LCD和触摸屏课件

计算机接口技术之

LCD和触摸屏1主要内容LCD介绍VGA和RGB信号介绍LCD控制器介绍触摸屏介绍四线电阻式触摸屏原理触摸屏控制器介绍2LCD介绍

1、LCD为英文LiquidCrystalDisplay的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。与传统的阴极射线管（CRT）相比，LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。LCD的构造是在两片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。LCD主要有两种类型：DSTN(双层超扭曲向列)和TFT(薄膜晶体管)，也大家常说的被动和主动屏。LCD有以下几层构成并按下面的顺序排列：极性过滤器、薄玻璃板、电极、配列层、液晶、配列层、电极、薄玻璃板、极性滤器。3LCD介绍TFT是由薄膜晶体管组成的屏幕，它的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，显示屏上每个像素点后面都有四个（一个黑色、三个RGB彩色）相互独立的薄膜晶体管驱动像素点发出彩色光，可显示24位色深的真彩色，可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。TFT

LCD是目前最好的LCD彩色显示设备之一，其效果接近CRT显示器，是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备，也在嵌入式系统领域中广泛应用。它是属于有源矩阵显示器。

5LCD介绍3、背光和显示。液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。它显示图案或字符只需很小能量。液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能改变其排列方向。LCD有三种显示方式：反射型，透射型和透反射型。(1)反射型LCD的底偏光片后面加了一块反射板，它一般在户外和光线良好的办公室使用。(2)透射型LCD的底偏光片是透射偏光片，它需要连续使用背光源，一般在光线差的环境使用。(3)透反射型LCD是处于以上两者之间，底偏光片能部分反光，一般也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮背光源使用LCD。6VGA和RGB信号介绍

1、VGA信号。显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA（VideoGraphicsArray）接口，也叫D-Sub接口。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配，因而采用VGA接口。VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。7VGA和RGB信号介绍

VGA信号的组成分为五种：RGBHV，分别是红绿蓝三原色和行场同步信号。VGA传输距离非常短，实际工程中为了传输更远的距离，人们把VGA线拆开，将RGBHV五种信号分离出来，分别用五根同轴电缆传输，这种传输方式叫RGB传输，习惯上这种信号也叫RGB信号，其实本质上RGB和VGA是没有什么区别的。

VGA信号定义如图所示。

2、RGB信号。对一种颜色进行编码的方法统称为"颜色空间"或"色域"。用最简单的话说，世界上任何一种颜色的"颜色空间"都可定义成一个固定的数字或变量。RGB（Red红、Green绿、Blue蓝）只是众多颜色空间的一种。采用这种编码方法，每种颜色都可用三个变量来表示-红色、绿色以及蓝色的强度。9VGA和RGB信号介绍

记录及显示彩色图像时，RGB是最常见的一种方案。但是，它缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性。因此，件多电子电器厂商普遍采用的做法是，将RGB转换成YUV颜色空同，以维持兼容，再根据需要换回RGB格式，以便在电脑显示器上显示彩色图形。在现代彩色电视系统中，通常采用三管彩色摄像机或彩色CCD摄像机进行摄像，然后把摄得的彩色图像信号经分色、分别放大校正后得到RGB，再经过矩阵变换电路得到亮度信号Y和两个色差信号R－Y（即U）、B－Y（即V），最后发送端将亮度和色差三个信号分别进行编码，用同一信道发送出去。这种色彩的表示方法就是所谓的YUV色彩空间表示。YUV（亦称YCrCb）是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于PAL），是PAL和SECAM模拟彩色电视制式采用的颜色空间。10LCD控制器介绍

1、LCD控制器用来把系统存储器中的指定缓冲区中的图像数据传输到LCD驱动器，并产生必须的LCD控制信号，在LCD上显示出图像。实际上，对于LCD来说，没有图像数据的概念，指定缓冲区中是什么样的数据，就显示这些数据组成图像，这些数据可以是有意义的，也可以是毫无规律的杂乱数据。控制器连接结构如下图所示：嵌入式处理器LCD控制器LCD模块数据总线寄存器选择控制信号11LCD控制器介绍作为LCD驱动开发人员，关心的参数有：

1）LCD屏的类型和接口类型。比如我们所用的LCD屏，型号为LTV350QV，查看其datasheet，它是TFTLCD类型的。请参考datasheet，找出这个LCD屏的接口形式。

2）LCD屏的分辨率，比如这款TFTLCD，分辨率为320x240，这也是oneframe（1帧，一屏）整个的像点个数。

3）像点深度，也就是说每个像点需要多少个数据位来描述，同样，LTV350QV的像点深度为24位，即一个像点需要3个字节来描述。

4）接口的具体信号模式。分析LTV350QV（P12,P18）和S3C2410（P386，P383）的datasheet，从硬件和信号匹配的角度考虑其接口形式。13LCD控制器介绍分析S3C2410的datasheet和开发板硬件原理图，配合u-boot里关于LCD的代码，看看LCD是怎样被驱动起来并显示内容的。141、触摸屏系统一般包括两个部分：触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器；触摸屏控制器的主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CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。触摸屏技术也经历了从低档向高档逐步升级和发展的过程。根据其工作原理，其目前一般被分为四大类：电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏和表面声波触摸屏。

1）电阻式触摸屏。电阻触摸屏的屏体部分是一块多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层(ITO膜)，上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层。它的内表面也涂有一层ITO，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开。15触摸屏介绍1517触摸屏介绍2）电容式触摸屏。电容式触摸屏的四边均镀上了狭长的电极，其内部形成一个低电压交流电场。触摸屏上贴有一层透明的薄膜层，它是一种特殊的金属导电物质。当用户触摸电容屏时，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指会吸走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出；且理论上流经四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算，即可得出接触点位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。但由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，其稳定性较差，往往会产生漂移现象。17触摸屏介绍

尽管不像电阻式应用那么广,电容式触摸屏也是受欢迎的供选类型。这类设备精确、反应快，尺寸稍大时也有较高分辨率,更耐用(抗刮擦),因而适合用作游戏机的触摸屏。而且，新出现的近场成像技术改良了电容式触摸屏的性能,减弱了在它和电阻式触摸屏中可能出现的漂移现象。

3）红外线式触摸屏。红外触摸屏的四边排布了红外发射管和红外接收管，它们一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线，控制器通过计算即可判断出触摸点的位置。

红外触摸屏也同样不受电流、电压和静电干扰，适宜于某些恶劣的环境。其主要优点是价格低廉、安装方便，可以用在各档次的计算机上。此外，由于没有电容充放电过程，响应速度比电容式快，但分辨率较低。18触摸屏介绍

4）表面声波触摸屏。这种触摸屏的显示屏四角分别设有超声波发射换能器及接收换能器，能发出一种超声波并覆盖屏幕表面。当手指碰触显示屏时，由于吸收了部分声波能量，使接收波形发生变化，即某一时刻波形有一个衰减缺口，控制器依据衰减的信号即可计算出触摸点位置。这种屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长(5000万次无故障)，透光率高(92％)，能保持清晰透亮的图像；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴(即压力轴)响应，最适合公共场所使用。但这种屏易受水滴、灰尘的影响，改进的方法是加防尘条，或者增加对污物的监控，准确识别的操作和污物之间的区别。19触摸屏介绍2、应用场合。根据对触摸屏的结构、原理和性能特点的分析，不同触摸屏的适用场合如下所示：四线电阻触摸屏：不怕灰尘、油污和光电干扰，怕划伤是其主要缺陷。适用于有固定用户的公共场所，如工业控制现场、办公室、家庭等。五线电阻触摸屏：极好的灵敏度和透光度，较长的使用寿命，不怕灰尘、油污和光电干扰，适用于各类公共场所，尤其适用于要求精密的工业控制现场等。电容感应触摸屏：由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，故其稳定性较差，往往会产生漂移现象。怕电磁场干扰、漂移，不易在工业控制场所和有干扰的地方使用。可使用于要求不太精密的公共信息查询；需要经常校准、定位。21触摸屏介绍红外线感应触摸屏：分辨率较低，但不受电流、电压和静电干扰，适宜某些恶劣的环境条件；适用于无红外线和强光干扰的各类公共场所、办公室以及