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液晶顯示器微控制器電路介紹
來源: 日期:2013-10-31 15:03:16 人氣:標簽:
由圖可見,一個 基本的微控制器主要由下列幾部分組成:
(1) cpu
(中央處理器)cpu在微控制器中起著核心作用,微控制器所有動作指令的接收和執行指令、各種控制功能、輔助功能都是在cpu的管理下進行的。同時,cpu還要擔任各種運算工作。
(2)存儲器
微控制器內部的存儲器包括兩個部分:
①隨機存儲器ram:用來存儲程序運行時的中間數據。在微控制器工作過程中,這些數據可能被改寫,所以ram中存放的內容是隨時可以改變的。
②只讀存儲器rom:用來存儲程序和固定數據。所謂程序就是根據所要解決問題的要求,應用指令系統中所包含的指令,編成一組有次序的指令集合。所謂數據就是微控制器工作過程中的信息、變量、參數、表格等。
總結與提高:液晶顯示器的微控制器電路分為兩種情況。
a.mcu外部未設置eeprom存儲器。對于此類微控制器電路,程序和數據(用戶數據、工廠模式數據等)都存儲在mcu內部的rom中(實際上,mcu內部為eeprom)。
這些程序、數據在斷電時不會消失,一般也不能更改,除非用編程器對mcu重新編程。
b.mcu外部設置一片eeprom存儲器。對于此類微控制器電路,程序存儲在mcu內部的rom中,數據(用戶數據、工廠模式數據等)存儲在mcu外部的eeprom中。
c.更換驅動板時,經常會提到“擦除、編程、燒寫”等概念,所針對的都是eeprom存儲器中的數據,而不是程序。對于情況(a)“擦除、編程、燒寫”的是mcu內部eeprom存儲器中的數據;對于情況(b),“擦除、編程、燒寫”的是mcu外部eeprom存儲器中的數據。
(3)輸入/輸出(i/o)接口
輸入/輸出接口電路是指cpu與外部電路、設備之間連接通道及有關的控制電路。由于外部電路、設備的電平大小、數據格式、運行速度、工作方式等均不統一,一般情況是不能與cpu兼容的(即不能直接與cpu連接)。這些外部的電路和設備只有通過輸入/輸出接口的橋梁作用,才能進行信息傳輸,使cpu與外部電路、設備之間協調工作。
輸入/輸出接口種類繁多,不同的外部電路和設備需要相應的輸入/輸出接口電路,可利用編程的方法具體確定接口的工作方式、功能和工作狀態。
輸入/輸出接口可分成兩大類:
①并行輸入/輸出接口:并行輸入/輸出接口的每根引線可靈活地選作輸入引線或輸出引線。有些輸入/輸出引線適合于直接與其他電路相連,有些接口能夠提供足夠大的驅動電流,使與外部電路和設備接口時使用起來非常方便。有些微控制器允許輸入/輸出接口作為系統iic總線來使用,以外擴存儲器和輸入/輸出接口芯片。在液晶顯示器中,開關量控制電路和模擬量控制電路都是并行輸入/輸出端口。
②串行輸入/輸出接口:串行輸入/輸出接口是 簡單的電氣接口,與外部電路、設備進行串行通信時只需使用較少的信號線。在液晶顯示器中,i2c總線接口電路是串行iic總線接口電路。
(4)定時器/計數器
在微控制器的許多應用中,往往需要進行精確的定時和產生方波信號,這由定時器/計數器電路來完成。有的定時器還具有自動重新加載的能力,這使得定時器的使用更加靈活方便,利用這種功能很容易產生一個可編程的時鐘。此外,定時器還可作為一個事件計數器,當工作在計數器方式時,可從指定的輸入端輸入脈沖,計數器對其進行計數運算。
(5)系統iic總線
微處理器的上述四個基本電路之間通過地址i2c總線(ab)、數據iic總線(db)和控制iic總線(cb)連接在一起,再通過輸入/輸出接口與微處理器外部的電路聯系起來。
2.按鍵輸入電路
用戶對液晶顯示器的參數進行調整,是通過按鍵來進行操作的。按鍵的實質是一些小的電子開關,具有體積小、重量輕、經久耐用、使用方便、可靠性高的優點。按鍵的作用就是使電路通與斷,當按下開關時,按鍵電子開關接通;手松開后,按鍵電子開關斷開。mcu可識別出不同的按鍵信號,然后去控制相關電路進行動作。
3.同步信號處理電路
在mct內部電路中,一般設置有同步信號處理電路,它根據輸入的行、場同步信號,在其他相關電路的配合下,可完成以下幾項工作:
(1)識別顯示模式
顯示模式(displaymode)是計算機中常用的一個概念,是指計算機所運行的軟件對顯卡的操作方式,主要規定了分辨率的大小、是圖形顯示方式還是字符顯示方式,能顯示顏色的數量等。計算機運行的軟件會自動選擇所需的顯示方式,也可由用戶自己選擇所喜歡的顯示模式,如果單從分辨率的角度而言,對于目前大部分的應用軟件,都可以在不同的分辨率下工作。
對于crt顯示器,具體選擇在哪種分辨率下工作,由個人的愛好及顯示器所能提供的 高分辨率決定。
而對于液晶顯示器則有所不同,因為每臺液晶顯示器都有一個 佳分辨率(固有分辨率),這是由液晶的結構所決定的,只有當液晶顯示器工作在 佳分辨率下時,才能顯示出 佳的效果。如果輸入到液晶顯示器的分辨率高于或低于 佳分辨率,則要在主控電路中進行圖像的縮放處理。例如.液晶屏的固有分辨率是1024×768,當輸入800×600/60hz的信號時,經轉換后,輸出1024×76860hz的信號;當輸入800×600/75hz信號時,經轉換后輸出1024x768/75hz的信號。
(2)控制節能電路
液晶顯示器具備節能、省電功能。對于從vga輸入信號的液晶顯示器,能否進入節能狀態,是mcu根據輸入的行、場同步信號進行判斷的,當行、場同步信號都有時,液晶顯示器為正常狀態;當行、場同步信號缺一或全無時,mcu控制相關電路處于節能狀態,達到降低功率的目的。
對于從dvi數字接口輸入信號的液晶顯示器,能否進入節能狀態,是由驅動板上一塊稱為tmds( 小化傳輸差分信號)接收器的電路完成的(tmds接收器大都集成在主控芯片中)。當計算機長時間未工作時,主機會控制內部的tmds發送器停止輸出,此時,液晶顯示器內部的tmds接收器由于收不到tmds發送器發送的信號,會將檢測的結果告知mcu,再由mcu去控制相關電路處于節能狀態,達到降低功率的目的。
4.開關量控制電路
所謂微處理器的開關量,就是輸入到mcu或從mcu輸出的高電平或低電平信號,主要有脫機檢測信號(輸入)、指示燈控制信號(輸出)、背光燈開啟/關閉信號(輸出)、輸入信號選擇控制信號(輸出)等。
5.模擬量控制電路
mcu模擬量控制信號是指mcu輸出的是pwm脈沖信號,經外圍rc等濾波電路濾波后,可轉換為大小不同的直流電壓,該直流電壓再加到負載電路上,對負載進行控制。
mcu輸出的模擬量控制信號主要有:亮度控制信號、對比度控制信號等。由于mcu-般設有iic總線控制腳,很多控制信息均由mcu通過總線進行控制,因此,可大大減小模擬量控制信號的數量,使控制電路大為簡化。
6.iic總線控制電路
iic總線是由飛利浦公司開發的一種總線系統。
iic總線系統問世后,迅速在家用電器等產品中得到了廣泛的應用。微控制器電路上的iic總線由兩根線組成:一根串行時鐘線(scl)和一根串行數據線(sda)。
mcu利用串行時鐘線發出時鐘信號,利用串行數據線發送或接收數據。mcu是iic總線系統的核心,iic總線由mcu引出,液晶顯示器中很多需要由mcu控制的集成電路都可以掛接在iic總線上,mcu通過iic總線對這些電路進行控制。
7.節能電路介紹
由于液晶顯示器是整個微型計算機系統中消耗功率較多的部件之一,因此,一般要求顯示器應具有綠色節能功能。例如,在鍵盤較長時間內沒有字符輸入時,計算機主機控制顯示器相關電路停止正常工作,或者使顯示器電源電路進入休眠狀態,這樣可以使顯示器消耗的功率減到很小,以達到節能的目的。
目前生產的各種計算機和液晶顯示器都設計有綠色節能功能。綠色節能顯示器必須滿足“能源之星(en-ergystar)”協議。該協議是由美國環保署所頒布的,協議規定:顯示器在非正常工作狀態時的功耗不能超過30w。該協議是一個粗糙的nutek/tco節能建議條例,是根據瑞典有效能源部門和貿易聯合會聯盟的協議制定的,其目的是限制省電時功耗降至1w。目前,達到能源之星和nutek/tco要求的設計方案為vesa(視頻電子標準協會)的dpms(顯示器電源管理控制信號)標準。符合這些標準的顯示器都具備電源管理系統。它是指當用戶長時間開機且不使用時,顯示器會自動轉入節電的狀態,屏幕上無任何顯示。要實現這一點,除了顯示器要具備這一功能外,主機也要具有相應的功能,兩者之間須相互配合。
(1)從vga接口接收模擬信號電源管理系統
顯示器輸入模擬信號時,目前采用電源管理系統dpms(displaypowermanagementsignal),dpms是由視頻電子委員會(vesa)提出的顯示器件電源管理標準。一般的顯示器件都能符合該標準,通常有四級電源管理模式:正常(normal)、待機(standby)、掛起(suspend)和關閉(turnoff)。它主要是根據計算機主機的工作狀況,設置主機顯卡輸出行、場同步信號的有無,顯示器則根據輸入行、場同步信號的組合情況對整機耗電進行控制。
①正常工作狀態:顯示器被激活,并得到兩個同步信號,進入正常字符、圖形顯示狀態。
②待機狀態:此時顯卡只輸出場同步信號,而停止輸出行同步信號,功率消耗減少20%。
③掛起狀態:顯卡輸出行同步信號,而不輸出場同步信號。此模式根據能源之星要求功耗應該小于30w。
至于全屏幕亮度恢復正常的時間,基本要求不大于5s。
④關閉狀態:此時顯卡同時停止輸出行、場同步信號,使顯示器“黑屏”,并切斷幾乎全部的電源輸出,有的甚至使顯示器的電源電路都處于間歇振蕩狀態,以盡可能地節約功耗。
dpms規定關閉電源時的 大功耗為8w,大多數達到要求的顯示器都不超過5w,在關閉狀態下,顯示器恢復的時間較長,一般在20s左右。
目前,大部分液晶顯示器并沒有設置以上四種狀態,大多只設置其中的兩種或三種(正常狀態和關閉狀態是必須設置的)。為簡化分析,在介紹節能電路時,如果不做特殊說明,一般將“待機狀態”、“掛起狀態”或“關閉狀態”都稱為“節能狀態”。
(2)從dvi接口接收數字信號電源管理系統
由以上介紹可知,從vga接口接收模擬信號時,液晶顯示器是根據輸入的行、場同步信號的有無來進行電源管理的,那么,當液晶顯示器從dvi(數字視頻接口)數字接口輸入信號時是如何識別的呢?在液晶顯示器中,對于dvi數字信號的檢測,一般都是通過tmds接收電路(安裝在液晶顯示器的驅動板上)來進行的,當tmds接收到的de信號停止時間超過1s,或者tmds時鐘信號頻率低于22.5mhz的持續時間超過1s時,液晶顯示器驅動板上的tmds接收電路都會向驅動板上的mcu輸出一個標識信號(常稱為scdt),mcu會認為dvi接口中沒有傳輸數字視頻信號,可根據此標識信號進行電源管理。
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