第05章-x、LCD及触摸屏

1、5.X LCD及触摸屏应用及触摸屏应用LCD液晶模块简介（特性、接口、寄存器、时序）液晶模块简介（特性、接口、寄存器、时序）LCD接口电路简介接口电路简介LCD工具软件介绍工具软件介绍GUI接口函数（结合寄存器讲解）接口函数（结合寄存器讲解）触摸屏驱动芯片介绍触摸屏驱动芯片介绍LCD液晶屏原理液晶屏原理LCD 液晶屏是液晶屏是 Liquid Crystal Display 的简称，的简称，LCD 的构造是在两片的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子

2、改变方向，过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面将光线折射出来产生画面。LCD的优点主要包括零辐射、低功耗、散的优点主要包括零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像还原精确、字符显示热小、体积小、图像还原精确、字符显示锐利等。锐利等。LCD技术参数技术参数对比度：对一般用户而言，对比度能够达到对比度：对一般用户而言，对比度能够达到350:1就足够了，但在专业就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。市场上三星、华硕、领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。市场上三星、华硕、LG等等一线品牌如今一线品牌如今LCD显示器均可以达到显示器均可以达到1000：1对比度

3、这一级别。对比度这一级别。亮度：亮度：LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早借助要额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个灯管，但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平灯管，但缺点是

4、中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式，最后一种是排列的方式，最后一种是“U”型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成“U”型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。响应时间：响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就响应时间：响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间( 亮度从亮度从10%-90%

5、或者或者90%-10%的时间的时间)，通常是以毫秒（，通常是以毫秒（ms）为单位。每张画面显示）为单位。每张画面显示的时间需要小于的时间需要小于40ms。高于。高于40ms的显示器便会出现明显的画面闪烁的显示器便会出现明显的画面闪烁现象，让人感觉眼花。要是想让图像画面达到不闪的程度，则就最好要现象，让人感觉眼花。要是想让图像画面达到不闪的程度，则就最好要达到每秒达到每秒60帧的速度。帧的速度。可视角度：可视角度：LCD的视角度是一个让人头疼的问题，当背部光源通过偏极的视角度是一个让人头疼的问题，当背部光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数片、液晶和取向层之后

6、，输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。LCD液晶模块液晶模块SSD1289简介简介SSD1289是集成是集成RAM、电源电路、门驱动器、电源电路、门驱动器、驱动源于一体的驱动源于一体的TFT（Thin Film Transistor 薄膜场效应管）薄膜场效应管） LCD驱动控制器。驱动控制器。它最大可驱动它最大可驱动分辨率为分辨率为240320的的26.2万色万色R

7、GB TFT面板。面板。SSD1289同样集成了控制功能。其包括同样集成了控制功能。其包括172800字节的图形显示数据区。因此，通过兼容字节的图形显示数据区。因此，通过兼容的并行或串行接口，它可以与像的并行或串行接口，它可以与像6800及及8080系系列的列的8-/9-/16-/18位通用微控制器接口，将数位通用微控制器接口，将数据写入图形显示数据区。另外，集成辅助的据写入图形显示数据区。另外，集成辅助的18-/16-/6位的视频接口用于动画图像的显示。位的视频接口用于动画图像的显示。 SSD1289与与LPC1768的连接的连接SSD1289与与LPC1768的连接的连接实验平台具体管脚使

8、用如下：引脚连接原理图及引脚宏定义引脚连接原理图及引脚宏定义SSD1289与与LPC1768的连接的连接实验平台具体管脚使用如下：引脚连接原理图及引脚宏定义引脚连接原理图及引脚宏定义SSD1289操作方法操作方法在在SSD1289与与MPU连接的连接的16位并行总线上即可位并行总线上即可传输显示数据，也可通过它来配置液晶模块内的寄传输显示数据，也可通过它来配置液晶模块内的寄存器。信息类型通过存器。信息类型通过RS(D/C)引脚区分。引脚区分。SSD1289内部有大量配置寄存器，在使用模块显内部有大量配置寄存器，在使用模块显示前必须进行有效初始化：设置显示同步信号、显示前必须进行有效初始化：设置

9、显示同步信号、显示刷新方式、电源控制等操作。在液晶模块显示过示刷新方式、电源控制等操作。在液晶模块显示过程中，用户程序还要通过特定寄存器设置显存操作程中，用户程序还要通过特定寄存器设置显存操作地址、地址自增计数器等操作。地址、地址自增计数器等操作。SSD1289测试程序使用测试程序使用16位位/像素，即像素，即R:G:B=5:6:5的格式。的格式。SSD1289重要寄存器重要寄存器LCD实例程序函数列表实例程序函数列表LCD模块测试程序包含主要函数及功能如下：模块测试程序包含主要函数及功能如下：液晶模块总线操作函数举例液晶模块总线操作函数举例 写命令write_cmd通过16位总线向液晶模块写

10、入一个命令数据液晶模块总线操作函数举例液晶模块总线操作函数举例写数据write_data通过16位总线向液晶模块写入一个显示数据。液晶模块总线操作函数举例液晶模块总线操作函数举例写LCD寄存器通过调用之前两个函数实现对液晶模块某个寄存器进行配置。液晶模块总线操作函数举例液晶模块总线操作函数举例8-16位总线操作函数位总线操作函数lcd_send、lcd_read，这两个函数实现了单纯，这两个函数实现了单纯8-16位总线的转换操作。位总线的转换操作。GUI接口层函数举例接口层函数举例显示字符显示字符显示英文字母取字模工具运行结果：GUI接口层函数举例接口层函数举例显示字符显示字符GUI接口层函数

11、举例接口层函数举例显示图片显示图片图片转换工具：Image2LCD将多种格式图片文件装换位C语言或汇编语言数组。使用方法：打开图片，选择扫描方式，像素位数，保存即可。GUI接口层函数举例接口层函数举例显示图片显示图片触摸屏工作原理触摸屏工作原理触摸屏的基本原理是：用手指或其他物体触摸触控触摸屏的基本原理是：用手指或其他物体触摸触控屏时，所触摸的位置屏时，所触摸的位置 ( 以坐标形式以坐标形式 ) 由触由触 控屏控控屏控制器检测，并通过接口制器检测，并通过接口 ( 如如 RS-232 串行口串行口 ) 送送到到 cpu ，从而确定输入的信息。，从而确定输入的信息。 触控屏系统一般包括触控屏控制器

12、触控屏系统一般包括触控屏控制器 ( 卡卡 ) 和触摸检和触摸检测装置两个部分。其中，触控屏控制器测装置两个部分。其中，触控屏控制器 ( 卡卡 ) 的主的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给它转换成触点坐标，再送给 cpu ，它同时能接收，它同时能接收 cpu 发来的命令并加以执行：触摸检测装置一般安发来的命令并加以执行：触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触控屏控制卡。从而实现控制和修改置，并传送给触控屏控制卡。从而实现控制和修改相关参

13、数。相关参数。 触摸屏工作原理触摸屏工作原理电阻式触摸屏利用压力感应进行控制。其主要部分是一块与电阻式触摸屏利用压力感应进行控制。其主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明的金属氧化物明的金属氧化物(ITO) 导电层，上面再盖有一层外表面硬导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防划伤的塑料层化处理、光滑防划伤的塑料层(其内表面也涂有一层其内表面也涂有一层ITO涂涂层层),在他们之间有许多细小的（大约在他们之

14、间有许多细小的（大约1/1000英寸）透明间英寸）透明间隔点把两层隔点把两层ITO导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，平常导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通中一面导电层接通Y轴方向的轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与转换，并将得到的电压值与5V相比即可得触摸点的相比即可得触摸点的Y轴坐标，轴坐标，同理得出同理得出X轴的坐标。轴的

15、坐标。电阻屏性能特点：对外界完全隔离，不怕灰尘、水汽和油污；电阻屏性能特点：对外界完全隔离，不怕灰尘、水汽和油污；可以用任何物体来触摸，可以用来写字画画；电阻屏的精度可以用任何物体来触摸，可以用来写字画画；电阻屏的精度只取决于只取决于A/D转换的精度，因此都能轻松达到转换的精度，因此都能轻松达到4096*4096。触摸屏工作原理触摸屏工作原理五线电阻触摸屏内层五线电阻触摸屏内层ITO需四条引线，外层只作导体仅仅一需四条引线，外层只作导体仅仅一条，触摸屏的引出线共有条，触摸屏的引出线共有5条。条。五线电阻比四线电阻在保证分辨率精度上还要优越，但是成五线电阻比四线电阻在保证分辨率精度上还要优越，但

16、是成本代价大，因此售价非常高。本代价大，因此售价非常高。四线电阻触摸屏四线电阻触摸屏当在当在X方向的电极对上施加一确定的电压，而方向的电极对上施加一确定的电压，而Y方向电极对方向电极对上不加电压时，在上不加电压时，在X平行电压场中，触点处的电压值可以在平行电压场中，触点处的电压值可以在Y+(或或Y-)电极上反映出来，通过测量电极上反映出来，通过测量Y+电极对地的电压电极对地的电压大小，便可得知触点的大小，便可得知触点的X坐标值。同理，当在坐标值。同理，当在Y电极对上加电极对上加电压，而电压，而X电极对上不加电压时，通过测量电极对上不加电压时，通过测量X+电极的电压，电极的电压，便可得知触点的便

17、可得知触点的Y坐标。坐标。在使用过程中，很快就会产生细小的裂纹，而裂纹一旦产生，在使用过程中，很快就会产生细小的裂纹，而裂纹一旦产生，原流经该处的电流被迫绕裂纹而行，本该均匀分布的电压随原流经该处的电流被迫绕裂纹而行，本该均匀分布的电压随之遭到破坏，表现为裂纹处点不准。随着裂纹的加剧和增多，之遭到破坏，表现为裂纹处点不准。随着裂纹的加剧和增多，触摸屏慢慢就会失效，因此使用寿命不长是四线电阻触摸屏触摸屏慢慢就会失效，因此使用寿命不长是四线电阻触摸屏的主要问题。的主要问题。 触摸屏工作原理触摸屏工作原理电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。

18、电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层一层ITO，四个角上引出四个电极。当手指触摸在金属层上，四个角上引出四个电极。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精指到四角的距离成正

19、比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。确计算，得出触摸点的位置。电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏。电容屏反光电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏。电容屏反光严重，存在色彩失真的问题。当较大面积的手掌或手持的导严重，存在色彩失真的问题。当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，用体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。增加了更为绝缘的介质。 电容屏更主要的缺点是漂移：当环电容屏更主要的缺点是漂

20、移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。屏的漂移，造成不准确。触摸屏驱动芯片触摸屏驱动芯片ADS7834ADS7834是四线电阻式触摸屏控制芯片。电路是一个是四线电阻式触摸屏控制芯片。电路是一个12bit 模数转换器（模数转换器（ADC），内置同步串行数据接口和驱动触摸屏），内置同步串行数据接口和驱动触摸屏的低阻开关。基准电压（的低阻开关。基准电压（Vref）变化范围从）变化范围从1V 到到+Vcc，相，相应的输入电压范围为应的输入电压范围为0V 到到Vref。电路提供了关断模式，功。电路提供了关断模

21、式，功耗可降低至耗可降低至0.5W。 ADS7834工作电压能低至工作电压能低至2.7V，是电，是电池供电设备的理想选择，可适用于电阻式触摸屏的池供电设备的理想选择，可适用于电阻式触摸屏的PDA 等便等便携设备。携设备。四线触摸屏接口四线触摸屏接口工作电压工作电压2.7V5V高达高达125KHz 的转换速率的转换速率具有同步串行接口具有同步串行接口可编程的可编程的8bit 或或12bit 输出输出2个附加模拟输入端口个附加模拟输入端口全面的关断控制全面的关断控制SSOP-16、QFN-16 封装封装触摸屏驱动芯片触摸屏驱动芯片ADS7834ADS7834 引脚引脚数字接口数字接口ADS7834

22、提供的串行数字接口与处理器连接。每一次处理器和转换器间的通讯由8 个时钟周期完成。一个完整的转换由3 个串行通讯实现，总共是24 个DCLK 端输入的时钟周期。数字接口数字接口在进行坐标转换时，处理器首先写入一个控制字，然后在进行坐标转换时，处理器首先写入一个控制字，然后连续读入两次转换结果共连续读入两次转换结果共12位。控制字的第一位是位。控制字的第一位是“S”位，必须保持为高，指示了控制字的开始。位，必须保持为高，指示了控制字的开始。ADS7834忽略忽略DIN上的输入，直到开始位被检测到。接下来的三上的输入，直到开始位被检测到。接下来的三位（位（A2-A0）选择输入多路复用器的输入通道。

23、）选择输入多路复用器的输入通道。“MODE”位决定了转换的位数，是位决定了转换的位数，是12 位（低电平）还位（低电平）还是是8 位（高电平）。位（高电平）。“SER/ DFR ”位控制基准模式：位控制基准模式：是单端模式（高电平）还是差分模式（低电平）。在单是单端模式（高电平）还是差分模式（低电平）。在单端模式，转换器基准电压总是在端模式，转换器基准电压总是在Vref 和和GND 之间。在之间。在差分模式，基准电压是当前使能的开关之间的差值。最差分模式，基准电压是当前使能的开关之间的差值。最后两位（后两位（PD1-PD0）选择了省电模式。）选择了省电模式。下表为下表为SER/DFR选择为差分模式与选择为差分模式与A2-A0的转换关系的转换关系表，分别选择了表，分别选择了X+和和Y+通道，读出通