摘要：介紹了EL場(chǎng)致顯示技術(shù)及如何構(gòu)建EL顯示控制模塊以便對(duì)EL屏進(jìn)行顯示控制的原理和方法，給出了控制模塊的設(shè)計(jì)框圖及實(shí)際的電路連接圖。給出了該接口技術(shù)的軟件設(shè)計(jì)流程圖和初始化程序。

　　1 引言

　　LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱，LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)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(xì)小電線，透過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫(huà)面。比CRT要好的多，但是價(jià)錢較其貴。LCD液晶投影機(jī)是液晶顯示技術(shù)和投影技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用了液晶的電光效應(yīng)，通過(guò)電路控制液晶單元的透射率及反射率，從而產(chǎn)生不同灰度層次及多達(dá)1670萬(wàn)種色彩的靚麗圖像。LCD投影機(jī)的主要成像器件是液晶板。LCD投影機(jī)的體積取決于液晶板的大小，液晶板越小，投影機(jī)的體積也就越小

　　LCD投影機(jī)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(jī)大都采用3片式LCD板。三片式LCD投影機(jī)是用紅、綠、藍(lán)三塊液晶板分別作為紅、綠、藍(lán)三色光的控制層。光源發(fā)射出來(lái)的白色光經(jīng)過(guò)鏡頭組后會(huì)聚到分色鏡組，紅色光首先被分離出來(lái)，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(lán)色光經(jīng)藍(lán)色液晶板后生成圖像中的藍(lán)色光信息，三種顏色的光在棱鏡中會(huì)聚，由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。三片式LCD投影機(jī)比單片式LCD投影機(jī)具有更高的圖像質(zhì)量和更高的亮度。LCD投影機(jī)體積較小、重量較輕，制造工藝較簡(jiǎn)單，亮度和對(duì)比度較高，分辨率適中，現(xiàn)在LCD投影機(jī)占有的市場(chǎng)份額約占總體市場(chǎng)份額的70%以上，是目前市場(chǎng)上占有率、應(yīng)用廣泛的投影機(jī)。

　　2 EL場(chǎng)致顯示原理

　　電致發(fā)光片是將發(fā)光粉置于兩個(gè)平板電極之間而構(gòu)成的。其為夾層式結(jié)構(gòu)， 上下各有一個(gè)電極，上電極為透明導(dǎo)電膜（ITO膜），光從此面射出，下電極為背電極，其材料主要為銀或碳，發(fā)光材料主要是硫化鋅（ZnS），當(dāng)交流電壓加在兩個(gè)電極上時(shí)，電場(chǎng)使得（ZnS）粒子產(chǎn)生激發(fā)式躍遷，從而在每一個(gè)充放循環(huán)中發(fā)光， 當(dāng)它含有不同的激活劑時(shí)，可發(fā)出不同顏色的光。EL的亮度隨電極間的電壓、頻率的改變而變化，一般情況下隨電壓及頻率的增加亮度也相應(yīng)增加。

　　場(chǎng)致顯示的電子來(lái)源是依靠電場(chǎng)自發(fā)射陰極（cathode emitter）材料產(chǎn)生的，這就使得場(chǎng)發(fā)射電子束的能量分布范圍比傳統(tǒng)的熱電子束更窄，因此具有較高的亮度。與LCD的受光型工作方式不同，EL屏采用類似于傳統(tǒng)CRT的方法，通過(guò)電子束轟擊屏幕上的熒光粉而發(fā)光。由于CRT在顯像管內(nèi)部有三個(gè)電子槍，為了使電子束獲得足夠的偏離，就必須把顯像管做得有一段距離，因此CRT顯示器大、厚、重。而EL屏則在每一個(gè)熒光點(diǎn)后面不到3mm處放置了成千上萬(wàn)個(gè)極小的小突起似的電子發(fā)射器，因此，EL顯示技術(shù)是把CRT陰極射線管的明亮、清晰與液晶顯示的輕、薄結(jié)合起來(lái)的一種新型顯示器件，它同時(shí)具有液晶顯示器的厚度和CRT顯示器的快速響應(yīng)特性，能獲得比液晶顯示器大得多的亮度。即便壞了一個(gè)，也還有成千上萬(wàn)個(gè)可以補(bǔ)上。

　　3 EL顯示屏的主要技術(shù)參數(shù)

　　3.1 溫度范圍

　　目前EL顯示屏主要應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制及野外作業(yè)，所以對(duì)溫度范圍有著較高的要求。在一般情況下，EL屏能夠在-40至+85℃的溫度范圍內(nèi)正常運(yùn)作，而TFTLCD的工作溫度范圍僅為0～55℃。

　　3.2 可視范圍

　　EL屏在水平、垂直兩個(gè)方向上都有著較亮的視角范圍，其可視范圍≥160℃。

　　3.3 EMI指標(biāo)

　　EL屏不僅具有較低的EMI敏感度，而且能有效地抑制EMI的產(chǎn)生。較低的EMI敏感度使得EL顯示屏在運(yùn)行時(shí)不易受到鄰近電源線及其它設(shè)備的EMI干擾；而較好的EMI抑制特性則使得EL屏在工作中不會(huì)干擾其周期的電子設(shè)備。

　　3.4 功耗

　　隨著現(xiàn)代儀器儀表的小型化、微型化的進(jìn)一步發(fā)展，電子器件的功耗問(wèn)題已成為一個(gè)相當(dāng)重要的技術(shù)指標(biāo)。EL屏的低功耗使得在電池供電的便攜式應(yīng)用設(shè)備中完全可以采用EL屏作為人機(jī)交互設(shè)備。同時(shí)，簡(jiǎn)單的輸入電源要求，也大大簡(jiǎn)化了用戶的設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　3.5 響應(yīng)時(shí)間

　　EL屏具有快速的響應(yīng)時(shí)間，能夠滿足實(shí)時(shí)顯示的要求，其響應(yīng)時(shí)間小于1ms；而TFTLCD的響應(yīng)時(shí)間則需要40ms。在對(duì)顯示速度有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)合，EL屏是的選擇。

　　4 EL屏在便攜式系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　在大多數(shù)便攜式設(shè)備中，顯示屏的選擇目前只有LCD和EL。但在對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，LCD就顯得有些力不從心了。下面就結(jié)合超聲數(shù)字式探傷儀的設(shè)計(jì)來(lái)重點(diǎn)介紹系統(tǒng)與EL屏的接口應(yīng)用問(wèn)題。

　　其實(shí)，EL屏在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮到了接口及與LCD的兼容性問(wèn)題，故其接口標(biāo)準(zhǔn)與4位LCD控制控制信號(hào)完全匹配。對(duì)EL屏的控制一般需要如下幾個(gè)信號(hào)：

　?。?）VS：幀信號(hào)；

　?。?）HS：數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)；

　?。?）VCLK：列驅(qū)動(dòng)器的位移時(shí)鐘信號(hào)；

　　（4）VID0～VID3：列驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)線；

　?。?）VCC：5V電源輸入；

　?。?）VH：12V電源輸入；

　?。?）GND：地。

　　不過(guò)僅有這幾路控制信號(hào)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法在EL屏上完成文本和圖形的顯示工作，一般還需要自行構(gòu)建出顯示控制模塊后才能進(jìn)行顯示。圖1所示就是控制模塊的總體框圖。

　　在該控制模塊中，SMOS133X是部件。它是由SEIKOEPOSON公司推出的一款顯示控制芯片（SED133X系列）。該芯片帶有功能強(qiáng)勁的I/O緩沖器、豐富的指令集及四位數(shù)據(jù)并行發(fā)送能力。SED133X可與8080系列和M6800系列的MCU接口。它由振蕩器、功能邏輯電路、顯示RAM管理電路、字符庫(kù)管理電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)時(shí)序的時(shí)序發(fā)生器構(gòu)成。其振蕩器可工作在1MHz～10MHz范圍?？刂撇糠挚梢怨芾?4k顯示RAM、管理內(nèi)藏的字符發(fā)生器及外擴(kuò)的字符發(fā)生器CGRAM或EXCGROM。SRAM可用于該控制模塊的顯示存儲(chǔ)。圖2所示為該控制模塊的實(shí)際接口電路。

　　為使EL屏能正常工作，首先必須對(duì)SED133X進(jìn)行一系列的初始化工作，圖3是初始化的具體流程。具體的說(shuō)明如下：

　　（1）系統(tǒng)設(shè)置工作主要是對(duì)顯示模塊進(jìn)行軟件初始化。如果該項(xiàng)設(shè)置出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么，系統(tǒng)將不能正常顯示。系統(tǒng)設(shè)置初始參數(shù)有內(nèi)、外字符發(fā)生器的選擇、外部字符發(fā)生器CGRAM的字符代碼范圍。外部字符發(fā)生器的字符點(diǎn)陣格式、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)配置、顯示字符的高和寬有效顯示窗口的長(zhǎng)度以及EL的點(diǎn)行數(shù)等。

　?。?）顯示區(qū)設(shè)置主要是對(duì)各顯示區(qū)的超始地址及所點(diǎn)有的顯示行數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

　?。?）合成顯示方式設(shè)置用于規(guī)定重疊顯示的合成方式及一、三顯示區(qū)的顯示屬性。

　?。?）光標(biāo)地址設(shè)置主要是對(duì)光標(biāo)地址并行設(shè)置，該地址有兩個(gè)功能：一是作為顯示屏上光標(biāo)顯示的當(dāng)前位置，二是作為顯示緩沖區(qū)的當(dāng)前地址指針。如果光標(biāo)地址值超出了顯示屏所對(duì)應(yīng)的地址范圍，那么光標(biāo)將消失，所以在進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意。光標(biāo)地址在讀、寫(xiě)操作后將自動(dòng)修改。

　?。?）光標(biāo)形式設(shè)置用于對(duì)光標(biāo)的顯示方式及形狀進(jìn)行設(shè)定。

　　在初始化后，就可以對(duì)顯示屏進(jìn)行文本和圖像的顯示了。

　　以下為具體的初始化程序：所占用的寄存器為：

　　A，DPTR，R2，R3。

　　PR1：MOV DPTR，#0001H；指令口

　　MOV A，#40H ；SYSTEM SET指令代碼

　　MOVX @DPTR，A ；寫(xiě)入指令代碼

　　MOV R2，#08H

　　MOV R3，#00H

　　PR11：MOV DPTR，#TAB1；寫(xiě)SYSTEM SET參數(shù)

　　MOV A，R3

　　MOVC A，@A+DPTR

　　MOV DPTR，#0000H；數(shù)據(jù)口

　　MOVX @DPTR，A

　　INC R3

　　DJNZ R2，PR11

　　MOV DPTR，#0001H

　　MOV A，#44H ；SCROLL指令代碼

　　MOVX @DPTR，A ；寫(xiě)入SCROLL指令代碼

　　MOV R2，#0AH

　　MOV R3，#00H

　　PR12：MOV DPTR，#TAB2 ；寫(xiě)入SCROLL參數(shù)

　　MOV A，R3

　　MOVC A，@A+DPTR

　　MOV DPTR，#0000H ；數(shù)據(jù)口

　　MOVX @DPTR，A

　　INC R3

　　DJNZ R2，PR12

　　MOV A，#5AH ；HDOTSCR指令代碼

　　MOV DPTR，#0001H

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV DPTR，#0000H

　　MOV A，#00H ；HDOTSCR P1=0

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV DPTR，#0001H

　　MOV A，#5BH ；OVERLAY指令代碼

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV DPTR，#0000H

　　MOV A，#00H ；OVERLAY P1=0

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV DPTR，#0001H

　　LCALL PR2 ；調(diào)清RAM子程序

　　MOV A，#59H

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV DPTR，#0000H

　　MOV A，#54H ；開(kāi)文本、圖形顯示

　　MOVX @DPTR，A

　　RET

　　清顯示RAM區(qū)子程序如下：

　　PR2：MOV DPTR，#0001H

　　MOV A，#4CH ；光標(biāo)地址指針移動(dòng)方向

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV A，#46H ；光標(biāo)地址指針設(shè)置

　　MOVA @DPTR，A

　　MOV DPTR，#0000H

　　MOV A，#00H

　　MOVX @DPTR，A

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV R2，#00H

　　MOV R3，#00H

　　MOV DPTR，#0001H

　　MOV A，#42H ；寫(xiě)數(shù)據(jù)指令

　　MOVX @DPTR，A

　　CLR A

　　PR21：MOVX @DPTR，A

　　DJNZ R3，PT21

　　DJNZ R2，PR21

　　RET

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　EL屏作為新一代的平板顯示屏，由于其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和簡(jiǎn)潔的顯示控制功能而使其在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)和便攜式儀器設(shè)備中成為替代LCD屏的新一代顯示設(shè)置。