液晶显示器接口设计及控制实现

一、实验目的1. 理解液晶显示器（LCD）的基本工作原理和组成结构。

2. 掌握液晶显示器驱动电路的设计与调试方法。

3. 熟悉液晶显示器的接口技术及其与单片机的连接方式。

4. 通过实验验证液晶显示器的显示功能，并实现简单图形和文字的显示。

二、实验原理液晶显示器（LCD）是一种利用液晶材料的光学各向异性来实现图像显示的设备。

它主要由液晶层、偏光片、电极阵列、驱动电路等部分组成。

液晶分子在电场作用下会改变其排列方向，从而改变通过液晶层的光的偏振状态，实现图像的显示。

三、实验器材1. 液晶显示器模块（如12864 LCD模块）2. 单片机开发板（如STC89C52单片机）3. 电源模块4. 连接线5. 实验平台（如面包板）四、实验内容1. 液晶显示器模块的识别与检测首先，对所购买的液晶显示器模块进行外观检查，确保无损坏。

然后，根据模块说明书，连接电源和单片机开发板，进行初步的检测。

2. 液晶显示器驱动电路的设计与调试根据液晶显示器模块的技术参数，设计驱动电路。

主要包括以下部分：- 电源电路：将单片机提供的电压转换为液晶显示器所需的电压。

- 驱动电路：负责控制液晶显示器模块的行、列电极，实现图像的显示。

- 接口电路：将单片机的信号与液晶显示器的控制信号进行连接。

在设计电路时，需要注意以下几点：- 电源电压要稳定，避免对液晶显示器模块造成损害。

- 驱动电路的驱动能力要足够，确保液晶显示器模块能够正常显示。

- 接口电路的信号传输要可靠，避免信号干扰。

设计完成后，进行电路调试，确保电路正常工作。

3. 液晶显示器的控制程序编写根据液晶显示器模块的控制指令，编写控制程序。

主要包括以下部分：- 初始化程序：设置液晶显示器的显示模式、对比度等参数。

- 显示程序：实现文字、图形的显示。

- 清屏程序：清除液晶显示器上的显示内容。

在编写程序时，需要注意以下几点：- 控制指令要正确，避免对液晶显示器模块造成损害。

- 程序要简洁，易于调试和维护。

VGA模拟输入接口电路的工作过程如下：由显示器VGA接口1、2、3脚接收到的R、G、B信号，经双向二极管D12、D11、D10限幅，R31、R30、R29三个电阻进行阻抗匹配，由C7、C10、C14耦合到主控芯片U4（CM5 126）进行A／D转换等处理（该机A／D转换电路集成在主控芯片中）。

由显示器VGA接口13脚接收到的行同步信号（HSYNC），经稳压管ZD9（5.6V）限幅，送到反相器U3（74LCX14）的5脚，经反相后，从U3的6脚输出，送到主控芯片U4（GM5126）内部的同步处理电路进行处理。

由显示器VGA接口14脚接收到的场同步信号（YSYNC），经稳压管ZD8（5.6V）限幅，送到反相器U3（74LCX14）的⒈脚，经反相后，从U3的2脚输出，送到主控芯片U4（CM5126）内部的同步处理电路进行处理。

因液晶显示器须和主机通信，显示器作为外部设各，须提供身份识别信号供主机检测识别，因此，电路中设置了DDC存储器U2（M24C02WMN6）。

在DDC存储器U2中，存储了有关显示器的基本信息（如厂商、型号、显示模式配置等），U2通过5脚（DDC串行数据）、6脚（DDC串行时钟）与计算机主机进行通信，完成液晶显示器的身份识别，只有识别显示器后，两者才能同步、协调、稳定的工作。

图1 AOC LM729液晶显示器输入接口电路从图1中可以看出，由于存储器U2的8脚供电端由电脑主机输出的VGA_5V（由计算机主机产生，通过VGA接口的9脚送到显示器）和显示器电源产生的＋5V电压共同供电，因此，即使显示器不开机，存储器也可工作（不开机时由VGA_5V供电），以方便计算机主机随机读取DDC存储器中的信息。

DDC和PLC区别是： DDC----直接数字控制器；直接数字控制；数字下变频。

PLC----可编程控制器；可编程序控制器。

通常称为DDC控制器。

DDC系统的组成通常包括中央控制设备(集中控制电脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等)、现场DDC控制器、通讯网络、以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。

LCM接口介绍68接口和80接口主要区别在读写信号上，68时序是一根Enable和一根读写线，Enable下降沿有效控制读写，读写线是高电平时读，低电平时写；80时序是读写线分开。

人机界面中的LCD控制驱动与接口设计摘要：介绍LCD的控制驱动及基与MCU接口的特点；详细阐述嵌入式系统人机界面中各种常见LCD的控制驱动与MCU接口设计，以及一些基础LCD外围电路设计。

关键词：LCD MCU接口控制驱动电路设计液晶显示，稳定可靠、成本低、功耗小、控制驱动方便、接口简单易用、模块化结构紧凑，在嵌入式系统中作为人机界面获得了广泛的应用。

近年来，国内许多厂商，如紫晶、冀雅、晶华、信利、蓬远等已经能够满足各种定制液晶显示的需求；很多著名半导体厂商，如Hitachi、Seiko Epson、Toshiba、Holtek、Solomon、Samsung等相继推出了许多控制驱动器件。

本文以现有的控制驱动器件和液晶显示器如何构成各种结构紧凑、成本低廉、简单易用、性能优良的嵌入式人机界面的设计进行综合阐述。

1 液晶显示及其控制驱动与接口概述液晶显示LCD（Liquid Crystal Display），是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化而遮蔽/通透光线的性能制作成为一种重要平板显示器件。

通常使用的LCD器件有TN型（Twist Nematic，扭曲向列型液晶）、STN型（Super TN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（Thin Film Transistor，薄膜晶体管型液晶）。

TN、STN、TFT型液晶，性能依次增强，制作成本也随之增加。

TN和STN型常用作单色LCD。

STN型可以设计成单色多级灰度LCD和伪彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。

TN和STN型LCD，不能做成大面积LCD，其颜色数在2 18种以下。

2 18种颜色以下的称为伪色彩，2 18种及其以上颜色的称为真彩色。

TFT型可以实现大面积LCD真彩显示，其像素点可以做成0.3mm左右。

单片机与LCD显示屏的驱动原理及接口设计LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示屏是一种常见的显示设备，它通过液晶分子的电场控制实现图像的显示。

单片机作为一种微型计算机，具有运算能力和输入输出接口，能够控制和驱动各种外部设备，包括LCD显示屏。

本文将介绍单片机与LCD显示屏的驱动原理以及接口设计。

一、驱动原理1.1 LCD液晶显示原理LCD液晶显示原理是基于液晶分子光学特性的一个原理。

液晶分子在无电场作用下，分子排列有序，光线经过液晶分子会受到旋转和调整，从而产生不同的偏振方向和相移，导致光线透射情况的变化。

当有电场作用于液晶分子时，分子排列发生改变，从而改变了光线的透射情况，进而实现图像的显示。

1.2 驱动方式常见的LCD驱动方式有并行驱动和串行驱动两种。

并行驱动方式是将LCD驱动器的数据线与单片机相连接，通过同时发送多位数据来驱动LCD显示。

具体的驱动方式有8080并行接口、6800并行接口等。

串行驱动方式是将LCD驱动器的数据线与单片机的串行通信链路相连，通过逐位或逐字节串行传输数据来驱动LCD显示。

常用的串行驱动方式有I2C接口和SPI接口等。

1.3 LCD控制器为了简化单片机与LCD显示屏的连接和驱动，常使用LCD控制器。

LCD控制器是一种特殊的芯片，能够直接与单片机通信，并通过内部逻辑电路将数据转换为LCD所需的信号。

常见的LCD控制器有HD44780、SSD1306等。

二、接口设计2.1 并行接口设计并行接口是将LCD的数据线与单片机的数据线相连接，通过同时发送多位数据来驱动LCD显示。

一般包括数据线、读使能信号（RD）、写使能信号（WR）、使能信号（EN）和控制线（RS、R/W）等。

其中，数据线用于传输图像数据和命令数据，一般为8位数据线。

RD信号用于将LCD指令端或数据端的数据读出；WR信号用于将单片机所发出的数据写入到LCD模块中；EN信号用于控制LCD模块的操作；RS线用于指示数据传输的类型，一般为低电平表示指令，高电平表示数据；R/W线用于指示单片机与LCD模块之间的读写操作。

毕业设计（论文）任务书基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现摘要本课题主要任务是设计基于FPGA的LCD驱动电路的设计和实现，兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。

控制器部分采用Verilog语言编写，主体程序采用了状态机作为主要控制方式。

最后实现使用FPGA在LCD上显示任意的英文字符和阿拉伯数字，另外要能根据输入数据的变化同步变化LCD上显示的内容。

同时要能将储存模块中的数据正常地显示在LCD上。

该课题的研究将有助于采用FPGA的系列产品的开发，特别是需要用到LCD的产品的开发。

同时可以大大缩短FPGA的开发时间。

另外，由于模块的易用性，也将使得更多的采用FPGA的产品之上出现LCD，增加人机之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。

本文中对FPGA，LCD，ModelSim，Xilinx ISE8.2i硬件设计工具等进行了简单的介绍，对其功能进行了简单的描述，并了解了LCD液晶显示器的发展历史，日常应用以及相对比于其他种类显示器的优缺点，并对基于FPGA的LCD液晶显示器驱动电路未来的发展趋势进行了展望。

关键词：FPGA，LCD，状态机，VerilogDesign and Implementation of LCD Drive DisplayCircuit based on FPGAAbstractIn this project, the main object is to design a LCD controller based on FPGA, and at the same time emphasize on the convenience for the later application and migration.The program of the controller is written by Verilog language, and the main body of the program used state machine as the primary control method. displayed picture which was put earlier.In this project, I finally realized the following function. The first one is to display any English and figureon character any position of the display screen. The second one is the display information will instantaneously update as the input data changes.The research of this project will contribute to the developing process of those products which use FPGAs, especially those products also use LCD. And at the same time, it can reduce dramatically on the developing time. In addition, for the convenience of this controller, more and more FPGA based products will come out with LCD screen. This change will enhance the interaction between human and the machine, and bring innovation to the industry and our lives.In this project, FPGA, LCD, ModelSim, Xilinx ISE8.2 I hardware design tools simply introduces its functions were a simple description, and understanding the LCD monitor the development history, and relative everyday applications than in other types of monitor based on FPGA advantages and disadvantages, and the LCD monitor driver circuit future development trends are discussed.Key words:, FPGA, LCD, State Machine, Verilog目录任务书 (I)摘要 ....................................................错误！未定义书签。