液晶显示接口模块设计

淮《DSP技术及应用》课程设计报告选题名称: 液晶显示接口模块设计系（院）:计算机工程学院专业:计算机科学与技术班级:计算机1086姓名:刘嘉伟学号:1081301613指导教师:马岱顾相平学年学期:2011 ~ 2012 学年第 1 学期2011 年12 月30 日摘要：液晶作为一种显示器件，以其特有的优势正广泛应用于仪器、仪表、电子设备等低功耗产品中。

以往的测控仪器的显示部分大都采用LED式液晶显示屏进行参数设定和结果显示，其显示信息量少、形式单一、人机交互性差、操作人员要求较高。

而液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程驱动等其他显示方式无法比拟的优点，不仅可以显示数字、字符，还可以显示各种图形、曲线、及汉字，并且可实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能；以TMS320VC5416芯片为主要模块，与电源模块，JTAG仿真模块及液晶显示模块共同组成了DSP的最小系统。

借助PROTEL画出了原理图。

人机界面更加友好，使用操作也更加灵活、方便，使其日益成为智能仪器仪表和测试设备的首选显示器件。

关键词：TMS320C54xDSP；液晶显示模块；LCD；JTAG；显示模块目录1 DSP概述 (1)1.1 DSP芯片简介 (1)1.2 DSP 需求方平台 (1)1.3 DSP发展轨迹 (1)1.4 DSP芯片的应用 (2)2 液晶显示器 (3)2.1 液晶显示器简介 (3)2.2 液晶显示器的分类 (3)2.3 液晶显示器的主要技术原理 (5)3 硬件设计 (7)3.1 TMS320C54x DSP介绍 (7)3.2总体方案思路 (10)3.3 显示器模块的电路图 (11)3.4 电路原理图 (11)4 软件设计 (12)4.1 应用软件介绍 (12)4.2实验过程步骤 (12)4.3 源程序 (15)总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)1 DSP概述1.1 DSP芯片简介数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。

20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。

数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。

在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。

德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

1.2 DSP 需求方平台DSP（demand side platform），即需求方平台，是一种在线广告平台。

其可以使广告主更简单便捷地对位于多家广告交易平台（ADX）的在线广告进行买卖。

由于DSP连接有多家不同的ADX与媒体，并且有统一的竞价和反馈方式，其对于广告主或品牌商是一种更为有效的广告投放方式。

基于DSP广告商能够以合理的价格购买到高质量的广告库存，并且能够实现实时购买。

同时，DSP的运算系统为注重展现与数据的媒体买家提供了选择范围，至此，从广告预算、投标到频率上限等的一切事宜，都利于买家管理。

DSP的特点包括，通过一个独立的用户界面，可以将广告互换和其他媒体提供者连接；自动化的竞标管理功能，一般包含了实时的竞标系统；捕捉和管理品牌数据及提高目标客户群的第三方数据的能力；结合所有媒体资源，控制预算和竞争率；通过多媒体供应商，完全集成竞争对手的性能报告。

1.3 DSP发展轨迹DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段：第一阶段，DSP意味着数字信号处理，并作为一个新的理论体系广为流行。

随着这个时代的成熟，DSP进入了发展的第二阶段，在这个阶段，DSP代表数字信号处理器，这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化。

接下来又催生了第三阶段，这是一个赋能(enablement)的时期，我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。

” 第一阶段，DSP意味着数字信号处理。

80年代开始了第二个阶段，DSP从概念走向了产品，TMS32010所实现的出色性能和特性备受业界关注。

方进先生在一篇文章中提到，新兴的DSP业务同时也承担着巨大的风险，究竟向哪里拓展是生死攸关的问题。

当设计师努力使DSP处理器每MIPS成本降到了适合于商用的低于10美元范围时，DSP 在军事、工业和商业应用中不断获得成功。

到1991年，TI推出价格可与16位微处理器不相上下的DSP芯片，首次实现批量单价低于5美元，但所能提供的性能却是其5至10倍。

到90年代，多家公司跻身DSP领域与TI进行市场竞争。

TI首家提供可定制DSP——cDSP，cDSP 基于内核DSP的设计可使DSP具有更高的系统集成度，大大加速了产品的上市时间。

同时，TI瞄准DSP电子市场上成长速度最快的领域。

到90年代中期，这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等，其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。

这时，DSP业务也一跃成为TI最大的业务，这个阶段DSP每MIPS的价格已降到10美分到1美元的范围。

21世纪DSP发展进入第三个阶段，市场竞争更加激烈，TI及时调整DSP发展战略全局规划，并以全面的产品规划和完善的解决方案，加之全新的开发理念，深化产业化进程。

成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。

1.4 DSP芯片的应用自从20世纪70年代末第一个DSP芯片诞生以来，DSP芯片取得了飞速的发展。

在近20年里，DSP芯片在信号处理、音频、通信、消费、军事等诸多领域得到广泛的应用。

随着DSP芯片性价比的不断提高，单位运算量功耗的显著降低，DSP芯片的应用领域将不断扩大。

它的应用主要有：1）信号处理---如数字滤波，快速傅立叶变换，相关运算，谱分析，卷积，模式匹配，加窗，波形产生等；2）通信---如调制解调器，自适应均衡，数据加密，数据压缩，回波抵消，多路复用，传真，扩频通信，纠错编码，可视电话等；3）语音---如语音编码，语音合成，语音识别，语音增强，说话人辨认，说话人确认，语音邮件，语音存储等；4）图形/图像---如二维和三维图形处理，图像压缩与传输，图像增强，动画，机器人视觉等；5）军事---如保密通信，雷达处理，声纳处理，导航，导弹制导等；6）仪器仪表---如频谱分析，函数发生，锁相环，地震处理等；7）自动控制---如引擎控制，声控，自动驾驶，机器人控制，磁盘控制等；8）医疗---如助听，超声设备，诊断工具，病人监护等；9）家用电器---如高保真音响，音乐合成，音调控制，玩具与游戏，数字电话/电视等。

2 液晶显示器2.1 液晶显示器简介液晶显示器，或称LCD（Liquid Crystal Display），为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。

液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。

它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。

2.2 液晶显示器的分类下面简要介绍几种类型液晶显示器的基本原理：1）“扭曲向列型液晶显示器”（Twisted Nematic Liquid crystal display）,简称“TN型液晶显示器”。

这种显示器的液晶组件构造如图2-1所示。

向列型液晶夹在两片玻璃中间。

这种玻璃的表面上先镀有一层透明而导电的薄膜以作电极之用。

这种薄膜通常是一种铟（Indium）和锡（Tin）的氧化物（Oxide），简称ito。

然后再在有ito的玻璃上镀表面配向剂，以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面之方向排列。

如图2-1中的a图中左边玻璃使液晶排成上下的方向，右边玻璃则使液晶排成垂直于图面之方向。

此组件中之液晶的自然状态具有从左到右共的扭曲, 这也是为什么被称为扭曲型液晶显示器的原因。

利用电场可使液晶旋转的原理，在两电极上加上电压则会使得液晶偏振化方向转向与电场方向平行。

因为液态晶的折射率随液晶的方向而改变，其结果是光经过T N型液晶盒以后其偏振性会发生变化。

我们可以选择适当的厚度使光的偏振化方向刚好改变。

那么，如图2-2所示我们就可利用两个平行偏振片使得光完全不能通过。

若外加足够大的电压Ｖ使得液晶方向转成与电场方向平行，光的偏振性就不会改变。

因此光可顺利通过第二个偏光器。

于是，我们可利用电的开关达到控制光的明暗。

这样会形成透光时为白、不透光时为黑，字符就可以显示在屏幕上了。

(a)不加电压(b)加电压图2-1 TN型液晶显示器中液晶的排列图2-2 TN型液晶显示器的工作原理2）TFT型液晶显示器。

这类显示器的原理：TFT型液晶显示器也采用了两夹层间填充液晶分子的设计。

只不过是把左边夹层的电极改为了FET晶体管，而右边夹层的电极改为了共通电极。

在光源设计上，TFT的显示采用"背透式"照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从左至右，而是从右向左，这样的作法是在液晶的背部设置了类似日光灯的光管。

光源照射时先通过右偏振片向左透出，借助液晶分子来传导光线。

由于左右夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。

但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电而改变其排列方式为止。

相对而言，TN就没有这个特性，液晶分子一旦没有被施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶和TN液晶显示原理的最大不同。

3）“高分子散布型液晶显示器”（Polymer dispersed liquid crystal liquid crystal display），简称“PDLC型液晶显示器”。

这种显示器的液晶组件构造如图2-3所示。

高分子的单体(monomer)与液晶混合后夹在两片玻璃中间，做成一液晶盒。

这种玻璃与上面所用的相同，是表面上先镀有一层透明而导电的薄膜作电极。

但是不需要在玻璃上镀表面配向剂。

此时将液晶盒放在紫外灯下照射使个单体连结成高分子聚合物。

在高分子形成的同时，液晶与高分子分开而形成许多液晶小颗粒。

这些小颗粒被高分子聚合物固定住。

当光照射在此液晶盒上，因折射率不同，而在颗粒表面处产生折射及反射。

经过多次反射与折射，就产生了散射(scattering)。

此液晶盒就像牛奶一样呈现出不透明的乳白色。

(a)无外电场(b)有外电场图2-3 PDLC型显示器组件构造足够大电压加在液晶盒两侧的玻璃上﹐液晶顺着电场方向排列，而使每颗液晶的排列均相同。

对正面入射光而言，这些液晶有着相同的折射率n。