液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱，LCD 的構造是在兩片平行的玻璃當中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。比CRT要好的多，但是價錢較其貴。生命周期設計（Life Cycle Design）又稱生態(tài)設計（Eco-Design）。它是從產(chǎn)品性能、環(huán)境保護、經(jīng)濟可行性的角度，考慮產(chǎn)品開發(fā)全生命周期（包括產(chǎn)品設計、原材料的提取、產(chǎn)品的制造、包裝、銷售和使用、用后的回收與處置全過程）的污染預防要求，多級使用資源與能源，以降低產(chǎn)品生產(chǎn)和消費過程對環(huán)境的影響，使其與地球的承載能力相一致。

LCD投影機按內(nèi)部液晶板的片數(shù)可分為單片式和三片式兩種，現(xiàn)代液晶投影機大都采用3片式LCD板。三片式LCD投影機是用紅、綠、藍三塊液晶板分別作為紅、綠、藍三色光的控制層。光源發(fā)射出來的白色光經(jīng)過鏡頭組后會聚到分色鏡組，紅色光首先被分離出來，投射到紅色液晶板上，液晶板“記錄”下的以透明度表示的圖像信息被投射生成了圖像中的紅色光信息。綠色光被投射到綠色液晶板上，形成圖像中的綠色光信息，同樣藍色光經(jīng)藍色液晶板后生成圖像中的藍色光信息，LCD投影機體積較小、重量較輕，制造工藝較簡單，亮度和對比度較高，分辨率適中，現(xiàn)在LCD投影機占有的市場份額約占總體市場份額的70%以上，是目前市場上占有率最高、應用最廣泛的投影機。

1 模塊結構

DMF5005N模塊的整體結構原理圖如圖1所示。它主要由以下幾個單元電路組成：

●控制電路

主要由控制器T6963C組成，可提供與外部CPU的數(shù)據(jù)接口及對顯示存儲器的讀寫操作；并可控制行、列驅(qū)動電路的時序電路、數(shù)據(jù)格式和顯示格式等。

●行驅(qū)動電路

由行驅(qū)動器T6A40組成，用于把控制器的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成LCD屏所需要的并行的行數(shù)據(jù)。

●列驅(qū)動電路

由三片列驅(qū)動器T6A39組成，可接受控制器的串行數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成LCD屏所需要的并行列數(shù)據(jù)。

●電源偏置電路

主要為行、列驅(qū)動器電路提供LCD屏所需的各種偏置電壓。

●顯示存儲器

由一塊8k的隨機存儲器（RAM）組成，可為模塊提供顯示數(shù)據(jù)的存儲空間。

●液晶顯示屏（LCD）

液晶顯示器按照控制方式不同可分為被動矩陣式LCD及主動矩陣式LCD兩種

用于提供64行、240列的點陣顯示屏幕。

工作原理：我們很早就知道物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種型態(tài)。液體分子質(zhì)心的排列雖然不具有任何規(guī)律性，但是如果這些分子是長形的（或扁形的），它們的分子指向就可能有規(guī)律性。于是我們就可將液態(tài)又細分為許多型態(tài)。分子方向沒有規(guī)律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有方向性的液體則稱之為“液態(tài)晶體”，又簡稱“液晶”。液晶產(chǎn)品其實對我們來說并不陌生，我們常見到的手機、計算器都是屬于液晶產(chǎn)品。液晶是在1888年，由奧地利植物學家Reinitzer發(fā)現(xiàn)的，是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。一般最常用的液晶型態(tài)為向列型液晶，分子形狀為細長棒形，長寬約1nm～10nm，在不同電流電場作用下，液晶分子會做規(guī)則旋轉(zhuǎn)90度排列，產(chǎn)生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產(chǎn)生明暗的區(qū)別，依此原理控制每個像素，便可構成所需圖像。

2 控制器T6963C的原理及功能

圖2所示為控制器T6963C的原理框圖，它是DMF5005N的控制中心。

2.1 時序電路

T6963C的時序電路用于為芯片自身以及LCD行、列驅(qū)動器產(chǎn)生各種所需時序。首先由芯片內(nèi)置振蕩器與外加晶振構成的振蕩電路產(chǎn)生主頻信號，此信號經(jīng)時序控制器多次分頻后再產(chǎn)生各種時序信號。CDATA為行同步信號；LP為行驅(qū)動器的移位時鐘脈沖，同時又是列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)鎖存脈沖信號，HSCP及LSCP分別是雙屏模式時的上屏和下屏的移位時鐘脈沖信號。T6963C的主時鐘頻率為2.0～5.5MHz，顯示占空比的調(diào)節(jié)可由引腳編程解決：并可在1/16到1/128之間進行調(diào)節(jié)。在DMF5005N中選用5.0MHz的晶振并接于XI與X0端可將其占空比定為1/64。

2.2 指令處理功能

T6963C有十條基本指令，主要有：數(shù)據(jù)的讀/寫、顯示存貯器的寄存器指針設置、控制字設置、工作模式設置、顯示模式、光標形狀選擇、位設置、屏幕拷貝以及屏幕搜索等功能。這些指令通常通過CPU由8位數(shù)據(jù)總線（D0～D7）輸入[1]。

2.3 顯示存貯器RAM的控制和管理

T6963C通過ad0～ad15共16根地址線可導址64k字節(jié)的存貯空間，在DMF5005N模塊中內(nèi)置了一片8k的低功耗靜態(tài)存儲器，所以僅用了13根地址線。數(shù)據(jù)由d0～d7共8位并行口與顯示存貯器RAM進行傳遞。片內(nèi)設置有文本指針、圖形指針、用戶字符發(fā)生器指針及地址指針等寄存器。可通過軟件指令對這些寄存器進行設置，并可將顯示存貯器劃分成文本顯示區(qū)、圖形顯示區(qū)、以及由用戶自定義的字符存貯區(qū)，用戶所要顯示的文本、圖形或自定義圖符的數(shù)據(jù)將被存放到相應的存貯區(qū)內(nèi)。內(nèi)置的RAM數(shù)據(jù)鎖存器及RAM緩沖器可為與外接RAM之間數(shù)據(jù)的傳遞提供保障。

2.4 顯示內(nèi)容及模式控制電路

在顯示時，顯示數(shù)據(jù)分別經(jīng)圖形數(shù)據(jù)鎖存器以及文本數(shù)據(jù)鎖存器鎖存，再由顯示根據(jù)顯示模式設置控制選擇所要顯示的是文本還是圖形，或者是二者的組合模式。當選定后，即可對選定數(shù)據(jù)區(qū)進行掃描，對應的顯示數(shù)據(jù)經(jīng)串行變換后轉(zhuǎn)化成LCD串行數(shù)據(jù)并串行輸出到列驅(qū)動器。ED、HOD和LON引腳為數(shù)據(jù)輸出端子?？筛鶕?jù)采用單屏驅(qū)動還是雙屏驅(qū)動來選定這三個引腳中的其中一個或兩個引腳。DMF5005N模塊采用單屏驅(qū)動，因此選定ED引腳。

3 T6A40芯片的工作原理及功能

行驅(qū)動器T6A40驅(qū)動器芯片具有68個通道輸出（01～068），并有兩個可用來傳遞數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)輸入端子，通過此兩端與其它引腳的編程組合，可以改變輸出數(shù)據(jù)的流向。T6A40芯片的內(nèi)部電路原理框圖如圖3所示。

將控制器的FR接T6A40的FR端，并將VLC1、VLC4、VLC5接到電源偏置電路的對應端子，即可保證驅(qū)動器輸出的是LCD屏的行驅(qū)動電平。

T6A40片內(nèi)有兩個34位雙向移位寄存器，串行數(shù)據(jù)可從DI01與/或DI02兩個端子輸入。由移位寄存器產(chǎn)生的并行輸出數(shù)據(jù)澈同可分三種：第一種為01～068；第二種是068～01；第三種流向是01～034和068～035，具體輸出哪一種取決于來自數(shù)據(jù)流向控制和移位時鐘極性控制電路的信號，數(shù)據(jù)流向控制電路根據(jù)單/雙屏選擇端子DUAL和流向選擇端子DIR的邏輯電平產(chǎn)生流向控制信號。移位時鐘的極性控制信號由控制器的移位時鐘脈沖SCP（控制器的LP信號）和觸發(fā)方式選擇端子TSW的邏輯電平來產(chǎn)生。兩個34位雙向移位寄存器產(chǎn)生的兩個34位并行數(shù)據(jù)將輸出到兩個LCD驅(qū)動電路中，并在CLD電源偏置電壓作用下產(chǎn)生68位并行LCD行輸出信號，最后加到LCD屏的行輸入端。

在DMF5005N模塊中，由于DUAL=DIP=L；因此選擇DI02為同步數(shù)據(jù)信號的輸入端（控制器的CDATA信號），而將DI01懸空。這樣，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流向為068～01。因此模塊是240×64點陣液晶顯示屏，且只用到64行輸出，所以將065～068四個輸出懸空。

4 列驅(qū)動電路T6A39的原理功能

利用列驅(qū)動電路可把控制器提供的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成LCD屏所需的并行數(shù)據(jù)。一般列驅(qū)動芯片都是80個輸出端子，模塊為240列輸出，DMF5005N模塊采用三片T6A39芯片相聯(lián)，正好能構成240列輸出，T6A39芯片的內(nèi)部電路原理框圖如圖4所示。

T6A39可以接收一位串行或兩位及四位并行數(shù)據(jù)，可由DF1及DF2引腳輸入數(shù)據(jù)位選擇器確定并控制輸入數(shù)據(jù)具體格式以及串/并數(shù)據(jù)變換的管理控制。該電路內(nèi)含兩個40位輸出的雙向移位寄存器，它們將根據(jù)數(shù)據(jù)流向控制器及驅(qū)動時序控制器把接收到的串行數(shù)據(jù)變換成符合要求的并行數(shù)據(jù)，并傳遞給兩組LCD驅(qū)動電路。驅(qū)動電路的作用是在LCD電壓偏置電路供給的偏置電壓下，將得到的80位并行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成LCD所需的并行輸出（001～080）數(shù)據(jù)信號（電平）。

5 電源偏置電路

DMF5005N模塊電源采用雙電源方式：一個是VDD（+5伏）；另一個是VEE（-12伏）。為了得到LCD驅(qū)動電壓信號，該模塊在采用電阻分壓加上射極跟隨穩(wěn)壓時可得到VLC1～VLC5五個輸出電壓。為了得到LCD顯示的清晰度，負電源VEE應該經(jīng)過可調(diào)電位器調(diào)節(jié)后施加到模塊上。其可調(diào)范圍為：-6～-12伏。對應的LCD各驅(qū)動電壓為：

VLC1=VDD-（VDD-VEE）/9（V）；

VLC2=VDD-2（VDD-VEE）/9（V）；

VLC3=VDD-7（VDD-VEE）/9（V）；

VLC4=VDD-8（VDD-VEE）/9（V）；

VLC5=VEE（V）。

電源偏置電路由四運算放大電路組成的射極跟隨器構成。此外，其它的輔助電路如存儲器RAM、振蕩電路等都比較簡單，而控制器、行和列驅(qū)動器之間的連接可參考DMF5005N模塊的整機電路原理圖來進行。

6 結束語

根據(jù)上述原理，選用日本東芝公司的上述芯片，并在DMF5005N的基礎上設計制作了兩塊顯示模塊。經(jīng)測試表明：制作的顯示模塊的各種電氣性能和輸入輸出信號波形都達到了同類進口產(chǎn)品的技術要求。經(jīng)與8031單片機聯(lián)機運行演示，各種顯示功能與DMF5005N完全一致。

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