劉開進(jìn)

福建星海通信科技有限公司，福建 福州 350015

0 引言

電致發(fā)光顯示屏（Electroluminescent Display，簡稱EL屏）由于具有高亮度、高對比度、寬視角（>160°）、快速顯示響應(yīng)（<1ms）、良好的視覺效果、可靠性高、寬溫工作、抗沖擊性和振動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，在工作溫度、視角、抗沖擊和振動(dòng)等方面與其它類型的平板顯示器件相比具有明顯的優(yōu)勢，從而廣泛應(yīng)用在對顯示器件要求苛刻（特別是環(huán)境性能）的車載設(shè)備、軍事裝備、工業(yè)控制等產(chǎn)品上。美國Planer公司是EL顯示屏研發(fā)的領(lǐng)導(dǎo)者，推出多款EL顯示產(chǎn)品，應(yīng)用在各種電子設(shè)備上。我們把美國Planer公司生產(chǎn)的EL160.80.50ET顯示屏應(yīng)用到一款通信產(chǎn)品上，采用AT89C55單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)EL160.80.50顯示屏。

1 EL160.80.50顯示屏簡介

EL160.80.50顯示屏是一個(gè)高性價(jià)比的顯示器件，它可代替小型的LCD、LED或VFD顯示器件。它采用美國Planer公司獨(dú)有的亮度和對比度增強(qiáng)（ICETM）技術(shù)，無需采用昂貴的對比度增強(qiáng)濾鏡就具有優(yōu)異的圖像清晰度和更高的亮度，這就意味著在不同的光照條件下它都具有優(yōu)異的可讀性，同時(shí)消除了圖像浮散和光暈現(xiàn)象。它由一個(gè)發(fā)光玻璃面板和控制電路組成，這些全固態(tài)結(jié)構(gòu)部件組成結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕但結(jié)實(shí)牢靠的顯示裝置，使它具有優(yōu)異的抗沖擊和振動(dòng)能力。EL160.80.50ET的主要特點(diǎn)如下：

1）顯示顏色：琥珀色；

2）視角 ：>160°；

3）顯示響應(yīng)時(shí)間：<1ms；

4）亮度：78.8cd/m2；

5）對比度：36:1；

6）沖擊：100g/6ms（6個(gè)面各3次）；

7）振動(dòng) ：5～500Hz，0.02g2/Hz 隨機(jī) ；

8）工作溫度：-40℃～+85℃；

9）最大幀刷新率：240Hz。

圖1 像素的位置與數(shù)據(jù)序列映射圖

圖2 視頻輸入時(shí)序圖

它采用+12V和+5V雙電源供電方案，數(shù)據(jù)輸入采用通用的4位LCD接口，12800個(gè)像素都可獨(dú)立尋址，4位輸入數(shù)據(jù)與EL屏像素矩陣的映射關(guān)系如圖一所示。從圖一可看出，輸入每組4位視頻數(shù)據(jù)對應(yīng)著EL屏上的某一行并排的4個(gè)像素，而且VID0～VID3數(shù)據(jù)序列對應(yīng)的并排4個(gè)像素點(diǎn)是從后往前的（即如圖中VID3對應(yīng)a點(diǎn)，VID0對應(yīng)d點(diǎn)），這種數(shù)據(jù)格式與通用的單片機(jī)并行接口是不兼容的，因而需要單片機(jī)對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

EL160.80.50顯示屏的控制信號(hào)有視頻時(shí)鐘（VCLK）、行同步信號(hào)（HS）和幀同步信號(hào)（VS）。它們與視頻數(shù)據(jù)的時(shí)序關(guān)系如圖2所示。每一行圖像數(shù)據(jù)在HS下降沿被鎖存。每幀的像素信息是按從左到右，從頂部到底部進(jìn)行傳送的。每幀的同步出現(xiàn)在第一行的行同步之后。

2 EL160.80.50顯示屏與單片機(jī)的接口電路

在本設(shè)計(jì)中顯示屏主要顯示設(shè)備工作參數(shù)和操作菜單，采用漢字顯示的人機(jī)界面。考慮到顯示的內(nèi)容較簡單，沒有采用專用的顯示驅(qū)動(dòng)芯片，直接采用AT89C55來驅(qū)動(dòng) EL160.80.50顯示屏。EL屏與單片機(jī)的接口電路如圖3所示，它包括控制接口和數(shù)據(jù)接口兩部分?？刂平涌诋a(chǎn)生顯示屏的時(shí)序控制信號(hào)，AT89C55的P1.0與EL屏的VS端相連，用于輸出幀同步信號(hào)，P1.1與EL屏的HS端相連，用于輸出行同步信號(hào)，P1.2與EL屏的VCLK端相連，用于輸出視頻時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)據(jù)接口部分是與EL屏之間的數(shù)據(jù)總線連接，AT89C55的P2.0～P2.3分別與EL屏的數(shù)據(jù)輸入端VID3～VID0相連，用于傳送顯示像素信息。P0口用于接收顯示指令。

圖3 EL屏與單片機(jī)的接口電路

3 編程思路

在本例設(shè)計(jì)中單片機(jī)一方面把內(nèi)部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的顯示數(shù)據(jù)讀出并轉(zhuǎn)換成4位格式的VID0～3信號(hào)；另一方面產(chǎn)生顯示所需的驅(qū)動(dòng)時(shí)序和時(shí)鐘。EL160.80.50顯示屏的顯示像素是采用逐行輸入，同時(shí)要保持正常顯示需要對顯示像素不斷地進(jìn)行刷新（最大幀刷新率為240Hz）。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)。編程思路是把每個(gè)顯示界面做成一個(gè)單獨(dú)模塊，再把所有顯示界面模塊存儲(chǔ)在CPU（AT89C55）內(nèi)，顯示時(shí)直接調(diào)用。這里需要考慮的兩個(gè)關(guān)鍵問題是AT89C55的存儲(chǔ)容量和屏的刷新率。如果直接把每一幀顯示界面設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊，顯示時(shí)直接調(diào)用一個(gè)模塊，軟件執(zhí)行時(shí)間短，顯示的刷新率高，但是對存儲(chǔ)容量要求大。如果把顯示像素設(shè)計(jì)成各種小模塊，這樣對存儲(chǔ)容量需求就小，但顯示時(shí)需要多層調(diào)用，將造成軟件執(zhí)行時(shí)間過長，可能使顯示的刷新率過低而出現(xiàn)屏閃。綜合考慮存儲(chǔ)容量和刷新率，把多數(shù)顯示界面中具有相同特征的像素都設(shè)計(jì)成小模塊，這樣一來既減小存儲(chǔ)容量又使整個(gè)軟件的執(zhí)行時(shí)間滿足刷新率要求。

當(dāng)需要顯示時(shí)，只需把顯示的代碼送入P0口，通過外中斷去申請中斷，CPU響應(yīng)后去讀取P0口上的顯示代碼，經(jīng)過譯碼后，調(diào)用所存的顯示界面的像素信息。CPU把每幀12800個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的格式從P2口送入到EL屏的數(shù)據(jù)輸入端口，并在P1口輸出的行、幀同步信號(hào)和視頻時(shí)鐘信號(hào)的共同作用下進(jìn)行顯示。

4 結(jié)論

本文所介紹的EL屏顯示的實(shí)現(xiàn)方案，已經(jīng)成功應(yīng)用于某導(dǎo)航產(chǎn)品。實(shí)踐表明，由EL屏與AT89C55構(gòu)成的顯示系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件編寫容易，且成本較低，在惡劣的環(huán)境下，顯示系統(tǒng)能直觀、清晰、穩(wěn)定地顯示。

[1]EL160.80.50數(shù)據(jù)手冊.

[2]余永權(quán).ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，2002.