基于RA8835的液晶屏驱动程序设计Word文档下载推荐.docx
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基于RA8835的液晶屏驱动程序设计
摘 要：
液晶显示器（LCD）是现代电子产品中应用非常广泛的一种显示设备。
本设计主要介绍了一个基于RA8835的液晶屏驱动程序的设计，该功能由C8051F020单片机和RA8835液晶驱动芯片两个核心器件来实现，C8051F020控制RA8835来完成液晶显示功能。
软件部分用C语言来编写，详细介绍了基于单片机C8051F020的应用软件设计。
本设计是在原有的硬件平台的基础上根据液晶屏的基本驱动指令给出了各个模块的驱动程序设计，如任意位置打点、画线、画圆、任意位置字符、字符串、汉字的显示，并且分析了最基础的功能模块——打点的算法原理。
作为打点功能的延伸，编写了一个支持图片显示的程序。
作为显示汉字功能的延伸，编写了一个支持任意大小汉字显示的程序。
最后，把以上各个功能模块综合起来显示，也完成了一个简单信息界面的显示。
实验证明这是一种简单但有效的工作方案,对此进行少量修改就可用于很多不同场合,实用性强。
关键词：
C8051F020单片机；
LCD；
RA8835；
驱动程序
ThedesignationofLCDdriverbadedonRA8835
Abstract:
LCDisoneofthemostpopulardisplayinmodernelectronicdevices.ThedesignmainlyintroducesadesignationofLCDdriverbasedonRA8835.Thefunctioncanbecompletedwithtwocoredevices,C8051F020MCUandRA8835LCDdriverIC.C8051F020controlsRA8835tocompletetheLCDfunction.ThesoftwarepartiscomplieswiththeClanguage,theapplicatonsoftwaredesignbasedonC8051F020MCUwasintroducedindetail.AccordingtotheLCDbasicdriveinstructions,thedesign,basedontheoriginalhardwareplatform,giveseachmoduledriverdesign.Forexample,showapointinanyposition,drawline,drawcircle,showacharacter,characterstringorChinesecharacterinanyposition.Thealgorithmtheoryofbasicfunctionmodule——showapointinanypositionisanalysed.Astheextendfunctionofshowingapoint,aprogramsupportingpicturedisplayiswritten.AstheextendfunctionofshowingaChinesecharacter,aprogramsupportinganysizeofChinesecharacteriswritten.Finally,theaboveallfunctionmodulecombined,alsoasimpleinterfacedisplayiscompleted.Experimentsshowthatthisisasimplydesignedbutwellworkedproject,itisprovedthatthedesigncanbeusedinmanydifferentoccasionsmodifiedalittle,itcanbewidelyused.
Keywords：
C8051F020MCU；
driver
目 录
1绪论 1
1.1研究的意义及背景 1
1.2系统概述 3
1.3小结 4
2硬件系统组成及工作原理 5
2.1硬件系统原理框图 5
2.2C8051F020系列单片机 5
2.2.1C8051F020系列单片机系统概述 5
2.3RA8835液晶驱动芯片 7
2.3.1液晶屏显示的原理 8
2.3.2模块接口定义 8
2.3.3模块主要硬件构成说明 9
2.3.4地址计算方法 11
3软件设计基础 12
3.1KeilC51简介 12
3.2RA8835的基础指令模块 13
3.2.1系统设置（SYSTEMSET） 13
3.2.2显示状态设置（DISPLAYON/OFF） 14
3.2.3CGRAM首址设置（CGRAMADR） 15
3.2.4光标地址设置（CSRW） 16
3.2.5读出光标地址（CSRR） 16
3.2.6显示数据写入（MRWITE） 16
3.2.7显示数据读出（MREAD） 16
3.3RA8835的基本驱动函数 17
3.3.1写命令函数 17
3.3.2写数据函数 17
3.3.3读取命令函数 17
3.3.4读取数据函数 17
3.3.5检测“忙”标志函数 17
3.4RA8835与C8051F020的接口定义 17
3.4液晶屏初始化 18
3.4.1初始化流程图 18
3.4.2初始化程序 19
I
4应用程序部分 21
4.1打点 21
4.1.1打点的算法 21
4.1.2打点函数 21
4.2画直线 22
4.2.1画直线的算法 22
4.2.2画直线函数 22
4.3画圆 22
4.3.1画圆的算法 22
4.3.2画圆函数 23
4.4显示字符和字符串 23
4.4.1显示字符和字符串的算法 23
4.4.2显示字符和字符串的函数 23
4.5显示汉字 23
4.5.1显示汉字的算法 23
4.5.2显示汉字的模式 24
4.5.3显示大小不同的汉字 24
4.5.4显示汉字的函数 24
4.6显示简单图片 25
4.6.1显示简单图片的算法 25
4.6.2显示简单图片的模式 25
4.6.3显示简单图片的程序 25
5演示程序部分 26
5.1演示流程图 26
5.2演示过程及画面显示 27
5.2.1打点 27
5.2.2画直线 27
5.2.3画一组同心圆 28
5.2.4显示字符串 28
5.2.5显示大小不同的汉字 29
5.2.6显示简单图片 30
6结论 31
参考文献 32
致谢 33
II
1 绪论
1.1研究的意义及背景
随着电子产品设计技术的不断发展，电子产品的设计，尤其是人机交互界面的设计日益趋向人性化。
显示器件在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，这主要体现在它的桥梁角色（bridgingrole）或者说人机界面角色（man-machineinterfacerole）中，其发展趋势在信息社会中越来越重要。
显示器件分类有多种，但最常见的是按显示原理分类，即主动发光显示和非主动发光显示。
主动发光型（自发光型）是利用信息来调制各像素的发光亮度和颜色，进行直接显示。
非主动发光型本身不发光，利用信息调制光源使其达到显示的目的。
主动发光显示器主要有：
CRT（阴极射线管显示）；
PDP（等离子体显示）；
ELD（电致发光显示）；
LED（发光二极管显示）；
VFD（真空荧光显示）；
FED（场致发射显示）；
OLED（有机发光二极管显示）。
非主动发光显示器主要有：
LCD（液晶显示）；
ECD
（电化学显示）；
EPID（电泳成像显示）。
其中，ECD、EPID和ELD这几种显示器应用面不大，市场小。
早期的显示器以显像管（CRT）显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生，近来由于液晶显示器（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，能显示复杂文字及图形、显示面积大小随意、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优点，在近年来价格不断下跌的吸引下，逐渐取代CRT之主流地位，而得到广泛的应用。
液晶显示器与传统的显示器相比，有新的特点：
（1）显示质量高
液晶显示器的每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点。
因此，液晶显示器画面质量高而且绝对不会闪烁，能把眼睛疲劳降到最低。
（2）没有电磁辐射
传统显示器的显示材料是荧光粉，通过电子束撞击荧光粉而显示，电子束在打到荧光粉上的一刹那间会产生强大的电磁辐射，尽管目前有许多显示器产品在处理辐射问题上进行了比较有效的处理，尽可能地把辐射量降到最低，但要彻底消除是困难的。
相对来说，液晶显示器在防止辐射方面具有先天的优势，因为它根本就不存在辐射。
在电磁波的防范方面，液晶显示器也有自己独特的优势，它采用了严格的密封技术将来自驱动电路的少量电磁波封闭在显示器中，而普通显示器为了散发热量的需要，必
5
须尽可能地让内部的电路与空气接触，这样内部电路产生的电磁波也就大量地向外
“泄漏”了。
（3）可视面积大
对于相同尺寸的显示器来说，液晶显示器的可视面积要更大一些。
液晶显示器的可视面积跟它的对角线尺寸相同。
阴极射线管显示器显像管前面板四周有一英寸左右的边框不能用于显示。
（4）应用范围广
最初的液晶显示器由于无法显示细腻的字符，通常应用在电子表、计算器上。
随着液晶显示技术的不断发展和进步，字符显示开始细腻起来，同时也支持基本的彩色显示，并逐步用于液晶电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机上。
而随后出现的DSTN和TFT则被广泛制作成电脑中的液晶显示设备，DSTN液晶显示屏用于早期的笔记本电脑；
TFT则既应用在笔记本电脑上（现在大多数笔记本电脑都使用TFT显示屏），又用于主流台式显示器上。
（5）画面效果好
与传统显示器相比，液晶显示器一开始就使用纯平面的玻璃板，其显示效果是平面直角的，让人有一种耳目一新的感觉。
而且液晶显示器更容易在小面积屏幕上实现高分辨率，例如，17英寸的液晶显示器就能很好地实现1280×
1024分辨率，而通常18英寸CRT彩显上使用1280×
1024以上分辨率的画面效果是不能完全令人满意的。
（6）数字式接口
液晶显示器都是数字式的，不像阴极射线管彩显采用模拟接口。
也就是说，使用液晶显示器，显卡再也不需要像往常那样把数字信号转化成模拟信号再行输出。
理论上，这会使色彩和定位都更加准确完美。
（7）“身材”匀称小巧
传统的阴极射线管显示器，后面总是拖着一个笨重的射线管。
液晶显示器突破了这一限制，给人一种全新的感觉。
传统显示器是通过电子枪发射电子束到屏幕，因而显像管的管颈不能做得很短，当屏幕增加时也必然增大整个显示器的体积。
而液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的，即使屏幕加大，它的体积也不会成正比的增加，而且在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
（8）功率消耗小
近年来，随着单片机技术的飞速发展，涌现了多种性能优良且成本很低的单片机品种。
C8051F系列单片机就是其中之一。
在工程应用中，C8051F020可在满足性能
传统的显示器内部由许多电路组成，这些电路驱动着阴极射线显像管工作时，需要消耗很大的功率，而且随着体积的不断增大，其内部电路消耗的功率肯定也会随之增大。
相比而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比传统显示器也要小得多。
要求的前提下，减少浪费、降低成本。
为此，本文给出了一种基于C8051F020和RA8835
实现的低成本液晶显示方案。
1.2系统概述
最新液晶显示技术应用离不开最新液晶显示技术的发展。
液晶显示的发展是当代持续发展速度最快的产业之一，它的发展是有规律的。
一个产业的发展，最基本的动力是市场。
（1）市场的角度
市场，不外需求和竞争。
液晶显示产业面对的市场核心也是如此。
市场对液晶显示的需求和各类显示器件与液晶显示的竞争是液晶显示发展的最大动力，并决定，主导了液晶显示的发展趋势。
市场对液晶显示的需求不断扩大，这是有目共睹的，特别是个人便携式产品的发展，例如，移动通讯产业的迅速发展，为液晶显示的发展注入了动力。
市场需求的扩大，将决定了液晶显示持续发展的基本态势。
而各类显示与液晶显示在市场上的竞争则不仅是液晶显示发展的动力，而且将决定液晶显示发展的方向和特点。
所以液晶显示的市场竞争是决定液晶显示持续发展趋势的。
（2）液晶显示内部竞争
各个液晶显示厂商间的竞争和各类液晶显示器件之间的竞争是液晶显示内部竞争的主要构成。
各厂商间的竞争主要内容是产品的质量和性价比。
质量越好，市场越欢迎，你就会卖得多，赚钱多；
性价比高，客户越高兴，销售量越大，你的利润就更多。
所以，液晶显示各厂商间的竞争将会不断的促进液晶显示质量的提高和性价比的提高。
换句话说，产品越来越好，价钱越来越便宜——这是液晶显示持续发展的第一个趋势。
各类液晶显示之间的竞争对液晶显示发展趋势影响也很大。
我们知道，液晶显示的分类是很多的，例如：
TN，STN，TFT等。
各种类别的液晶显示优缺点各异，对用户来说，他们是互补的，但对各类液晶显示来说，竞争就促成了他们各自克服缺点，发挥优点的不断进步，甚至会激发出灵感开创出新的显示模式。
（3）液晶显示与各类显示的竞争
液晶显示与其他几种平板显示在市场上的竞争是驱动液晶显示持续发展的又一大动力。
近年来，PDP、OLED、DMD、FED等多种非液晶的平板显示都已经陆续成熟上市，它们针对液晶显示的某些不足，如亮度低，不易大屏幕化等缺陷，来势汹汹地发起了对液晶显示的挑战。
某些观点喜欢将显示器分为“代”，而且认为“新一代”的显示会取代“老一代”的显示，如最近，某些人即声称OLED将会取代液晶显示。
事实上，由于各种显示各有不同的优缺点和各自特性，一般不可能互相取代，但是，利用本身的某一特长部分取代或冲击另一类显示器件是完全现实的。
液晶显示不得不面对这一挑战和竞争。
这一挑战和竞争既是对液晶显示产业的威胁，又是液晶显示产业的发展动力。
可以预见，各类平板显示器件将直面液晶显示的几大弱势——被动显示、亮度低、对比度不高、背光源功耗大、大屏幕化难度高等发起挑战。
这既是各类平板显示器件发展趋势也是液晶显示为保持持续发展的努力方向。
1.3小结
本设计分为两个部分，即硬件设计部分和软件设计部分。
硬件设计部分包括以单片机C8051F020为主的驱动部分和基于RA8835的320×
240液晶显示屏部分。
本论文中对设计所需要的开发软件KeiluVision3有简单的说明，对作为硬件设计核心的C8051F020单片机的管脚配置也有说明，对单片机C8051F020和RA8835芯片的接口连接也有相应说明。
软件部分采用C语言编写驱动程序，其软件实现流程图、图解说明及实现程序都在文中有叙述，文中对程序也有详细的解释。
2 硬件系统组成及工作原理
2.1硬件系统原理框图
P1.3
P1.4P1.5P1.6
C8051F020P1.7
/WR
/RD
/CSA0
/RESRA8835
行驱
动
CommondriverX3
240 LCDPANEL320*240dots
023
列驱动
P4.0~P4.7
DB0~DB7
SegmentdriverX4
图2-1 LCD控制驱动及其接口
2.2C8051F020系列单片机
2.2.1C8051F020系列单片机系统概述
本系统选用性能优良且成本较低的SOC单片机C8051F020作为控制核心。
C8051F020/1/2/3器件是完全集成的混合信号系统级MCU芯片,具有64个数字I/O引脚（C8051F020/2）或32个数字I/O引脚（C8051F021/3）。
其主要的内部资源有：
高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS），全速、非侵入式的在系统调试接口（片内），真正12位（C8051F020/1）或10位（C8051F022/3）、100ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关，真正8位500ksps的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关，两个12位DAC，具有可编程数据更新方式，64K字节可在系统编程的FLASH存储器，4352（4096+256）字节的片内RAM，可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口，硬件实现的SPI、SMBus/I2C和两个UART串行接口，5个通用的16位定时器，具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列，片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。
每个MCU都可在工业温度范围（-45℃到+85℃）内用2.7V-3.6V的电压工作。
端口I/O、/RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。
C8051F020为100脚TQFP封装（见图2-2），其原理框图如图2-3所示。
图2-2C8051F020的TQFP—100封装
图2-3C8051F020原理框图
8
2.3RA8835液晶驱动芯片
320240B使用功能强大的RA8835/SED1335作为控制器。
适配Intel8080系列和M6800系列MPU的两种操作时序电路，通过硬件设置，可选择二者之一。
4位显示数据线，传输数据迅速;
具有强大的作图功能；
支持文本显示、图形显示以及图形和文本混合显示具备简捷的MPU接口和功能齐全的控制指令集。
采用SMT工艺制作，结构稳固，使用寿命长。
芯片特性如下：
供电电压为5.0V±
10％，320×
240点阵显示，LCD：
FSTN，1/240duty，1/17bias，6:
00视角，64KB显示RAM，内含160种5×
7点阵字体的字符，温度补偿功能，对环境的适应性强。
外形尺寸如图2-7所示：
图2-7 320240液晶显示器外形图
项
目
标 准 尺 寸
单
位
表2-1320240液晶显示器外形图尺寸
模
块 体
积
160L×
109W×
12H
m
视
域
122×
9
行列
点阵
数
320×
24
dot
点
距
离
0.36×
0.36
大
小
0.33×
0.33
2.3.1液晶屏显示的原理
液晶是一种介于液体与固体之间的热力学的中间稳定相。
在一定的温度范围内，它既有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性。
其分子呈长棒形，长度比较大，分子是一个刚性体，不能弯曲，分子中心一般有一个桥链，分子两头有极性。
液晶是一种特殊的物质，它具有四壁效应。
在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃电极上呈水平排列。
但是，它们排列的方向互为正交，而玻璃间的分子呈连续扭转过渡。
这样的构造能使液晶对光产生旋光作用，使光的偏振方向旋转90度。
平时，当外部光线通过上偏振片之后就形成了偏振光，偏振方向呈垂直方向。
当此偏振光通过液晶材料后，旋转90度，偏振方向变成水平方向。
由于此方向与下偏振片的偏振方向一致，因此光线完全能够穿过下偏振片而达到反射板，再经反射后沿原路返回，从而呈现出透明状态。
当在液晶盒的上、下电极施加一定的电压后，电极部分的液晶分子就会转成垂直排列，从而失去旋光性。
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