轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓總是在Vref 和和GND 之間。在之間。在差分模式，基準(zhǔn)電壓是當(dāng)前使能的開關(guān)之間的差值。最差分模式，基準(zhǔn)電壓是當(dāng)前使能的開關(guān)之間的差值。最后兩位（后兩位（PD1-PD0）選擇了省電模式。）選擇了省電模式。下表為下表為SER/DFR選擇為差分模式與選擇為差分模式與A2-A0的轉(zhuǎn)換關(guān)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系表，分別選擇了表，分別選擇了X+和和Y+通道，讀出通