采用C8051F023單片機的OLED顯示方案設(shè)計

1 引言

有機電致發(fā)光顯示，又稱有機發(fā)光二極管（Organic Light Emitting Diode, OLED）或有機發(fā)光顯示器Organic Light Emitting Display（OLED），相較于目前市場上流行的液晶顯示器（LCD）有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：自主發(fā)光（不需要背光源），無視角問題（視角可達170°以上），重量輕，厚度薄，亮度高，發(fā)光效率高，響應(yīng)速度快（是液晶的1000倍），動態(tài)畫面質(zhì)量高，溫度范圍廣（溫度范圍－40℃～80℃），低功耗，抗震能力強，制造成本低，可柔性顯示。尤其適用于要求高亮度的儀表行業(yè)，以及條件要求更高的軍工產(chǎn)品。與各方面已經(jīng)發(fā)展成熟的LCD相比，OLED的發(fā)展還處于初級階段，但隨著以上這些優(yōu)勢的逐步實現(xiàn)，OLED將極有可能取代LCD在市場上的地位，OLED是被業(yè)界公認為最具發(fā)展前景的下一代顯示器。

2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文利用單片機C8051F023作為128×64單色OLED的控制核心器件，采用的是維信諾公司的一款屏VGG12864G，它利用Solomon公司的SSD1303為專用驅(qū)動IC。實現(xiàn)文字顯示及圖像的動靜態(tài)顯示。硬件整體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。






圖 1 硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖

2.1 SSD1303 驅(qū)動及接口電路

VGG12864G模塊的OLED顯示屏為128列，64行結(jié)構(gòu)。圖2為SSD1303結(jié)構(gòu)框圖，顯示了模塊邏輯電路和接口電路的框圖。用戶只需要給接口提供電源、產(chǎn)生驅(qū)動指令信號和顯示數(shù)據(jù)信號，就能點亮OLED屏。從圖中可以看出，行、列驅(qū)動器的輸出通過FPC邦定到OLED屏，剩下的MCU接口、電壓和電流控制器需要是其專門設(shè)計的接口和驅(qū)動電路，模塊的外部信號僅與SSD1303發(fā)生關(guān)系。所以了解了SSD1303的輸入特性及指令系統(tǒng)，就能方便地使用本模塊了。

SSD1303是晶門公司推出的驅(qū)動單色OLED的IC，采用TAB封裝。這種基于CMOS工藝的驅(qū)動IC集成了行、列驅(qū)動器、振蕩器、對比度控制器和圖形數(shù)據(jù)存儲器（GDDRAM），很大程度地減少了外圍器件和功耗?？芍С值淖畲蠓直媛蕿?32×64，其中OLED屏底部132×16的點陣區(qū)域可以顯示4色的局域色，并可編程實現(xiàn)64級灰度，當用于單色顯示時，可編程控制256級對比度。根據(jù)所使用微處理器（MPU）的不同，它提供8位6800系列MPU并行、8位8080系列MPU并行和Serial Peripheral Interface (SPI)串行三種通信接口模式。

控制命令通過MCU接口輸入到控制命令解碼器進行命令解碼，然后輸出時鐘、行同步、場同步信號，從而控制OLED顯示的振蕩頻率、顯示器件的電壓轉(zhuǎn)換模塊以及OLED顯示內(nèi)容的行列偏移量的驅(qū)動模塊；如果是顯示數(shù)據(jù)(128×64bits)，那么顯示數(shù)據(jù)由控制電路通過MCU接口輸入到GDDRAM緩存，然后通過局域色解碼器對數(shù)據(jù)進行解碼，最后將解碼后的顯示數(shù)據(jù)通過行列驅(qū)動器驅(qū)動OLED顯示，OLED上呈現(xiàn)了穩(wěn)定的顯示效果。



圖2 SSD1303結(jié)構(gòu)框圖

2.2 電源的設(shè)計

硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計框圖如圖2所示，外部硬件電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器用TPS7333芯片將5V電源轉(zhuǎn)換成3.3V電源，并將輸出的電源信號通過電壓和電流控制器控制整個SSD1303的電壓和電流。整個系統(tǒng)需要3.3V和12V的電源，MCU（本文采用C8051F023）需要提供3.3V的電源電壓，OLED需要3.3V的邏輯電源電壓和9～12V的驅(qū)動電源電壓，此驅(qū)動電源電壓由外部電源轉(zhuǎn)換器電路提供。