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基于Actel FPGA的筆段式LCD驅(qū)動設(shè)計

作者: 時間:2011-10-28 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  筆段式液晶顯示器具有低電壓,低功耗,體積小,易于開發(fā)等特點,廣泛應(yīng)用在各種儀器儀表、電子設(shè)備及家用電器等方面。本文介紹的基于FPGA的筆段式器具有靈活性高,擴展性強,可快速構(gòu)建等特點,與集成電路控制器相比,F(xiàn)PGA更加靈活,可以針對不同的液晶顯示模塊更改時序信號和顯示數(shù)據(jù)。本設(shè)計選用Actel公司的Fusion系列器件,設(shè)計了筆段式液晶顯示驅(qū)動控制器,為驅(qū)動控制LCD提供了一種完美的解決方案。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/125219.htm

  1. 筆段式LCD簡介

  液晶顯示器簡稱LCD(Liquid Crystal Display)。利用液晶經(jīng)過處理后能夠改變光線傳輸方向的特性,達到顯示字符或者圖形的目的,所以它是一種被動式的顯示器。

  LCD顯示器有筆段式和點陣式兩種。點陣式LCD顯示器的段電極與背電極呈正交帶狀分布,液晶位于正交的帶狀電極間。筆段式LCD顯示器類似于LED數(shù)碼管顯示器。每個顯示器的段電極包括七個筆劃(段)和一個背電極BP(或COM)??梢燥@示數(shù)字和簡單的字符,每個數(shù)字和字符與其字形碼(段碼)對應(yīng)。一般的筆段式LCD如圖 1所示。

  為使液晶實現(xiàn)顯示,必須滿足一定的條件:首先要有足夠強的電信號作用于液晶,使液晶分子的初始排列發(fā)生變化;其次是每個電(光、熱)信號可以在一段時間內(nèi)作用于一個或者多個像素單元。由于直流電場會導致液晶材料發(fā)生電解等化學反應(yīng),使電極急劇的老化,因此只能在像素電極上建立交流電場,而且應(yīng)該盡量減少交流電場中的直流成分。由于液晶顯示器件有類型、規(guī)格、型號的不同,對施加的電壓波形、相位和頻率、占空比等都有著不同的要求。

  

 

  圖1 筆段式LCD

  2. 技術(shù)

  Actel公司是單芯片F(xiàn)PGA解決方案的領(lǐng)導廠商,早期以反熔絲FPGA為主,致力于航天航空和軍用領(lǐng)域,對FPGA的可靠性要求相當高,并將成功應(yīng)用于超過300個太空計劃,例如:國際太空站、火星探路者、火星探測登陸車1號和2號、火星快車以及哈勃望遠鏡等。Actel近年來逐漸向民用市場開放,并率先推出了高安全性、高可靠性的Flash架構(gòu)的FPGA,從第一代ProASIC到第三代ProASIC3,特別是第三代ProASIC3的廣泛應(yīng)用,顯示出的強大優(yōu)勢:單芯片、上電即行、非易失性、低功耗、高安全性、固件錯誤免疫、無NRE費用、快速原型構(gòu)建等。

  此外,Actel FPGA還可以結(jié)合Cortex-M1、ARM7及8051等軟核MCU,實現(xiàn)真正的片上系統(tǒng)。

  3. FPGA設(shè)計實現(xiàn)

  (1)系統(tǒng)框圖

  基于Actel FPGA的筆段式設(shè)計框圖如圖 2所示。LCD需要交流的方波進行驅(qū)動以防止LCD的液晶分子過分扭曲。FPGA的I/O只能實現(xiàn)三種電平狀態(tài),分別是高電平、低電平和高阻態(tài)。為了提高選擇點亮筆段與半選擇筆段之間的對比度,公共背電極需要實現(xiàn)四種電平的狀態(tài),那么就需要外加分壓電路的實現(xiàn)。



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